hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外国語ティーム・ティーチング改善のための教員研修プログラムと支援ツールの開発

本研究は,小学校外国語及び中学校英語におけるティーム・ティーチング(TT)授業に関する詳細な調査を行い,調査結果に基づき,TT向上のための教員研修プログラム,TT支援のためのツール(例えば,授業打ち合わせシート,TT授業評価ルーブリック)の開発と評価を行う研究である。研究初年度(平成30年度)の研究成果は主に次の4つである。(1)ティーム・ティーチング,ALT,小学校外国語などに関する最新の研究成果を,文献や学会(小学校英語教育学会・長崎研究大会,全国英語教育学会・京都研究大会,大学英語教育学会第57回国際大会)での発表・シンポジウム・講演などから広範囲に収集した。また,本研究の調査で収集する質的データの分析方法について情報を得るために,「KH Corderを利用した計量テキスト分析セミナー」(12/8)に参加し,テキストマイニングなどについての理解をより正確なものにした。(2)愛媛県ALT研修会(11/29,11/30)等に参加し,様々な関係者からティーム・ティーチングの問題に関する意見聴取を行った。(3)小学校外国語と中学校英語との連携に関する調査を行う過程で,ティーム・ティーチングやALTに関する内容も調査対象に含め,関連の調査結果を論文の中で報告した。(4)小学校教諭(15名)を対象とした探索的調査を行なった。現在その調査結果を分析し,公表する準備を進めるとともに,より本格的な調査につなげる予定で作業を進めている。また,調査から得た情報は,研究計画の通り,ALT向けの研修会で活用する予定であり,研修会の内容の企画を進めている。文献研究及び関連情報の収集,探索的調査の実施,ALT研修での意見聴取などは行なったが,全体的に研究が遅れている。主要な原因の1つは,別の科研費研究(基盤研究C,研究代表者)を1年期間延長して,研究のまとめを行うのに予想以上の時間を要したことであり,大変反省している。また,本科研は初年度ということもあり,研究発表や論文出版という形での成果公開には至っていない。ただし,本年度の研究結果の一部は,他の関連調査とも統合する形で論文として執筆し,現在印刷中である。2年目には,次のような形で研究を推進する予定である。(1)初年度に行なった探索的調査の結果をまとめ,論文として発表する。(2) ALT向けの研修の資料を作成する計画であり,その元になる情報を収集するために,小学校教員に対して本格的な意識調査を行う。(3)小学校教員向けの研修の資料も作成する計画であり,その元になる情報を収集するために,ALTに対して探索的な意識調査を行う。(4)小学校教員及びALTに関する研修プログラムの試案を開発する。(5)ティーム・ティーチングを支援するためのツールである「打ち合わせシート」「振り返りシート」などの試作版を開発する。研究の学術性には留意しつつも,社会的に意味のある成果,ティーム・ティーチングの改善に資する成果を生み出すことを重視して,研究を推進するつもりである。

(3)小学校教員向けの研修の資料も作成する計画であり,その元になる情報を収集するために,ALTに対して探索的な意識調査を行う。(4)小学校教員及びALTに関する研修プログラムの試案を開発する。(5)ティーム・ティーチングを支援するためのツールである「打ち合わせシート」「振り返りシート」などの試作版を開発する。研究の学術性には留意しつつも,社会的に意味のある成果,ティーム・ティーチングの改善に資する成果を生み出すことを重視して,研究を推進するつもりである。1年目には,別の科研費研究(基盤研究C,研究代表者)を1年期間延長して,研究のまとめを行うのに予想以上の時間を要したことも原因で,海外での学会での調査に伴う旅費や質的データ分析ソフトの購入の費用など,計画していたように研究費も使用できなかった。2年目に繰り越す費用は,主に国内外の学会や教員研修会での情報収集,データ分析に必要となるソフトの購入などの用途で使用する計画である。
酸化セリウムの低温における固溶体領域と酸素拡散

ある条件の水溶液を加熱して酸化セリウム系固溶体を合成する時、通常の方法で加熱する場合とマイクロ波で加熱する場合で試料形状に違いが生じることを見出した。また、これらの粉末試料を900°Cでか焼すると焼結後最も高密度体が得られることも見出した。焼結と熱処理後、結晶相の同定、格子定数、密度の測定などを行い、NdO_<1.5>添加CeO_2、GdO_<1.5>添加CeO_2、YO_<1.5>添加CeO_2ともに添加物量が30%程度と少ないところでは蛍石型構造、それ以上では希土類C型構造となるが、格子定数は添加物によって増加する場合(NdO_<1.5>添加CeO_2)、減少する場合(YO_<1.5>添加CeO_2)、増加後減少する場合(GdO_<1.5>添加CeO_2)に分かれた。これらの固溶体中で支配的な点欠陥は蛍石型構造の領域では陰イオン空孔であったが、希土類C型構造の領域では、CeO_2を母体と考えた陰イオン空孔(NdO_<1.5>添加CeO_2)、YO_<1.5>を母体と考えた陽イオン空孔(YO_<1.5>添加CeO_2)と変化した。GdO_<1.5>添加CeO_2については少し陽イオン格子間が存在するデータも得られたが、再現性が悪く、詳細は今後検討する必要がある。CeO_2に対するNdO_<1.5>の固溶限界は900-1400°Cの幅広い範囲で高い傾向を示したが、500°Cになると高濃度(約70%NdO_<1.5>)のところで相分離することが分かり、固溶限界は少し温度依存性を示した。400-550°Cの温度におけるNdO_<1.5>添加CeO_2の酸素拡散係数は750°C以上のデータの延長上にあり、400°Cの低温でも高い酸素拡散を示すことが明らかとなった。硝酸塩水溶液からの均一沈殿法や共沈法により無添加CeO_2,Nd添加CeO_2,Gd添加CeO_2を合成し、各種温度でか焼あるいは水熱処理した。均一沈殿法ではマイクロ波と通常加熱による方法で水溶液を加熱して沈殿を作製した。焼結あるいは熱処理した試料をTG-DTA,X線回折,電子顕微鏡(SEM,TEM)などにより評価した後、密度や格子定数を決定した。その結果を添加物量やか焼温度などの影響の点から調べた結果、以下のことが明らかとなった。(1)尿素と硝酸セリウムの水溶液を通常の方法で加熱した場合に生成する沈殿は主に柱状の粉末であったが、ある特定の濃度の水溶液をマイクロ波で加熱した場合に生成する沈殿は球状であることを見出した。(2)合成した無添加CeO_2を6501050°Cの温度でか焼後、1400°Cで焼結した場合、焼結体の見かけ密度はか焼温度に依存し、900°Cでか焼すると最も高密度体が得られた。

