hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
築造過程から豪雨による変形・破壊まで，盛土の一生を解く

本研究では,吸排水に伴うヒステリシスや体積変化による飽和度変化の影響も考慮した発展型の水分特性曲線モデルと、それを組み込んで締固め過程から変形・破壊までシミュレートできる不飽和土の構成則を開発した。これらのモデルの適用性は,排気非排水圧縮や浸水,せん断シミュレーションを通して検証し,同モデルを用いれば最適含水比と最大乾燥密度を持つ締固め曲線を解析的に表現できることを明らかにした。さらに,有限変形理論に基づいて、2年目までに開発、検証を行った構成モデルと水分特性曲線モデルを組み込んだ有限要素解析コードを開発するとともに、大変形問題のシミュレーションを通して検証を行った。盛土をはじめとする土構造物の豪雨による崩壊事例が幾つか報告されている.降雨による盛土崩壊には幾つかの発生要因が考えられるが,最も重要な要因は浸水時の地盤の強度低下と有効応力の変化およびそれに伴う変形・破壊である.既往検討では,間隙に空気を含む不飽和土は,土粒子間に存在するメニスカス水の表面張力によって粒子間の滑りが抑制されることが指摘され,圧縮・せん断試験における不飽和土の剛性は飽和した同じ土よりも高いことが示されてきた.これは逆に,降雨浸透によって飽和度が増加すると土粒子間のメニスカス水が減少して表面張力の作用が消失し,それに伴う変形,いわゆる浸水コラプスを発生することを意味している.しかしながら,このような不飽和土の浸水・変形・破壊メカニズムを確かな力学に基づいて記述し,土構造物の築造過程から浸水による変形・破壊過程まで解析的に評価した事例はこれまでなかった.本研究における第一の目的は,初期値・境界値問題としての降雨時の土構造物の崩壊現象をシミュレートするに際して,予め要素レベルでの浸水・変形挙動を適切に記述する構成モデルおよび水分特性曲線モデルを開発することである.これに対して初年度である平成24年度は,不飽和土の水分保持特性について既往研究の成果をレビューするとともに,吸排水に伴うヒステリシスや体積変化による飽和度変化の影響も考慮した発展型の水分特性曲線モデルを定式化し,その妥当性を検証した.豪雨や長雨に対する盛土の力学的安定性は,降雨強度や連続雨量といった降雨特性だけでなく,締固め時の施工品質にも大きく依存する。しかし,地盤の変形を弾性論,破壊を剛塑性論により解いたTerzaghi以降の古典的土質力学に対して,弾塑性力学に基づく最近の地盤解析技術は変形から破壊に至る地盤の応答を一元的に取り扱えるようになってきたものの,依然として締固め現象は理論的には解釈されていない。このため最新の数値解析でも,盛土の安定性は締固め築造後を初期状態として恣意的に解析条件を設定して評価しているのが現状であった。本プロジェクトの2年次の検討では,「締固めによる築造過程から豪雨による変形・破壊まで(ゆりかごから墓場まで),盛土の一生を一貫してシミュレートする新しい地盤解析技術」の核となる不飽和土の構成モデル(応力増分とひずみ増分の関係)の開発を行った。このモデルには初年度に開発した発展型水分特性曲線モデル(間隙圧と飽和度の関係式)を組み込んでいる。開発したモデルの適用性は,排気非排水圧縮や浸水,せん断シミュレーションを通して検証しており,同モデルを用いれば最適含水比と最大乾燥密度を持つ締固め曲線を解析的に表現できることが明らかになった。豪雨や長雨に対する盛土の力学的安定性は,降雨強度や連続雨量といった降雨特性だけでなく,締固め時の施工品質にも大きく依存する。地盤の変形を弾性論,破壊を剛塑性論により解いたTerzaghi以降の古典的土質力学に対して,弾塑性力学に基づく最近の地盤解析技術は変形から破壊に至る地盤の応答を一元的に取り扱えるようになってきているものの,依然として締固め現象を理論的に解釈していない。このため最新の数値解析でも,盛土の安定性は締固め築造後を初期状態として恣意的に解析条件を設定して評価するのが現状であった。本研究では,要素レベルでの浸水・変形挙動を適切に記述する構成則および水分特性曲線を開発し、初期値・境界値問題としての降雨時の土構造物の崩壊現象をシミュレートすることである。初年度は,不飽和土の水分保持特性について既往研究の成果をレビューするとともに,吸排水に伴うヒステリシスや体積変化による飽和度変化の影響も考慮した発展型の水分特性曲線モデルを定式化し,その妥当性を検証した.2年目は,「締固めによる築造過程から豪雨による変形・破壊まで,盛土の一生を一貫してシミュレートする新しい地盤解析技術」の核となる不飽和土の構成則(応力増分とひずみ増分の関係)の開発を行った。なお、この構成則には初年度に開発した発展型水分特性曲線モデル(間隙圧と飽和度の関係式)を組み込んでいる。これらのモデルの適用性は,排気非排水圧縮や浸水,せん断シミュレーションを通して検証しており,同モデルを用いれば最適含水比と最大乾燥密度を持つ締固め曲線を解析的に表現できることが明らかになった。

最終年度は有限変形理論に基づいて、2年目までに開発、検証を行った構成モデルと水分特性曲線モデルを組み込んだ有限要素解析コードを開発するとともに、大変形問題のシミュレーションを通して検証を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。地盤力学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の課題名であり,最終目標でもある「築造過程から豪雨による変形・破壊まで,盛土の一生を解く」を達成するためには,不飽和土の応力ひずみ特性および水分特性を適切に記述できる構成関係が必須である。初年度は着実に検討を進めて,水分特性を記述する発展型水分特性曲線モデルの開発に成功しており,計画は順調に進んでいる。本研究の課題名であり,最終目標でもある「築造過程から豪雨による変形・破壊まで,盛土の一生を解く」を達成するため,初年度に不飽和土の水分特性を記述する発展型水分特性曲線モデルの開発,二年次に力学特性を記述する構成モデルの開発に成功しており,両モデルの検証も概ね終わり,良好な結果を得ている。また,開発したモデルを組み込んだ水土空気三相連成有限要素解析コードの開発も順調に進んでおり,現在は計算精度を向上させるための収束計算アルゴリズムの導入や大変形問題への対応のための有限変形論の導入に取り組んでいるところである。以上のように,研究計画は順調に進んでいる。不飽和土のモデルの検証・改良を進めるとともに,土・水・空気三相系の浸透一変形連成解析コードを開発し,盛土の築造から崩壊までを解く。開発した解析手法により,豪雨・長雨を想定した降雨条件,盛土の締固め条件,排水工や各種補強法を考慮した盛土の降雨崩壊シミュレーションを行い,盛土の崩壊メカニズムの解明を試みる。土・水・空気三相系の浸透-変形連成解析コードの改良を進め,盛土の築造から降雨による崩壊までを解く。締固め過程の再現には概ね成功しているので,最終年度は豪雨・長雨を想定した降雨条件,盛土の締固め条件,排水工や各種補強法を考慮した盛土の降雨崩壊シミュレーションを行い,盛土の崩壊メカニズムの解明を試みる。研究計画の中でも,二年次は不飽和土の構成モデルの定式化と検証および開発したモデルを組み込んだ数値計算コードの開発に特に注力した。そのため,実験機器の整備の一部は最終年度に進めることになり,次年度使用額が生じた。二年次に整備予定であった実験機器,特に計測機器類の購入に使用する。
眼底観察型の動画提示装置の開発