(3)Nd添加CeO_2を1400°Cで加熱、冷却後、X線回折による同定と格子定数の決定を行った結果、040mol%Ndでは蛍石型構造、4575mol%Ndでは希土類C型構造となること、この間、格子定数は増加することが明らかとなった。また、これらの試料の点欠陥モデルを仮定し、格子定数を用いて理論密度を計算した。それを実測した密度と比較したところ、この系では広いNd濃度範囲で陰イオン空孔が支配的な欠陥であることを見出した。(4)Gd添加CeO_2を600°C,800°C,1300°Cで加熱冷却後X線回折による同定と格子定数の決定を行った結果、これらの温度においてGd添加量とともにCeO_2固溶体の格子定数は増加するが、30mol%Gd以上のところでは格子定数は変化しなかった。よって、この系の固溶限界は約25%であることが分かった。酸化物粉体や、各種硝酸塩水溶液から沈殿法などにより無添加CeO_2,Nd添加CeO_2,Gd添加CeO_2,Zn添加CeO_2を合成し、各種温度で熱処理した。これらの試料をX線回折,電子顕微鏡(SEM, TEM)、密度測定などにより評価し、添加物量、焼成温度、合成法などの点から整理した結果、以下のことが明らかとなった。(1)硝酸セリウムと尿素の水溶液を加熱して生じる沈殿は最初小さい球状粒子で、時間経過と共に成長した。このとき、ホットプレートで加熱すると棒状粒子へと成長するが、マイクロ波加熱すると条件によっては球状のまま成長することがあった。(2)尿素を用いた均一沈殿法で合成したNd添加Ce_2O(CO_3)_2を試料浮遊型電気炉で焼成すると、凝集しないで元の形を維持したままCeO_2になることが分かった。(3)Zn添加CeO_2を作製するためにはシュウ酸化合物を作製して分解するか、ZnOと硝酸セリウム水溶液から作製するのが良いことが分かった。あまり高くない温度(500°C)で焼成するとZnのCeO_2に対する固溶限界は510%であったが、高い温度(800°C)で焼成するとZnOのX線回折ピークが現れ、Znの固溶限界は5%以下であることが分かった。(4)酸化セリウムにガドリニウムを添加すると蛍石型構造を維持したまま格子定数が増加した。すなわち、固溶していることが分かったが、40%以上になると、希土類C型構造に特徴的な新しいX線回折ピークが現れ、格子定数も一定になった。60%以上ガドリニウムを添加すると格子定数は減少し始めたが、X線回折のピークは希土類C型構造のままであった。逆にGd_2O_3にCeが固溶していることを示した。また、この系で試料の密度を実測したところ、10%Gd添加CeO_2では、陽イオン格子間モデルが支配的な欠陥である可能性が示唆された。酸化ガドリニウム、酸化ネオジム、あるいは酸化イットリウムと酸化セリウムの混合物粉体を均一沈殿法やシュウ酸塩法により合成し、シュウ酸塩法による試料については成形後焼結した。これらの試料の一部を加工した後各種温度、酸素分圧下で焼成し、X線回折による結晶相の同定、格子定数の決定、密度測定、不定比性の評価、酸素拡散係数の決定などの実験を行った。その結果以下のことを明らかにした。酸化ネオジム・酸化セリウム系では5001400°Cの広い温度範囲において、所定温度で最初から加熱した試料と高温から冷却した試料の格子定数などが一致するので、070mol%NdO_<1.5>の幅広い領域で固溶体を形成すること、しかし、低温では高濃度NdO_<1.5>の領域で相分離が観察され、固溶限界は温度依存性を示すことが分かった。また、400550°Cにおける酸素拡散係数は7501100°Cにおける値の延長上にあり、400°Cの低温まで酸素拡散が速いことを明らかにした。酸化ガドリニウム・酸化セリウム系では幅広い組成範囲で密度測定などによる評価を行い、大部分の組成領域で酸素空孔モデルが支配的であることが分かったが、今後の詳細な検討も必要である。酸化イットリウム・酸化セリウム系では040mol%YO_<1.5>の幅広い組成領域で酸素空孔モデルが支配的であるが、5080mol%YO_<1.5>の組成領域ではYO_<1.5>を母体とした陽イオン空孔モデルが支配的であることを明らかにした。以上の結果の一部は添加物イオン半径と関連して説明可能であった。
医事法学の理論化への試み--小児医療における「関係障害」への法的対応に着目して

本研究は、主として小児患者における医療ネグレクトへの対応に関して、この核心にある患者-医師-親権者間の「関係障害」という、形式論理では割り切れない、きわめて人間的な現象を視野に入れたアプローチを解明することに主眼をおいた。そして、「総合的医事法」の視点に基づき、刑法と民事法・福祉法との協働による「事前的関係調整法」の実践を追求することに加えて、こうした法実践と、倫理やソーシャルワークといった人間に密着した実践とを学際的な視点から融合させることにより、人間性豊かな「関係性の法学」としての医事法学の理論的構築に向けた手がかりを得た。医療ネグレグトが好発する新生児医療の状況について、日本を代表する小児科学研究者に対して聴き取りを行い、以下のような知見を得た。(1)そもそも通常分娩では妊婦が保険診療上は患者ではないうえに、さらに新生児が妊婦の付属物として扱われ、その医療における位置付けが曖昧化する傾向にあり、このことが新生児医療の倫理を構築していくうえでの支障になる。(2)日本における新生児科学の提唱者である東京女子医科大学の仁志田博司名誉教授が「周産期」という視点から産科と新生児科の連続性を強調するのに対して、聞き取り調査においては小児科と新生児科の連続性や一体性を重視する考え方が示され、このような新生児医学・医療に対する見解の違いが医療倫理観にどのように反映するのかをさらに調査をする必要がある。(3)成人患者に対する医療においても、患者の自己決定権やinfomed consentを絶対視することは妥当でなく、ましてや患者本人が意思能力を有しない新生児医療において、親の意思決定を絶対視すべきではない。ただし、新生児医療においていたずらに親を疎外すべきではなく、「家族参加型新生児医療」の具体的なあり方を模索する必要がある。(4)かつては新生児を救命すれば親から感謝されたが、親の意識も変わり、救命後の子どもの生命の質を問題にするようになっており、こうした状況への生命倫理学的対応が不可欠である。さらに、医療ネグレクトの背景にある「関係障害」について、特に障害児とその親の関係に着目し、社会福祉的な視点を踏まえつつ文献研究を行った。1医療ネグレクト事案への法的対応に関する理論研究として、まず、(1)2011年の民法改正により新設された親権の一時的制限制度について、永水裕子・桃山学院大学法学部准教授と共同して検討を加え、むしろ親権の一部(事案ごとの必要性に応じて個別に特定される一部)についての喪失制度及び一時的制限制度、さらには裁判所が子の医療行為に対して代行同意を行う制度を創設する方が当該事案への対応策としてより有効であることを明らかにした。さらに、(2)刑法解釈論として、ドイツ刑法の「同意原則のドグマ」のもとで子の医療行為に対して親の不同意が事前に絶対的・終局的な遮断効を有するような事態を回避するため、親の代行同意の本質に関して、親権者が独自の資格において子の利益を保護するために医療行為の優越利益性を担保する活動であるとの理解に立ったうえで、本人の利益に相反して代行同意を拒絶した親権者については、この拒絶意思を無効とすることによりいわば担保者の地位から排除し、医師が担保者の空位を埋めて医療行為の優越利益性を自らの裁量において担保しうることを「推定的同意」による理論構成に依拠して明らかにした。2フィールド調査として、(1)小児医療において医療者-親権者-患者の間に発生する「関係障害」およびこれへの対応の実態を解明するために、久本貴志・福岡教育大学教育学部准教授および高橋直紹弁護士(愛知県弁護士会)とともに総合周産期母子医療センターを訪問し、センター長への聞き取りなどの調査を実施した。さらに、(2)小児医療における関係障害や倫理的ジレンマに対応する病院内活動として、病院倫理委員会と連携した倫理コンサルテーションが近年広まりつつある点に着目し、その実情を明らかにするために関係者への聞き取りを行った。医事法の本質を「関係性の法」と位置づけたうえで、その体系構築に必要な(1)基本的な法原理、(2)これを適用・運用するための総合的医療システム、を提示することを目標とした。

まず、(1)に関しては、(a)親権が「子どもの最善の利益」という客観的利益の実現のための義務的性格を有しているとすれば、子への治療行為の規整原理については、子の利益の処分に関する自由裁量の余地を親権者に残すような同意という主観的な法形式を偏重せず、治療行為の客観的利益傾向としての優越利益性に重点を置いて理論構成すべきである、(b)もともと、親権者が子にとってあくまで「他者」であるにもかかわらず、自己決定原理に反し他者同意という形式で治療行為の優越利益性を担保する「保証人」としての排他的・独占的地位に立つ必然性はなく、医療現場において親権者と共存的な関係で「保証機能」を有するシステムが構想されるべきである、(c)そもそも、自己決定理論に基づくインフォームド・コンセントに関しても、医の権威への対抗手段として患者自身によるその生命・身体に係る法益処分の自由性への過度の焦点化がなされ、かつこうした法理が親権者の同意にも推及されることに対する歯止めを欠くことが問題であって、人間の関係性が本来有する自律的な調整・構築力を信頼しつつこれを引き出す「関係性のためのインフォームド・コンセント」として再定義されるべきである、などの仮説の検証に取り組んだ。そのうえで、(2)に関しては、特に上記(b)との関連を意識しつつ、親権者との共存的・調和的な環境において子のために最善の利益を代弁・保証しつつ関係調整機能を有する装置として、病院倫理委員会、医療福祉的・法的ソーシャルワーク、臨床倫理コンサルテーション、子どもの代理人などからなる複合的な医療システムのあり方について検討した。小児医療における関係障害や倫理的ジレンマに対応しうるものとして、従来想定してきた病院倫理委員会に加えて、この活動をより実効化するものとして新たに倫理コンサルテーションに着目することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。小児患者のための権利擁護システムを担いうるものとして、病院倫理委員会に加え、近年これと連動して取り組みが本格化している倫理コンサルテーション活動に着目し、これらを実質的に機能させるための理論について、組織と作用の両面から提示する。その際には、「関係障害」の緩和-解消に向けた環境調整の手法に着目し、ソーシャルワークの理論を導入する。
自然環境における放線菌の生理・生態に関する研究