1、動画像刺激装置の開発に関して超小型TETアクティブマトリックス型液晶パネルを眼底カメラCPP-1に組み込むことで動画像刺激を可能とする装置の開発に成功した。液晶パネルはNTSCビデオ信号により駆動可能である。2、刺激画像生成ソフトに関してマッキントッシュ・パーソナルコンピュータと動画像刺激装置を連動させることに成功した。その際、パーソナルコンピューターと動画像刺激装置の時間のタイミングを取ることが困難であったが、調整回路の開発で可能とした。それにより、マッキントッシュ上で動く画像処理ソフトを利用できる環境を整えた。刺激画像は市販のソフトで作成する事が可能となった。作成画像は、眼底に直接呈示する事が可能である。刺激作成が容易となり、実験計画の立案と実施が簡便になった。3、中心窩を推定する画像処理手法に関して周辺の網膜血管の分岐位置から中心窩の位置を推定する自動システムの開発に成功した。ただし、精度は2度と改良の余地を残している。一枚一枚を処理するシステムは精度が高く、それに関しては、画像強調・エッジ処理システムを開発する事で、簡便化に成功した。4、実用性の検討に関して同器機を、半側失読と純粋失読患者へ応用した。リアルタイムでの動きを持つ画像での処理過程を観察できることより、実生活に近い形での評価が可能となっている。同器機が臨床検査としても有用であることを示す結果である。
反応追随型視覚刺激提示システムの開発研究

視覚認知は視覚刺激とそれに対する主体側の積極的な働きかけとの間の相互作用によって成立する。本研究は、視覚刺激に対する生体側の反応に即応して刺激を意図的に変容させることにより、認知行動の解析を可能とする刺激システムの開発を目標とする。システムはハ-ドウェアの中心にパ-ソナルコンピュ-タをおき、入力系にデジタイザなどのポインティング装置や眼球運動検出装置、出力系にコンピュ-タモニタ-、投射型TVを持つ。これらのハ-ドウェアを統合して制御するソフトウェアを開発し、視覚刺激に対する被験者の反応をもとに図形描画時の手の座標や注視点座標を高速で処理し、これに応じた画像刺激を呈示できるようにした。まず、画像刺激作成用のソフトウェアを開発し、二次元画像上をたどる手指の運動をポインティング装置で取り込み、その周辺の限られた範囲のみ画像が呈示される視野制限のシミュレ-ションプログラムによってシステム全体の追随速度の評価・改善をおこない、図形探索課題に適用するのに十分な追随速度が得られた。注視点座標の測定に関しては測定精度を長時間維持することにまだ問題を残しているが顔面の固定法の改良、較正アルゴリズムの改良を試み改善の見通しを得た。知覚実験への応用としては幾何学的錯視における全体観視条件と、部分観視条件との比較、部分観視条件での受動的観察と被験者が窓を操作する能動的観察条件を比較した。その結果、部分呈示においても錯視が生じることがわかり、能動観察条件の方が受動条件よりも全体呈示に近い視覚イメ-ジが形成されることが示唆された。また、顔面表情の認知における被験者の情報収集行動の解析にも適用した。このシステムは認知行動の基礎研究のみならず、ソフトウェアの充実により視覚機能障害の検査・訓練への応用、幼児の視覚学習にも応用が可能である。視覚刺激に対する生体側の反応に即応して刺激を意図的に変容させることにより、認知行動の解析を可能とするような刺激システムの開発を目標して研究を行った。まず、パ-ソナルコンピュ-タのモニタ-上に呈示する画像刺激作成用のソフトウェア、二次元画像上を辿る手指の運動をデジタイザで取り込み画面上に表示・記録するための基本ソフトウェアを開発した。この基本ソフトウェアをもとに、デジタイザ上のペン位置周辺の限られた範囲(窓)を通してのみ画像を見ることが出来る。視野制限下での図形探索課題のシミュレ-ションプログラムを開発し実験を行った。これによりシステムの追随速度の評価を行ったところ、モニタ-画面全体の5分の1以内の大きさの窓ではモニタ-のフレ-ム周波数(約60Hz)に追随出来るという結果が得られた。手指の動きと同様、注視点付近のみ、あるいは逆に視野周辺部のみに画像を呈示する装置を開発するため、これに適した注視点座標測定装置の仕様をつめて発注・作製した。これらの手指および注視点座標情報を高速で処理し、生体側の反応に即応して意図的に変換を施した画像刺激を呈示するために、画像処理用ボ-ドとデ-タ変換用ボ-ドを付加したパ-ソナルコンピュ-タを基本とする演算索示装置を設計・作製し、画像デ-タを投射方式によって大画面上に呈示できるようにした。この結果、パ-ソナルコンピュ-タを利用して、これに付加装置、入出力装置を組み合わせることにより、柔軟性のある視覚刺激装置の開発が可能であるという見通しが得られた。ソフトウェア開発に時日を要したため、評価実験が十分でないが、次年度には実用性を評価するための実験を、いくつかの認知課題について重点的に実施し、システムの改善に努める予定である。