放線菌の土壌培養について、昨年度までに、放線菌S. griseusの培養条件、核酸の抽出条件並びに土壌抽出液作成方法について検討を実施した。本年度は、これまでに確立した系を用い、グロースカーブを作成した。12時間おきに1週間サンプリングを計3回行い、RNAとDNAの抽出した。DNAを用い、ハウスキーピング遺伝子hrdBのコピー数を指標にグロースカーブを作成した結果、菌体がほぼ生育していないことが明らかとなった。そこで、発芽を促進する為に土培養時にカゼインを0.05%(g/gsoil)添加し再度培養を行い、実体顕微鏡並びにSEMにより観察した。その結果、明らかに添加前と比較し、気中菌糸並びに胞子形成が旺盛になっている様子が観察された。この条件で24hごとに計6日間サンプリングし、RNAとDNAの抽出を行った。グロースカーブを作成した結果、hrdBのコピー数が4日目に約1万倍になり、その後ややコピー数が減少した。以上の解析により、土壌でのS. griseusの生育の様子が初めて明らかとなった。続いて菌体が増殖している3daysとやや溶菌している5daysからRNAを抽出し、トランスクリプトーム解析に十分なRNA量の取得した。また、土壌培養抽出液寒天培地S. griseusの野生株を植菌し、1週間培養後RNAの抽出を実施した。その結果、トランスクリプトーム解析を実施可能な程度のRNAを取得した。これらのRNAを用いたトランスクリプトーム解析により、土壌での生育に必要とされる遺伝子群が明らかとなることが今後期待される。また、放線菌と糸状菌の共培養並びに放線菌の連続観察系については、本年度は、継続して実験を実施したが、連続観察の系の確立並びに共培養による新しい知見を得るには至らなかった。今後も継続的に解析していくことで連続観察系の構築や、共培養から新しい知見の発見を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、1.放線菌土壌培養系の構築、2.放線菌と糸状菌の共培養、3.放線菌の連続的撮影システムの立ち上げの為、以下の要領で研究を実施した。1.については、はじめに本研究でモデルとして使用する放線菌Streptomyces griseusが、生育可能な土の選定を行った。黒ボク土、灰色低地土、二種類の褐色森林土を用い、放線菌を培養後、実体顕微鏡により生育度合を確認した。その結果、灰色低地土で生育している様子が観察された。さらに電子顕微鏡観察を行った結果、灰色低地土上で胞子形成が観察され、形態分化の誘導も確認された。よって、本研究には今後灰色低地土を用いることとした。続いて、DNA、RNAの抽出の為、抽出キットの検討とそのプロトコールの改良を行った。土壌への核酸吸着を防ぐことが報告されているカゼインによる土壌コーティングとMoBio社製の核酸抽出キットを用いることで、共に抽出が可能になった。抽出DNA・RNAについてPCRおよびRT-PCRについてハウスキーピング遺伝子hrdBもモデルに検証した結果、共に問題なくPCRが実施できた。以上により、土壌培養における生育条件及び核酸抽出条件の検討を完了した。2,3については、主に菌株の収集と作成を実施した。2については、菌株コレクション等からAspergillus nidulansおよびPenicillium chrysogenumを入手した。A. nidulansについては、環境応答に関与することが予想されるLaeA、VeA遺伝子の欠損株についてもそれぞれ作成を行った。3.については、S.griseusの連続観察系の構築のためにGFPの恒常発現株の作成を実施した。さらに、A-factor生産の連続的観察のためにAfsAプロモーターにGFPを連結した株の作成も実施した。以上により本年度予定していたすべての菌株入手と作成を完了した。当初予定していた、S.griseus土壌培養系の立ち上げ及び核酸抽出法の検討並び、放線菌と糸状菌の共培養と放線菌連続観察系に必要な株の入手と作成を現在までに完了している。そのため、おおむね研究は順調に進展していると思われる。ただし、土壌培養系の構築と核酸抽出には予想以上の時間を要したことから、共培養実験や連続観察実験の実施には至らず、計画以上の進展には至らなかった。本年度は、1.土壌培養系の確立、2.放線菌と糸状菌の共培養、3.放線菌の連続的撮影システムの構築を以下の要領で行った。1.は、土壌からの抽出液作成条件の検討した。1 N HCl、1 N NaOH及び蒸留水を用い、40%土壌懸濁液を作成した。これを121°C30minでオートクレーブし、吸引濾過を行うことで3種類の土壌抽出液を得た。抽出液寒天培地を作成し、Streptomyces griseus野生株胞子液を植菌並びに培養した結果、HClとNaOHの混合液上で、形態分化が確認された。従って、土壌抽出液培地としてはHClとNaOH抽出液の混合液が最適である。2.は、昨年度入手または作成した糸状菌株を用いて、potato dextrose寒天培地(PD)、Glucose minimal寒天培地(GMM)、nutrient寒天培地(NT)の三種の培地上でS. griseusとの共培養を実施した。その結果、NT培地上で共培養時、糸状菌の生育が阻害された。

一方その他の培地では、生育阻害等は見られなかった。従って、S. griseusが栄養環境に応じ、糸状菌と共存あるいは敵対している可能性が示唆された。3.は昨年度構築したafsAプロモーターにGFP又は、ermEプロモーター下流にGFPを連結したコンストラクトを含むゲノムインテグレーション型のベクターを組み込んだS. griseusを作成した。共焦点レーザー顕微鏡を用い複数の条件で観察したが、GFPシグナルは観察できなかった。続いて、S. coelicolorで菌糸先端に局在するDivIVAタンパクにGFPを連結したコンストラクトを含むゲノムインテグレーション型のベクターを作成し、それを組み込んだS. griseusを作成した。共焦点レーザー顕微鏡を用い観察した結果、菌糸先端にGFPのシグナルが観察された。予定通り土壌抽出的培地の条件検討、共培養の実施、連続観察のための菌株の作成を完了したため、おおむね順調に研究は進行したと思われる。ただし連続観察については、GFPのみ発現する株の作成がうまくいっていない為、再度構築の必要がある。放線菌の土壌培養について、昨年度までに、放線菌S. griseusの培養条件、核酸の抽出条件並びに土壌抽出液作成方法について検討を実施した。本年度は、これまでに確立した系を用い、グロースカーブを作成した。12時間おきに1週間サンプリングを計3回行い、RNAとDNAの抽出した。DNAを用い、ハウスキーピング遺伝子hrdBのコピー数を指標にグロースカーブを作成した結果、菌体がほぼ生育していないことが明らかとなった。そこで、発芽を促進する為に土培養時にカゼインを0.05%(g/gsoil)添加し再度培養を行い、実体顕微鏡並びにSEMにより観察した。その結果、明らかに添加前と比較し、気中菌糸並びに胞子形成が旺盛になっている様子が観察された。この条件で24hごとに計6日間サンプリングし、RNAとDNAの抽出を行った。グロースカーブを作成した結果、hrdBのコピー数が4日目に約1万倍になり、その後ややコピー数が減少した。以上の解析により、土壌でのS. griseusの生育の様子が初めて明らかとなった。続いて菌体が増殖している3daysとやや溶菌している5daysからRNAを抽出し、トランスクリプトーム解析に十分なRNA量の取得した。また、土壌培養抽出液寒天培地S. griseusの野生株を植菌し、1週間培養後RNAの抽出を実施した。その結果、トランスクリプトーム解析を実施可能な程度のRNAを取得した。これらのRNAを用いたトランスクリプトーム解析により、土壌での生育に必要とされる遺伝子群が明らかとなることが今後期待される。また、放線菌と糸状菌の共培養並びに放線菌の連続観察系については、本年度は、継続して実験を実施したが、連続観察の系の確立並びに共培養による新しい知見を得るには至らなかった。今後も継続的に解析していくことで連続観察系の構築や、共培養から新しい知見の発見を目指す。放線菌土壌培養については、生育曲線や形態分化関連遺伝子の発現等を指標にRNA-seqによる網羅的遺伝子発現解析を実施する。その後データ解析により、土壌培養特異的に必要となるような遺伝子群等について推定を行う。放線菌と糸状菌の共
Podocalyxinの構造と機能に関する薬理学的研究

平成2年度までに腎糸球体病態モデルにおけるpodocalyxinの病態生理学的意義を明らかにすることができたので、平成3年度にはpodocalyxinの構造解明と病態発症における役割の解析に向けて以下の実験を行った。1)糸球体の単離と糖タンパクの可溶化。ラット腎よりメッシュ法で糸球体を大量に単離し、0.2%Triton Xー100で可溶化した。この一部をSDS電気泳動とstains all染色でpodocalyxin存在を確認した。2)WGAaffinitycolumn chromatographyによる部分精製。前のステップ可溶化されたタンパクをWGAーsepharose 4Bと12時間4°Cで反応させた後洗浄、Nーacetylーβーglucopyranosideで溶出させた。この分画をphosphotungstic acidで沈澱させ、acetoneで溶出を試みた。3)ゲル濾過による精製前のステップまでで数本の糖タンパクのバンドが得られており、podocalyxinも含まれていることは確認できたので、これ以降における単一バンドまでの精製を目下試している。最終的にはペプチドシ-ケンサ-分析に足る量の分取を目指している。以上の各段階での分取可能なタンパク質が限られているので、スタ-ティングマテリアルを増大させることに専念している。腎での限外濾過機能の分子機序を解明するに当たり、腎糸球体に存在する糖タンパクの1つpodocalyxin(PCX)に着目して以下の実験を初年度に行なった。1.糸球体内陰性荷電発現要素の同定及びその異常1)実験ネフロ-ゼの作成と尿中タンパクの同定。ラットにPAN(puromycin aminonucleoside)を100mg/kg投与してネフロ-ゼラットを作成した。尿中には血漿タンパクのほかに糖タンパクも数種増量が認められた。Stains-all染色によりPCXのフラグメントであることが見出された。2)PCXのネフロン内分布、及び単離糸球体内PCXの変動とネフロ-ゼ発症との関連性。ラット腎より構成ネフロン分節を単離し、マイクロゲル電気泳動を行ない、stains-all染色でPCXを定量すると、糸球体のみに存在していた。PANネフロ-ゼラット腎糸球体のPCXは尿中タンパクの増加を示さないPAN投与2日目より既に低下を示し、PCXの閾値以下で限外濾過が障害を受けることが判明した。2.Podocalyxinの微量免疫定量法の確立1)PCXの分離精製。正常ラット腎から糸球体を単離し、可溶化後、WGA(weat germ agglutinin)-sepharose 4Baffinity column chromatographyと高速液体クロマトグラフィ-によりPCXを精製した。PCXは分子量約130,000の糖タンパクであることが同定された。2)PCX抗体の作製、精製PCXをウサギに免疫し抗体(ポリクロナル)を作製できた。これを用いてRIA(radioimmunoassay)系を確立する予定である。腎系球体の構成膜タンパクの一つで、限外濾過機能の維持に関与すると考えられるpodocalyxin(PCX)に関して以下の研究を実施した。1、PCXの構造に関する研究初年度に引き続きPCXの精製を試た。ラット系球体をメッシュ法で採取した。分子量は電気泳動的に130,000と同定された。腎臓の中ではPCXは系球体にのみ分布し、尿細管の各分節には検出されなかった。PCXの抗体をウサギを用いて作成し、EIA系を確立した。しかしながら抗体力価が低く、感度が不十分なために、目下再度の実験を行っている。2.PCXの機能に関する研究1)Puromycin aminonucleosideネフロ-ゼモデルでの検討ラットにネフロ-ゼモデルを作成し、経時的に糸球体のPCX含量を測定した結果、タンパク尿の発症前よりPCXは低下を示した。ネフロ-ゼ発症後は糸球体PCXは低値を持続した。従ってPCXは病態の発現に対して明らかな閾値を有することが示唆された。ラットにStreptozotocinを50mg/kg 1回静注で糖尿病ラットを作成した。処置2週間後には終末尿中に微量アルブミン尿症が出現し、典型的な糖尿病性腎症の発病を確認した。マイクロパンクチャ-法で尿細管尿中のアルブミンと低分子蛋白の動態を健常ラットと比較した結果、近位尿細管でのタンパク質再吸収の低下がその原因であるという意外な事実を見出した。従って予測される通り、このモデルでのPCXは不変であった。今後のPCXの機能の研究には1)と2)は夫々肯定と否定のモデルに用いる事が妥当と思われる。