本研究は、視覚刺激に対する生体側の反応に即応して刺激を意図的に変容させることにより、認知行動の解析を可能とする刺激システムの開発を目指するもので、前年度に続きシステムの整備、評価をおこなった。1.注視点周辺の限定された視野での図形認知課題に応用するため、パ-ソナルコンピュ-タに注視点座標測定用の入力部を設けて注視点付近の領域のみ観察可能とする実験事態では、注視点座標の測定精度が十分でないという理由で満足すべき結果が得られなかった。このため注視点測定精度を向上させることと、注視点の移動に即応して図形を呈示することとにシステム開発の課題を分離し、前者については顔面の固定法、注視点位置校正プログラムの改良をおこない、後者については手指の二次元座標を取り込むポインティング装置としてデジタイザ及びマウスを用い手で指示した座標周辺の限られた範囲(窓)内のみ画像を見ることができる、視野制限のシミュレ-ション実験により評価、改良を試みた。この結果、図形探索課題に適用するのに十分な追随速度が得られた。2.知覚実験への応用として幾何学的錯視実験を試みた。ミュラ-・リヤ-錯視図形の全体呈示と部分呈示とで、部分呈示には観察窓が一定の大きさと速度で移動する受動的観察事態と被験者がマウスを操作して能動的に観察する事態を設定して実験をおこなったが、部分呈示に於いても錯視が生じることがわかった。能動事態と受動動事態の相違については検討中である。3.顔面表情の認知において眼・眉・口等の部分が表情認知にどれだけ寄与するか、被験者が顔のどの部分をまず見るかという問題についての実験にも適用を試みた。今後、認知の発達的研究、認知機能障害の診断、訓練等に適用できるようシステムを発展させる予定である。
複屈折率制御可能な新三酸化ホウ素系ボレート結晶の探索

非線形光学結晶希土類・カルシウム・オキシボレートの育成と評価に関する研究において得られた結果を以下に総括する。◇希土類・カルシウム・オキシボレート結晶において、希土類元素のイオン半径と結晶のa,c軸の格子定数、複屈折率の大きさに比例関係があることを見いだした。◇カドリニウム・カルシウム・オキシボレート(GdCOB)結晶の置換型結晶の探索を行い、より複屈折率の大きいイットリウム・カルシウム・オキシボレート(YCOB)結晶の開発・育成に成功した。YCOB結晶の位相整合限界波長は約720nmであり、GdCOB結晶では不可能であったNd:YAGレーザーの第3高調波発生が可能であることがわかった。◇育成法・育成装置の改善を試み、引き上げ方向b軸、引き上げ速度3mm/hで透明、かつクラックのない結晶の育成に成功した。得られた最大のYCOB結晶のサイズは直径20mm、長さ65mmであった。◇YCOB結晶を用いて高繰り返しNd:YAGレーザーの第三高調波発生実験を行った。第二高調波発生にKTP結晶とノンクリティカル位相整合のLBO結晶を用いて、第三高調波の出力をKDP結晶と比較した結果、SHGがノンクリティカルの場合はKDPの二倍以上の出力特性を示した。◇GdCOB結晶とYCOB結晶の混晶であるGd_XY_<1-X>COB結晶を育成した結果、組成一定の結晶が得られ、複屈折率をGdCOB結晶とYCOB結晶の間で制御可能であることがわかった。
海外における自動車部品サプライヤーの取引先の多角化プロセス

本研究の目的は、自動車部品サプライヤーの海外子会社による取引先の多角化プロセスを明らかにすることである。自動車部品サプライヤーの海外進出に関する研究は、完成車メーカーの要請に応じた随伴進出のような「系列取引の海外移転」が注目されてきた。しかし、海外進出後に日本において取引のない完成車メーカーや1次サプライヤーと新たな取引を始めるサプライヤーについては注目されてこなかった。本研究では、文献調査やインタビュー調査に基づいて自動車部品サプライヤーの海外子会社がどのようなプロセスを経て取引先の多角化を進めているのか明らかにする。
目的生物由来微量タンパク質の直接動的構造解析

質量分析とH/D交換反応を利用して、大量発現系を用いずに目的とする生体試料から直接微量タンパク質を取り出し、その構造変化をみるという課題に挑んだ。本年度は具体的にはAdenylate kinase(AK1)、やMAPRファミリータンパク質といった細胞増殖を担うタンパク質群を中心に、測定データの収集を行った。HEK293などの培養細胞を10cm dishにfull growthまで増殖させた細胞塊から、AK1とNeudesin、PGRMC1抗体と磁気ビーズを用いて濃縮精製を行いH/D交換反応を測定できる条件を検討した。AK1については10cm dish 1枚から検出できることが示されたが、PGRMC1などは検出自体が不安定であることが分かった。現状では比較的多く存在する代謝タンパク質などでは検出可能であるが、微量タンパク質の検出はより高効率な前処理条件を検討する必要がある。また構造内の部位特異的情報を取得するためのサンプル不均一性(翻訳後修飾、タンパク質間相互作用、基質結合状態など)をどう分析するのかという新たな課題も見えてきたが、基質添加や相互作用タンパク質の添加などにより際しい情報が得られる可能性が広がった。方法論の基盤構築については本課題にて開発したMALDI質量分析H/D交換解析の専用ソフトウェア(ソフトウェア名:scipas DX)の高速化、交換率の分布から構造変化のクラスターを探索するアルゴリズムの開発に成功し、より高度な解析が行える体制が整った。また前処理時の空気中の水蒸気との反応におけるデータのふらつきをなくすため、小型のグローブボックス型反応装置を構築した。その結果得られるデータのばらつきが半分程度まで抑えられ、より精度の高いデータを得られるようになった。ソフトウェアと装置開発の結果、動きが同期している構造部位の解析への新たな道が開けた。質量分析とH/D交換反応を利用して、大量発現系を用いずに目的とする生体試料から直接微量タンパク質を取り出し、その構造変化をみるという課題に挑んでいる。本年度は主に微量分析に向けた基盤構築を行った。交換反応条件の試薬、pH、温度、手順、質量分析パラメータについて網羅的に探索し、安定して結果が得られる方法の確立を行った。また実験プロトコルとは別に、現存の方法論では捨ててしまっている精密質量データを解析段階で十分に生かすことと、解析速度の向上を目指してJava言語によるGUI形式の専用ソフトウェア開発を行った(ソフトウェア名:XD scipas)。これまでは、質量分析の結果が複雑な同位体の混合スペクトルとして得られるため解析が難しく、H/D交換質量分析は一般的な手法として広まっていなかったが、wet研究者である自らが解析ソフトを作成することで、高精度かつ高速な解析を実現することに成功した。本ソフトを実際のスペクトルに応用した結果、これまで生かせていなかったリフレクトロン型分析計による高分解能スペクトルのデータが十分に活用できるようになり、交換水素の個数とその存在比を精度よく観察できることがわかった。さらに解析の自動化を極限まで追求した結果、複数データを単一フォルダに入れておくだけで一斉解析できるようになり、構造解析で問題となる解析時間(NMRなどでは数週間かかる)がほぼゼロで行えるようになっただけでなく、複数サンプルのスクリーニングなどへの応用も可能になった。今後は28年度に構築した基盤を基に培養細胞や組織から直接抽出したタンパク質群への応用を進めていきたい。初年度である28年度の実験や基盤構築経過は予定通り順調に進み、得られた成果は想定を超えたものとなった。特に実験条件探索による結果の安定化と、ソフトウェア開発による解析の高精度化・高速化・自動化は計画時に想像していたものよりもはるかに良いものとなった。申請者が進めている研究手法は比較的シンプルな手順で溶液構造を知ることができるため広く応用できる可能性を秘めているが、実験データの安定性や解析の困難さから一般に広まっていなかった。本年度の成果で、より一般的なものになる道筋ができたため、今後の研究で実例を増やすことにより方法論としても論文などを通じて広めつつ、細胞増殖のシグナル伝達を中心に分子メカニズムを明らかにしたい。本年度は具体的にはAdenylate kinase(AK1)、やMAPRファミリータンパク質といった細胞増殖を担うタンパク質群を中心に、測定データの収集を始めた。サンプルの必要量は現在0.9ugまで微量化することに成功し、今後は更なる微量化が見込めるデータも得られている。得られている情報は1次構造上95%のカバー率で、重水素化率の違いから構造変化部位を決定できることが分かった。リガンドのADPによく似たアナログ物質ではその相互作用部位や結合に伴うダイナミクスの変化が観測できた。解析時間においては昨年度に開発した専用ソフトウェア(ソフトウェア名:XD scipas)によって、1データあたり3日程度から3時間程度まで短縮できていたが、サンプルごとの実験条件の最適化に際しトライ&エラーの回数をより多く稼ぐ目的でソフトウェアコードの見直しを行った。計算の並列化や収束条件の最適化により2分程度の解析時間にまで縮めることに成功した。実験条件についても、そのソフトウェアを使うことでサンプルごとの最適条件ではなく、どんなサンプルでもそれなりのデータが得られる条件の探索に成功し、様々なサンプルの高速解析につながる成果が得られた。また解析データの高度化も行い、同位体分布の形状から平均データだけでなく溶液中で異なるタンパク構造変化をしている集団を分離することに成功し、それぞれ重水素交換速度と溶媒露出割合を算出するアルゴリズムの開発に成功した。