前のステップ可溶化されたタンパクをWGAーsepharose 4Bと12時間4°Cで反応させた後洗浄、Nーacetylーβーglucopyranosideで溶出させた。この分画をphosphotungstic acidで沈澱させ、acetoneで溶出を試みた。3)ゲル濾過による精製前のステップまでで数本の糖タンパクのバンドが得られており、podocalyxinも含まれていることは確認できたので、これ以降における単一バンドまでの精製を目下試している。最終的にはペプチドシ-ケンサ-分析に足る量の分取を目指している。以上の各段階での分取可能なタンパク質が限られているので、スタ-ティングマテリアルを増大させることに専念している。
膜融合タンパク質の分子機能

本研究では、インフルエンザウイルスの感染機構を分子論的に明らかにすることを目的とし、インフルエンザウイルスの膜融合フラグメントの生体膜中での配向と構造を明らかにする研究を行い、以下の成果を得た。1.メリチンが膜を分断し融合する過程を強い磁場中で行ったところ、メリチンを含む脂質膜は磁場に対して膜面を平行に向けて自発的に配向することを見いだした。この磁場配向膜に結合したメリチンの化学シフト値からメリチンは全体に渡ってα-ヘリックス構造を形成しており、膜貫通状態であることが明らかになった。2.インフルエンザウイルスのHA2におけるN端から27アミノ酸残基のフラグメントを合成し、脂質膜との相互作用について固体NMRを用いて検討した。この結果、フラグメントはN端でα-ヘリックスを形成し、さらに、酸性条件と中性条件では膜との相互作用に大きな違いのあることが判明した。3.インフルエンザウイルスのM2タンパク質の膜貫通部分のフラグメント(M2-TMP)を合成し、このペプチドの膜に対する配向の状態について検討した。^<15>N化学シフト値を詳しく検討したところ、M2-TMPのα-ヘリックスはDOPC膜中では33度傾いており、DMPC膜中では37度傾いていることが判明した。4.中性子散乱を用いて、インフルエンザウイルスの融合ペプチドの膜挿入について検討した。この結果、ペプチドのヘリックス軸は膜の垂線から55度傾いて膜の表面部位に挿入しているが、ヘリックス自身は膜表面に位置していることが判明した。本年度はウイルスの感染やプロトンポンプ機構に関わる膜融合ペプチドの分子機構の解明に焦点を絞った研究を行い、以下のような成果が得られた。1.^<13>C同位体標識メリチンを固相法を用いて化学合成し、このメリチンを自発的磁場配向生体膜に再構成した。このメリチンの膜中の構造を^<13>C NMRスペクトルを測定して解析したところ、メリチンは膜中でαーヘリックスを形成して膜面に対して垂直に配向しており、平均ヘリックス軸まわりの速い回転運動を持つことが判明した。さらにメリチンの膜分断はメリチン分子が膜中で会合して相分離を起こすことで誘起されることが判明した。2.インフルエンザウイルスの膜融合ペプチドを生体膜に再構成し、^<31>P NMRスペクトルを測定したところ、pH7.5ではペプチドは膜と結合して膜の流動性を促進することが判明した。さらに、pH5.0では膜と結合して膜の流動性を促進するのに加えて、膜を分断する性質が現れた。さらに温度の上昇と下降を繰り返すことで膜が磁場に対して膜面を平行に向けて配向することが分かった。3.インフルエンザウイルスにおいてプロトンポンプ活性をもつM2タンパク質の膜貫通フラグメントを固相法によって合成し、膜に再構成した。このM2フラグメントは膜中で4量体を形成し、それぞれのフラグメントのαーヘリックス軸は膜の垂線から38度傾いていることが判明した。さらにこのフラグメントの4量体は膜中で4回対称軸まわりを高速で回転していることが判明した。本年度は、融合活性をもつインフルエンザウイルスの膜融合ペプチドフラグメントに焦点を絞り、以下に示すように生体膜中での配向と構造を明らかにする研究を行った。1.インフルエンザウイルスのHA2におけるN端から27アミノ酸残基からなるフラグメントを合成し脂質膜との相互作用について固体NMRを用いて検討した。この結果、フラグメントを膜と強い相互作用を示し、N端付近ではα-ヘリックスを形成していることが判明した。また、酸性条件と中性条件では膜との相互作用に大きな違いのあることが判明した。2.インフルエンザウイルスのM2タンパク質の膜貫通部分のフラグメント(M2-TMP)を合成し、このペプチドの膜に対する配向の状態について検討した。このため、機械的に配向した膜にフラグメントを再構成し、配向状態で^<15>N-NMRスペクトルを観測した。

このペプチドが膜中でα-ヘリックスを形成している場合、^<15>N化学シフト値を詳しく検討したところ、M2-TMPはDOPC膜中では33度傾いており、DMPC膜中では37度傾いていることが判明した。3.中性子散乱を用いて、インフルエンザウイルスの融合ペプチドの膜挿入について検討した。この結果、ペプチドのヘリックス軸は膜の垂線から55度傾いて膜の表面部位に挿入しているが、ヘリックス自身は膜表面に位置していることが判明した。
事象関連脳電位の音声認識フレームワークへの統合のための研究