2年目は初年度に構築した基盤を生かし、応用実験を始めた。実サンプルを測定していく中で基盤構築の更なる発展も進んだ。解析時間は数日かかっていたものが数分で終わるまで高速化し、その結果として実験条件もより安定したものへと発展した。また解析データそのものも高度化され溶液中のタンパク質について、平均化した重水素化データだけでなくアミド水素ごとに分離したデータを取り出すことに成功し、これまでよりも詳細な議論ができるものになった。今後の研究で実例を増やすことにより方法論としても論文などを通じて広めつつ、細胞増殖のシグナル伝達を中心に分子メカニズムを明らかにしたい。質量分析とH/D交換反応を利用して、大量発現系を用いずに目的とする生体試料から直接微量タンパク質を取り出し、その構造変化をみるという課題に挑んだ。本年度は具体的にはAdenylate kinase(AK1)、やMAPRファミリータンパク質といった細胞増殖を担うタンパク質群を中心に、測定データの収集を行った。HEK293などの培養細胞を10cm dishにfull growthまで増殖させた細胞塊から、AK1とNeudesin、PGRMC1抗体と磁気ビーズを用いて濃縮精製を行いH/D交換反応を測定できる条件を検討した。AK1については10cm dish 1枚から検出できることが示されたが、PGRMC1などは検出自体が不安定であることが分かった。現状では比較的多く存在する代謝タンパク質などでは検出可能であるが、微量タンパク質の検出はより高効率な前処理条件を検討する必要がある。また構造内の部位特異的情報を取得するためのサンプル不均一性(翻訳後修飾、タンパク質間相互作用、基質結合状態など)をどう分析するのかという新たな課題も見えてきたが、基質添加や相互作用タンパク質の添加などにより際しい情報が得られる可能性が広がった。方法論の基盤構築については本課題にて開発したMALDI質量分析H/D交換解析の専用ソフトウェア(ソフトウェア名:scipas DX)の高速化、交換率の分布から構造変化のクラスターを探索するアルゴリズムの開発に成功し、より高度な解析が行える体制が整った。また前処理時の空気中の水蒸気との反応におけるデータのふらつきをなくすため、小型のグローブボックス型反応装置を構築した。その結果得られるデータのばらつきが半分程度まで抑えられ、より精度の高いデータを得られるようになった。ソフトウェアと装置開発の結果、動きが同期している構造部位の解析への新たな道が開けた。28年度に構築した実験手法や解析ソフトといった基盤技術を基に、2930年度の2年をかけて目的生物の細胞や組織から直接タンパク質群を抽出し溶液構造解析を行う。具体的にはAdenylate kinase、やMAPRファミリータンパク質といった細胞増殖を担うタンパク質群を中心に結合タンパク質探索を行い、それらとの構造学的な相互作用解析を行う。
都市近郊林、里山の風致的施業管理に関する研究

近年、高まる緑に対する社会的要求の中で、従来、農用林、里山として都市周辺住民と深いつながりのあった都市近郊林は、新たな注目を集めている。本研究では、京都市左京区の宝ヶ池公園の森林を対象にして、放置状態にある森林の風致的施業を目的とした管理に関する試験調査を行った。対象となった森林はアカマツが高木種として優先する林分と、コナラ、アベマキ等の落葉樹を主体とする林分に分けられる。また、低木層はコバノミツバツツジを中心とする植生である。森林管理の放棄によって林床はブッシュ状になっており、その相対照度は1%に満たない部分もある。そのため、公園としてのアメニティ機能を高くするために、コバノミツバツツジの開花率を上げることを目的とした施業として、中高木の除間伐と林床の整理を行った。その結果、林内の光環境は向上し、林床の相対照度は1020%にあがった。また、コバノミツバツツジの樹冠上部が位置する地上高34mにおいても同様の相対照度の上昇が認められた。これによって施業後4年を経た今年度には、花芽の着芽率が非施業区に比べて顕著に高くなり、開花期にはほとんど花のつかない非施業区とは段違いの優れた景観となった。また、林床の整理によって土壌の乾燥化が考えられたため土壌硬度の測定を行ったが、現段階では施業による大きな違いは認められなかった。しかし、長期的にみても変化がないとは考えにくいため、今後も測定を継続する予定である。高木種の萌芽に関しては、現在解析中である。アカマツ林の地掻き処理は、対象地のマツクイムシ被害が顕著なため、今年度は行えなかった。これに代えて、京都大学農学部附属演習林徳山試験地に今年度の冬から新たに試験地を設定し、改めて試験研究を開始している。
毛包幹細胞へのlineage primingに寄与する遺伝子ネットワークの同定