本研究では、人間の知覚に基づき、脳活動計測の一種である事象関連電位の研究をASRフレームワークに取り入れ、言語理解における人間の認知プロセスを分析し、ASRフレームワークで統合する可能性を検証しました。ERPによる日本語文での知識と意味のミスマッチ分析について、コミュニケーション不全要因を知覚したときのEEG信号に差異が生じることが確認された.知識を組み込むために、ASRにおけるいくつかのフレームワークを首尾よく調査しました。また、インドネシア、ベトナム、フランスのいくつかの研究機関と共同研究がありました。本研究では、人間の知覚に基づき、脳活動計測の一種である事象関連電位(ERP)の研究をASRフレームワークに取り入れ、言語理解における人間の認知プロセスを分析し、自動音声認識(ASR)フレームワークで統合する可能性を検証する:(1)ERPによる日本語文での知識と意味のミスマッチ分析(2)統計的ASRへの知識の統合2014年度は、(1)を中心に、研究を行った。特に,本研究では不全要因を(a)システム出力が誤りを含んでいた場合と(b)システム出力は正しいが,コミュニケーションが成立しない場合の2つの場面に分けて考える.そのうち,前者の例としてASR誤りを,後者の例として未知語の出現を対象とし,それぞれの場面のEEGデータを分析し,コミュニケーション不全要因の検出を試みた.頭脳循環プロジェクトでの長期海外滞在のため、事象関連電位と自動音声認識の統合に関する研究はあまり推進できず、主な研究活動として、非母語者を含めた話者の相違、騒音下での発話など環境条件の相違、感情を持った発話など話し方の相違に着目した自動音声認識の改良を行った。上記の問題点を解決する手段として、深層学習としても知られる脳神経モデリングの利用に取り組んだ。結果は、深層学習により、自動音声認識は改良され、学会での研究成果発表につながった。2015年度は「頭脳循環を加速する若手研究者戦略的海外派遣プログラム」の枠組みでフランス国立情報学自動制御研究所(INRIA)に客員研究員として約10か月間の長期滞在を行い、RITSチームで自律型自動車向け自動音声認識システムの構築に係る共同研究に従事した。派遣先では当該研究課題に費やす時間を取るのが難しく、当初予定していた研究計画の通り作業を遂行できなかったため。本研究では、人間の知覚に基づき、脳活動計測の一種である事象関連電位(ERP)の研究をASRフレームワークに取り入れ、言語理解における人間の認知プロセスを分析し、自動音声認識(ASR)フレームワークで統合する可能性を検証しました:(1)ERPによる日本語文での知識と意味のミスマッチ分析(2)統計的ASRへの知識の統合最初の年度は、(1)を中心に、研究をしました。特に,本研究では不全要因を(a)システム出力が誤りを含んでいた場合と(b)システム出力は正しいが,コミュニケーションが成立しない場合の2つの場面に分けて考えました.そのうち,前者の例としてASR誤りを,後者の例として未知語の出現を対象とし,それぞれの場面のEEGデータを分析し,コミュニケーション不全要因の検出を試みました.今年はパート(1)を続け、(2)の研究にも焦点を当てました。近年の深層学習の進展と急速な進歩により、知識のASRへの統合のための深い学習を活用する様々なアプローチも検討しました。また、インドネシアとフランスの他のいくつかの研究機関と共同で共同ワークショップを開催するだけでなく、共同研究を行いました。2014年度は、音声処理関連と神経科学の学会に参加して情報収集を行うと共に、研究成果を発表することができた。音声認識や脳活動計測の研究に関して多くの研究者と議論も交わすことができた。ERPによる日本語文での知識と意味のミスマッチ分析について:(a)システム出力が誤りを含んでいた場合と(b)システム出力は正しいが,コミュニケーションが成立しない場合の2つの研究をすることができた。そのうち,前者の例としてASR誤りを,後者の例として未知語の出現を対象とし,それぞれの場面のEEGデータを分析し,コミュニケーション不全要因の検出を試みた.実験の結果,ASR誤り時のERP(Event-Related brain Potential)波形から,意味理解の成否に関連してN400とP600成分に差異が確認され,構築した識別器では,チャンスレートよりも有意に高い識別精度を示した.また,未知語知覚の脳波実験では,ERP成分としては未知語知覚時にN400が,既知語知覚時にはP600の振幅が有意に増大し,構築した識別器では,チャンスレートよりも有意に高い識別精度を示した.両実験から,コミュニケーション不全要因を知覚したときのEEG信号に差異が生じることが確認された.今後は、これまでの研究を引き継ぎ、事象関連電位と自動音声認識の統合に関する研究を行う。(a)新たな評価方法の構築: ERP実験の結果を分析し、コミュニケーションの中で人間の脳が言葉をどのように処理し、単語誤りをどのように知覚するかを直接的に示す新たなASR評価方法を確立する。

(b)分析と設計:認知知識の統合方法を分析し、知識を統計的ASRに統合したフレームワークの設計および開発を行う。(c)システム開発:提案したシステムにより、より意味を持つ発話内容の認識に注力したASR性能の改善に向けて、文単位の言語モデルとデコーディング検索に関する認知知識を統合する様々な手法を検討する。(d)性能評価:提案したフレームワークの効果について応用システムの中で評価する。情報学今後の課題として、研究計画にあげた項目の継続的作業を検討している。2015年度研究計画は(2)統計的ASRへの知識の統合(知識統合の分析および設計、システム開発、性能評価)を実施する予定である。統計的ASRへの知識の統合について:(a)新たな評価方法の構築: ERP実験の結果を分析し、コミュニケーションの中で人間の脳が言葉をどのように処理し、単語誤りをどのように知覚するかを直接的に示す新たなASR評価方法を確立する。2015年度は海外滞在期間が長く、学生の発表を除き、研究備品の新規購入や学会参加のための出張を行うことができなかったため。2014年度は、ERPによる日本語文での知識と意味のミスマッチ分析を実施し、研究費も消耗品の購入見合わせによる若干の残高があったがほぼ予定通り執行した。研究をさらに促進させるために必要な計算機、ハードディスク、およびEEG/ERP実験の被験者謝金に使用する。今後の課題として、研究計画にあげた作業項目を引き続き実行する必要がある。(a)新たな評価方法の構築: ERP実験の結果を分析し、コミュニケーションの中で人間の脳が言葉をどのように処理し、単語誤りをどのように知覚するかを直接的に示す新たなASR評価方法を確立する;(b)分析と設計:認知知識の統合方法を分析し、知識を統計的ASRに統合したフレームワークの設計および開発を行う;(c)システム開発:提案したシステムにより、より意味を持つ発話内容の認識に注力したASR性能の改善に向けて、文単位の言語モデルとデコーディング検索に関する認知知識を統合する様々な手法を検討する;(d)性能評価:提案したフレームワークの効果について応用システムの中で評価する。よって、次年度も2014年度の若干の残高を合わせ、使用計画の通り執行する予定である。
温熱療法時の温度分布計算システムの開発