毛包の高い再生能を支える毛包表皮幹細胞が、胎仔期に正しい場所、正しい時に誘導される機構については、いまだ十分に理解されていない。私たちはこれまでに、1細胞解像度のライブイメージングと1細胞トランスクリプトーム解析を駆使して、初期毛包の発生を解析し、細胞の発生系譜と、各系譜の遺伝子発現の変化を網羅的に同定した。そこで本研究では、幹細胞誘導過程で働く遺伝子群から、幹細胞へのlineage primingに寄与するコアな遺伝子ネットワークとこれを駆動するマスター制御因子を明らかにし、胎生期に一見均質な細胞から幹細胞と多くの機能細胞が生み出され秩序が形成されるまでの仕組みを理解する。
魚肉の品質に及ぼす高圧処理の影響

本研究は主として魚肉を試料としてその品質が高圧処理によってどのように変化するのかを魚肉成分と組織の両面から明らかにしようとしたものである。食品加工をその成分変化の点に着目すると、従来の熱による加工も高圧による加工も、いずれも他からエネルギーを与えている点では同じである。高圧処理によっても加熱処理と肉眼的は同様な現象がみられるが、それが熱による影響とおなじなのか異なるのか、あるいは同じ機構と異なった機構の共存なのかは全く分かっていない。本研究は高圧処理肉の品質と組成の変化を熱によるそれと対比させながら検討し明らかにすることを目的とした。その結果次のような知見を見た。(1)196MPa加圧でも4分間未満であれば可逆的に除圧によって未変性状態に戻ること、(2)196MPa5分間加圧では体積は著しく減少しその後約90分間加圧で更に減少すること、(3)加圧の物性に対する効果は200MPa以上で顕著となり、300MPa以上では体積変化および加圧処理試料の熱変性に要するエンタルピー(△H)が加圧時間に依存しないこと、(4)SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動による検討の結果、上記の原因は主としてミオシン重鎖の多量化によること、(5)加圧試料の熱測定の結果、エネルギー的に加圧変性と加熱変性の類似点が示唆されたが、最終的に両者には約1J/(試料1mg)の差があること、等である。本研究は主として魚肉を試料としてその品質が高圧処理によってどのように変化するのかを魚肉成分と組織の両面から明らかにしようとするものである。本研究は高圧処理肉の品質と組成の変化を熱によるそれと対比させながら検討し明らかにすることを目的としている。当該年度において明らかになったことは、(1)196MPa加圧でも4分間未満であれば可逆的に除圧によって未変性状態に戻ること、(2)196MPa5分間加圧で体積は著しく減少しその後約90分間加圧で更に減少すること(すなわち196MPa加圧では体積変化の完了に約90分間を要すること)、(3)加圧試料の熱測定の結果、エネルギー的に加圧変性と加熱変性の類似点が示唆されたが、最終的に両者には約1J/(試料1mg)があること、等である。来年度は、本研究費備品費によって600MPaまで加圧可能な装置が設置されたので、更に高圧の領域を検討する。特に今年度は本研究費備品費によって600MPaまで加圧可能な装置が設置されたので、更に高圧の領域を検討することが出来た。

当該年度において明らかになったことは、(1)加圧の物性に対する効果は200MPa以上で顕著となり、300MPa以上では体積変化および加圧処理試料の熱変性に要するエンタルピー(ΔH)が加圧時間に依存しないこと、(2)SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動による検討の結果、上記の原因は主としてミオシン重鎖の多量化によること、(3)昨年度と同様に、加圧試料の熱測定の結果、エネルギー的に加圧変性と加熱変性の類似点が示唆されたこと、等である。
商品取引所法における清算(クリアリング)をめぐる法的諸問題の研究

本研究において、まず、全国商品取引所連合会の研究会などを通じて、各取引所のクリアリングの実態を調査した。その結果、「全国統一のクリアリング・ハウス」構想を実現するには、証拠金や純資産基準などが商品市場ごとの単位で設定され、複数の市場に関わる場合にはその単純合算方式が採られているなど、克服すべき法的障害が少なくないことを確認した。ついで、経済産業省と農林水産省との共催における研究会に参加する機会を得、特に実務サイドから、商品先物取引に係るクリアリング制度の研究に関する多くの知見を得た。具体的には、OTC市場におけるクリアリング・システムの実情や、アメリカの取引所におけるクリアリング制度の運用実態を知ることができたほか、東京工業品取引所と東京穀物商品取引所におけるクリアリング制度をめぐる検討状況を詳しく知ることができ、同時に、商品取引員サイドの問題意識も確認できた。クリアリング制度の最大の問題点は、デフォルト・リスクの回避策と違約処理それ自体にあるが、最近の東京工業品取引所の新構想(本報告書第2編参照)に対しては受託会員の法的地位などに関して若干の意見を述べる機会を得、私見が制度の理論的説明の一部に反映されている。また、クリアリング制度にとってきわめて重要な委託者財産の保全とポジション・トランスファーに関する研究を進め、両制度にとって委託者財産の分離保管が重要な前提となることを改めて確認し、現行のシステムの改善すべき問題の所在と対応策を指摘した(本報告書第1編参照)。このうち、立法論的改善点は、手数料完全自由化による企業間競争の激化を目前にした現下において、可及的速やかに是正すべきであるとの観点から、本研究で得た知見等をもって、先の研究会と現在は臨時委員として参加している産業構造審議会商品取引所分科会とにおいて、意見の披瀝や立法提言を行っているところである。今年度は、まず、わが国の商品先物取引の「清算」について、それを日々の値洗い(clearing)と決済(settlement)とに区分したうえで、いくつかの商品取引所に対する実地調査等をも交えて主として決済上の問題点の把握につとめた。方法として、(1)差金決済の場合(金銭の授受だけ)と(2)現受渡決済の場合(金銭の授受と物の引渡)とを区別して、そのデフォルト・リスクの分配という観点から、法律上の論点(問題点)の整理を行った。(1)においては、デフォルトとは金銭債務の不履行に帰着することから、伝統的な民商法や倒産処理法で議論される支払能力・担保能力の確保策等と商品先物取引におけるそれらとの対比を中心に検討した。証拠金の担保機能を確認できたのと同時に、臨時型の証拠金の市場管理的機能をも確認できた。証拠金のこの市場管理的機能は海外でも近時重視されている点であり、来年度の研究課題の一つである。また、資金移動のコスト・スピード・セキュリティーなどの観点からは、海外の制度を参考にしたペイメント・システム(主として金融機関を介在させた預託・資金振替等)の利用可能性を検討してみた。多くの関係者から肯定的な感触を得ることができた。他方、(2)については、特に物の引渡にかかるデフォルトが実務上も不履行・履行不能・不完全履行の三態あることを確認し、特に不完全履行におけるクレーム処理などについて実務を知ることができた。特に、実務関係者がうまくいっていると表現する実務が法理論的には実に危ういものであることを知った。その点をこれから指摘していきたいと考える。ただ、clearingとsettlement問題に関する農林水産省系商品取引所と経済産業省系商品取引所との間に温度差も感じられ、それぞれの上場商品との関連性などを含めて議論をさらに詰めて、論文等の形で成果を発表していく予定である。標記研究課題に関して、今年度は、二つの研究会においてこれまでの研究成果の一部を内容とする研究報告を行った。

いずれの研究会も実務家を含む商品先物取引の専門家からなるものであり、出席者から多大なコメント等が出され、標記研究が大いに進展した。研究報告の一つは、全国商品取引所連合会商品取引所法研究会において「クリアリングをめぐる法的諸問題」と題して委託者注文に係るポジション(委託玉)のクリアリング(値洗い)とセツルメント(決済)における法律問題を取り扱った。他の一つは、経済産業省・農林水産省の商品先物取引に関する研究会において「委託者資産の分離保管とトランスファー」と題して商品取引員破綻時における委託者救済に関する法律問題を取り扱った。いずれにおいても、取引主体が委託者であるとの前提で市場取引に係る法律関係を再構築することの重要性、委託者財産の分離保管の重要性と完全分離保管を阻害している要因の内容と所在とが確認できた。実務と法律の乖離を是正する具体的手順などについて貴重な示唆を得られたと考える。手数料自由化を目前に商品取引員破綻を想定した委託者保護策は喫急の課題であることを改めて実感し、実務サイドからは、論文を通じて研究成果の一部でも公表して欲しいとの要望をいただいた。それに応えるべく、標記課題に関する研究成果の一部ではあるが、論文を執筆中であり、近々、公表する予定にしている。これ以外に、今年度は、東京工業品取引所における「T+1」を中心としたクリアリング・システム構想の一部にコミットすることができ、これとの関連において他の取引所のクリアリング・システムとの対比、証券先物・金融先物との対比等の研究や、諸外国のそれらとの比較研究が進展した。また、商品取引員破綻や証券会社破綻における破産法等の倒産処理法における対応の遅れも明確に捉えることができ、その点の研究対象の所在も明らかとなった。
次世代超小型電池駆動電子システム最適化設計のための基盤技術の研究

電池の電気化学反応および、蓄電状態に依存した電池の内部抵抗、起電力等の特性を明らかにし、時間変化に基づき解析できるシミュレータを開発した.電池の充放電特性を計算機上で実現し、電池と周辺回路を組み合わせた動作検証環境の構築を行った.以上により、将来の超小型電池駆動システムの設計基盤を確立した電池の電気化学反応および、蓄電状態に依存した電池の内部抵抗、起電力等の特性を明らかにし、時間変化に基づき解析できるシミュレータを開発した.電池の充放電特性を計算機上で実現し、電池と周辺回路を組み合わせた動作検証環境の構築を行った.以上により、将来の超小型電池駆動システムの設計基盤を確立した[具体的内容]・電気化学反応によって表される電池のIV特性の数式表現とMATLAB等の数学的シミュレーションモデルの確立を行う.複数種類の実電池を用いて、様々な環境の下での計測実験を行い、数学的モデルとの誤差を観測し、その理論的説明を実施.国際学会および論文誌に投稿・採択.・複数の実電池を様々な回路接続条件(直列、並列、高負荷、低負荷、など)において実験を行うことにより特性抽出手法を明らかにした.内部資料化完了.20年度に学会発表予定.・コンバータの高精度モデル化手法の確立.・高精度電池モデル+FPGAボードを用いて、電池駆動超小型システムを試作、評価のための準備完了.[意義・重要性]電池のIV、温度および製造ばらつき特性の定式化、特性抽出技術の確立することにより、電池の有効利用が可能となった.当該システムの低消費電力,高効率化に貢献.[具体的内容]・電気化学反応および、蓄電状態に依存した電池の内部抵抗、起電力等の特性を、時間変化に基づき解析できるシミュレータを開発し、電池の充放電特性の計算機上での実現、および、周辺回路を組み合わせた動作検証環境の構築を行った.研究成果は、国内学会において発表し、国際学会および論文誌への投稿を行った.・電池の過渡応答から内部の特性を抽出する手法を明らかにし、国内学会において発表した.上記シミュレーションと実電池の特性をほぼ同一にすることができるようになった.・高位レベルにおけるLSIの消費電力解析システムを開発し、国際学会および論文誌にて採択された.同システムは超低電力LSIの設計に用いる.・高精度電池モデル+FPGAボードを用いて、電池駆動超小型システムを試作、評価を実施した.シミュレーションとの比較を行い、高精度、実用的であることを確認した.[意義・重要性]時間領域において、電池の充電および放電動作を高精度にシミュレーションできる環境を構築し、特性抽出技術の確立した.従来、このようなシステムの開発例は無く、電池を用いた超小型システムの設計・検証に有効活用されることが期待できる.当該システムの低消費電力,設計の高効率化に貢献する.また、将来的に、高効率電池およびそれを用いた電子システムの協調開発(同時並行開発)が可能になり、より最適化されたシステムを短期間で開発できるようになる.産業に与えるインパクトは大きい.
パーソナリティ特性の発達と健康の変化を統合的に理解するための縦断調査研究

本研究は,パーソナリティ特性の発達や変化は,身体的・精神的な健康状態の変化とどのような関連があるのかという問題意識のもと,縦断調査データを用いた統計解析により,パーソナリティ特性と健康の両者の相互的な関連性について統合的な理解を促進することを主な目的とした。本研究の結果,パーソナリティ特性は後の健康に対してそれぞれ特異的な影響を与えることを明らかにし,また,個人差の発達の様相を類型化したのちにそれらが幼少期の養育態度によってどのように説明されるのかを明らかにした。健康は老若男女問わず私たち人間にとって普遍的な問題であり,Nature誌による「社会科学が取り組むべき10の課題」の筆頭にも,健康の問題が掲げられている(Giles, 2011)。世界保健機関(WHO)の定義によると,健康とは,「身体的にも精神的にも社会的にも安寧な状態にある」ことを指す。急速な勢いで進行する現代の超高齢化社会において,身体的な健康の維持および増進させるための個人的な要因として,何が必要とされるのか。近年,パーソナリティ特性は,問題行動や精神病理的な症状をはじめとする心理学的な変数以外にも,寿命や身体的な健康などの社会疫学的な変数に対しても有意な予測力を持つことが示されている(Heckman, 2006; Robert et al., 2007;高橋他, 2011)。しかしながら,これまでに発達パーソナリティ心理学の見地から健康科学に対して提供されてきた知見にはいくつかの限界点が見受けられる。よって,それらのいくつかの限界点を乗り越えて,パーソナリティ特性と身体的・精神的・社会的健康の関連性の全体像を把握するための新たな知見の蓄積を開始した。本研究課題は,科学研究費・研究スタート支援の2年間の研究の後を受け,さらなる縦断研究を実施すべく,継続して調査研究を行い,より付加価値の高いデータ収集およびデータ分析を目指すものである。とりわけ,平成25年度においては,まず,3時点目の縦断データを取得し,曲線的な変化に関する検討にも耐えうるデータ分析が可能となり,また,これらに関する成果を国際学会発表(3件),国内学会発表(6件),国内招待講演(3件)において行った。健康は老若男女問わず私たち人間にとって普遍的な問題であり,Nature誌による「社会科学が取り組むべき10の課題」の筆頭にも健康の問題が掲げられている(Giles, 2011)。とりわけ,平成26年度においては,第4時点目の縦断データの取得を完了し,パーソナリティ特性と健康の関連の双方向の関連性についても検討を行っている。本年度は,これらに関する成果を論文誌および著書4編,国際学会発表3件,国内学会発表4件,国内招待講演4件において行った。とりわけ,平成27年度においては,当初の目標としていた第5時点目の縦断データの取得を完了し,パーソナリティ特性と健康の曲線的な変化に関する検討にも耐えうるデータ分析を実行している。本年度は,これらに関する成果を論文誌4編,著書(分担執筆) 3編,国際学会発表3件,国内学会発表1件において行った。

本研究は,パーソナリティ特性の発達や変化は,身体的・精神的な健康状態の変化とどのような関連があるのかという問題意識のもと,縦断調査データを用いた統計解析により,パーソナリティ特性と健康の両者の相互的な関連性について統合的な理解を促進することを主な目的とした。本研究の結果,パーソナリティ特性は後の健康に対してそれぞれ特異的な影響を与えることを明らかにし,また,個人差の発達の様相を類型化したのちにそれらが幼少期の養育態度によってどのように説明されるのかを明らかにした。当初予定していた論文出版計画よりも若干の遅れはあるものの,投稿中の論文原稿は複数あり,さらに平成26年度にも追加で投稿を行っているので,これらについてできる限り早く適切に研究業績としてまとめることができるように努力する。教育心理学現状において,本研究計画については,後ろ向きな計画変更の予定は特には無い。ただし,これまでに取得したデータの分析から,本研究計画に記したものにそぐわない結果が得られた場合には,ターゲットとするパーソナリティ特性を適切に限定したり年齢層を制限したりするなどして,研究の効率的な遂行を妨げることのないように工夫・配慮を行う。また,必要に応じて,発達心理学・健康心理学・心理統計学など複数の領域の専門家に知識提供を仰ぐことによって研究の進行停滞を防止する。当初予定していた論文出版計画よりも,若干の遅れがあるものの,投稿中の論文原稿は複数あるため,これらについて,できる限り早く適切に研究業績としてまとめることができるように努力する。また,平成25年度の調査においては,1,000人規模のオンライン調査を実施し,縦断データセットは順調に構築されつつある。平成26年度以降の研究において,これらのデータについて分析を進める予定である。調査費用が当初の予定よりも安価で済んだため,若干の余剰額が発生した。現状において,本研究計画については,後ろ向きな計画変更の予定は無い。次年度においては,被調査者数を増やすなどの対応をして,本年度余剰分をそれに充当する。次年度においては,被調査者数を増やすなどの対応をして,本年度余剰分をそれに充当したい。
医用画像に基づくバイオトランスポート解析による鼻腔形成手術アセスメント

鼻腔は非常に複雑な形状をしており,吸入空気を適切な温度に調整するエアコンディショニング機能などの重要な機能を果たしている.これらの機能に関連して,近年ではCTやMRIなどの医療画像から3次元実形状が再構築され,鼻腔内気流のCFD解析が行われている.従来の解析では鼻腔の複雑形状に応じた境界適合格子及び非構造格子が用いられているため,その格子生成には高度なノウハウ,多大な労力・時間が必要となる.本研究では, 3次元画像情報を直交格子(ボクセル)で分割するボクセル格子法に基づく鼻腔のバイオトランスポート解析モデルを構築し,鼻腔形成手術アセスメントシステムとしての有効性について検討した.本研究は,極めて複雑かつ微細な3次元形状を特徴とする鼻腔内の流れと熱物質輸送を,医用画像の直交格子を直接利用して簡易に解析する手法を確立し,鼻腔の嗅覚機能,吸入空気の加温・加湿機能,及び異物除去機能を評価する新規の鼻腔形成手術アセスメントを提案・実現することを目的とする.本年度は,医療用CT及びMRI画像から3次元実形状鼻腔モデルを作成してボクセル格子法を用いた鼻腔内熱流動解析を実施し,モデル形状及び流れ場と温度場の解析精度を調査した.ボクセル格子法は,境界適合格子と非構造格子を組み合わせる従来法と比較すると,格子生成に掛かるコストが大幅に削減されるが,形状近似精度や境界層の解像度などに問題が生じる.ボクセルピッチを変化させた際に鼻腔壁面近くの形状,境界層の解像度が流れ場と温度場に及ぼす影響を考察した結果,ボクセルピッチを0.100.20mmまで細分化することにより,鼻腔内気流の圧力損失及び温度上昇を比較的精度よく再現可能であることを明らかにした.また,粗い解像度の画像を用いた場合の鼻腔壁面の凹凸を平滑化するため,流路と鼻腔壁面の境界に画像補間を施し,ボクセル熱流動解析における画像補間の有効性について検討した.その結果,横断面画像をボクセルピッチと同程度の解像度で二次元線形補間することにより,画像の解像度が粗い場合でもボクセル格子法により従来の境界適合格子法と同等に圧力損失及び温度上昇を再現可能であることを明らかにした.本研究は,極めて複雑かつ微細な3次元形状を特徴とする鼻腔内の流れと熱物質輸送を,医用画像の直交格子を直接利用して簡易に解析する手法を確立し,鼻腔の嗅覚機能,吸入空気の加温・加湿機能,及び異物除去機能を評価する新規の鼻腔形成手術アセスメントを提案・実現することを目的とする.本年度は,解析結果の検証を目的として,樹脂製の透明鼻腔モデル流路を用いた流動可視化実験を実施した.鼻腔モデルは解析と同形状とし,医用画像を基に3Dプリンタにより作製した.吸気定常流れを可視化した結果,安静時の呼吸に相当するレイノルズ数でも鼻腔前方上部で流れの不安定性に基づく速度変動が発生する等,解析結果と同様の傾向を確認することが出来た.また,呼吸往復流れを可視化して加速・減速が流れの不安定性に及ぼす影響を調査した結果,呼吸往復流れでは吸気定常流れよりも速度変動が増大する傾向が確認された.鼻腔内に吸入された異物浮遊粒子の挙動について,蛍光染料を吸着させた花粉とほぼ同じ大きさ,形状,密度を持つ胞子の一種をトレーサーに用い,鼻腔壁に付着したトレーサーの蛍光強度を測定して沈着量を評価した.その結果,粒子沈着部位は不均一かつ局所的であり,沈着量は左右鼻腔ともに内側(鼻中隔側)より外側(鼻甲介側)の壁面で多く,特に鼻腔前方下部の下鼻道や鼻腔後方上部の中鼻甲介で多いことが分かった.鼻腔モデル流路を用いた流動可視化実験を実施して,数値シミュレーションによる鼻腔内遷移流れの再現性について妥当性を検証することが出来た.また,花粉を模擬した粒子沈着の蛍光計測を実施して,粒子沈着の空間分布に関する定量的データを取得することが出来た.本研究は,極めて複雑かつ微細な3次元形状を特徴とする鼻腔内の流れと熱物質輸送を,医用画像の直交格子(ボクセル格子)を直接利用して簡易に解析する手法を確立し,鼻腔の嗅覚機能,吸入空気の加温・加湿機能,及び異物除去機能を評価する新規の鼻腔形成手術アセスメントを提案・実現することを目的とする.本年度は,急加速を伴う人間の嗅動作を模擬した非定常流量条件で,ボクセル格子法によるシミュレーション及びPIV可視化実験を実施した.ボクセルシミュレーションでは,冠状面内の流量分配,及び矢状面内のスカラー種の濃度の時間遷移を調査した.その結果,鼻腔内の各鼻道への流量分配は左右鼻腔のいずれにおいても嗅動作による流れの加速期において急激に変化することが確認された.また,上鼻道,中鼻道において,下鼻道よりもスカラー種の濃度が早く上昇する傾向が確認された.これらの結果は,従来の境界適合格子法によるシミュレーション結果と良く一致することから,ボクセルシミュレーションの非定常流れに対する有効性が示された.PIV可視化実験では,流れの不安定性について安静時呼吸範囲内にある定常流の実験結果と比較検討を行った.その結果,鼻腔前方部の再循環流れの発生時期や領域が嗅動作時の流れの加減速によって著しく変化することが確認された.

また流れの不安定性を乱流運動エネルギー(TKE)により定量的に評価した結果,TKEは安静呼吸時よりも嗅動作の加速期の方が小さく流れは比較的安定となること,また鼻腔前方部の境界層付近で大きく流れは不安定であるのに対して嗅覚細胞の位置する嗅裂においては小さく流れは安定であることが分かった.鼻腔は非常に複雑な形状をしており,吸入空気を適切な温度に調整するエアコンディショニング機能などの重要な機能を果たしている.これらの機能に関連して,近年ではCTやMRIなどの医療画像から3次元実形状が再構築され,鼻腔内気流のCFD解析が行われている.従来の解析では鼻腔の複雑形状に応じた境界適合格子及び非構造格子が用いられているため,その格子生成には高度なノウハウ,多大な労力・時間が必要となる.本研究では, 3次元画像情報を直交格子(ボクセル)で分割するボクセル格子法に基づく鼻腔のバイオトランスポート解析モデルを構築し,鼻腔形成手術アセスメントシステムとしての有効性について検討した.鼻腔形成手術前後のX線CT及びMRI画像から3次元鼻腔モデルを構築して,実際の呼吸を模擬した流動条件下で,熱物質輸送のボクセルシミュレーションを実施することが出来た.また,ボクセルピッチの細分化及び横断面画像の二次元線形補間により,画像の解像度が粗い場合でもボクセル格子法により従来の境界適合格子法と同等に圧力損失及び温度上昇を再現可能であることを確認出来た.実際に鼻腔形成手術を受けた鼻腔疾患患者の術前・術後,その後の経過における医療診断画像に基づくボクセルシミュレーション結果の蓄積を図り,鼻腔疾患患者の鼻腔の構造と機能の関係に関する臨床データベースを構築する.シミュレーション結果と,医師の診断所見,患者の症状・感覚との関係について検討し,本手法の診断・治療支援システムとしての有効性を明らかにする.実際の鼻腔疾患患者の術前・術後の鼻腔形状は,炎症等により健常者の鼻腔よりも微細で複雑な構造が生じることが予想され,局所的に非常に高い空間分解能が必要となると考えらえる.今後は,このような部位について局所的に高次精度の適合細分化格子法を組み込む計画である.また,医療診断画像は,放射線利用に関する医療倫理の問題により,術前にはCTで,術後にはMRIで撮影されるため,術前・術後の解像度等の画像の質の違いが問題になる.今後は,低解像度画像に対しては形状の近似精度を上げて流れの予測精度を改善するため,ボクセル内の形状を曲線で近似する仮想境界法を組み込む計画である.機械工学医用画像から3Dプリンタにより鼻腔モデル流路を作成して,呼吸流量を模擬した非定常往復流の流動可視化実験を行い,解析結果を検証する.本研究では,加速・減速を伴う呼吸往復流れにおいて,流れの不安定性や乱れがどのような部位・流動条件で発生するかを呼吸数及び一回換気量を変化させて調査し,流れの状態安定図を作成する.流れの不安定性や乱れは鼻腔の各機能に重要な影響を及ぼすため,実験で得られた流動状態を解析の流動モデルに反映させる必要がある.また,鼻腔内に吸入された異物浮遊粒子の挙動についても調査するため,蛍光染料を吸着させた石松子(花粉とほぼ同じ大きさ,形状,密度を持つ胞子の一種)をトレーサーに用いてその軌跡を可視化する.解析では球状粒子の運動方程式を流れの式と連成せずに解くことにより粒子軌跡を算出する計画であるが,結果の妥当性を石松子の可視化挙動と比較して検討する必要がある.