癌温熱療法の効果を決定する基本的な要素は温度で、臨床応用を有効に進め、その治療結果を正しく評価する為には、加温中の生体内温度分布を知る事が必要不可欠となる。そこで計算により温度分布を推測する計算システムを開発した。16ビットパ-ソナルコンピュ-タを用い、RF波誘電型加温時の一次元の温度分布計算を行なうシステムを完成した。定常状態と非定常状態の温度分布計算が可能で、計算はCTデ-タにもとずき、有限要素法により行われる。定常状態の温度分布計算であれば、CTデ-タの入力から約10分で計算が可能である。非定常状態の温度分布計算は、実際に治療が行われるスピ-ドとほぼ同じ速度で行われる。定量的にはまだ検討の必要があるが、臨床治療上有益な情報を提供し、臨床上有益なシステムと考えられた。三次元プログラム、非線形プログラムの開発もコンピュ-タセンタ-を利用して行った。しかしコンピュ-タセンタ-を電話回線により使用するシステムは、デ-タ転送に時間がかかりすぎ、また回線の維持に努力が必要で、一般臨床の場で使用するには不適当と考えられた。したがって組織循環研究に使用可能なシステムは、研究の緒についた段階までとなった。プログラム的にはかなり検討が進んだが、計算に必要な生体内の熱的、電磁気的諸定数の値の加温時のデ-タが非常に不足している。血流量の検討はかなり進み、患者の組織内血流量を測定温度記録のWashout curveから計測する方式も実用化のめどがついたが、その他の定数に関しては手つかずの状況で、今後のデ-タの収集が必要である。臨床の場で使用できる温度分布計算システムのプロトタイプが完成した事により、今後この領域の研究は急激に進ものと考えられる。パ-ソナルコンピュ-タ上で処理可能な温度分布計算システムの開発を行った。まずマウスで諸操作を行いながら、CT情報を直接コンピュ-タ上に取り込み、自動的に要素分割を行う処理システムの開発を行い、処理時間の短縮、改良を、アッセンブラ-(機械語)の使用によりプログラム的に進めた。次に2次元の定常状態の温度分布計算を、現有の16ビットパ-ソナルコンピュ-タ上で行える計算プログラムを完成し、分布計算の全過程を一つのコンピュ-タ上で約十分で行うシステムを一応完成した。今後この計算システムを非定常温度分布にも使用できるように拡大していく予定であるが、16ビットコンピュ-タでは、能力的に限界がある為、32ビットコンピュ-タを購入し、プログラムの開発、周辺整備を行っている。計算プログラムの臨床応用のネックになっている部分は、血流の冷却効果のデ-タが不足している事である。そこで、腎透析用ファイバ-を寒天内に封入した血流の冷却効果をシミュレ-ト可能なダイナミックファントムを製作した。温度分布は定性的には実験デ-タと計算デ-タは一致した。しかし定量的解析には、さらに非定常状態の温度分布の検討が必要である。臨床的には、加温後のwash out curveから生体内血流量を求める方式に着目し、有限要素法の計算結果を対応させ、血流量評価の誤差発生を理論的に検討し、臨床応用を試みている。電話線によるデ-タ転送方式により、計算処理システムの開発も行った。転送に要する時間が、計算時間に比較して圧倒的に長く、病院での臨床レベルでの使用には不適当で、システム利用の範囲がかなり制限された。又計算機センタ-の整備、機器変更に対応しなければならず、計算センタ-側の協力が重要な因子を占めるシステムである事も判明した。16ビットパ-ソナルコンピュ-タを用いたRF誘電加温時の温度分布計算システムのプロトタイプを完成した。

CT情報をコンピュ-タに取り込み、CRT上で腫瘍部分を指示した後、自動的に要素分割を行い、有限要素法により温度分布を計算する。定常状態と非定常状態の2種類の温度分布計算が可能である。定常状態であれば入力から約10分で計算可能で、非定常状態では、刻々の温度分布変化が実際の治療と同じスピ-ドで計算できる。非定常状態の計算により、加温時の実測デ-タに対応する温度経過の表示が計算により可能となった。システムはできたが、一般臨床に応用するには加温時の電磁気的、熱的諸定数の値の検討が必要と判明した。プログラム的には位相を考慮したHelmholtz方程式を導入することにより、430MHz加温時の大型計算機レベルでの温度分布計算プログラムを開発した。計算で求めた温度分布の概略は実験デ-タと一致したが、境界面での現象は、実験条件の定量化が難しい事もあり、なお問題点が多い。32ビットコンピュ-タへの移行過程として、16ビットコンピュ-タと32ビットコンピュ-タをケ-ブルで結び、相互のデ-タの移動を可能にした。さらにもう1台の32ビットコンピュ-タとつなぎ、ネットワ-クを拡大した。ファントム及び人体温度デ-タを計算結果と比較、検討するシステムの開発を行ってきた。その過程で、加温後のwash out curveから生体内血流量を求める方式を臨床に応用し、生体内血流量デ-タの定量化を行い、生物デ-タとの比較を行った。定性的には現在までの生物実験デ-タに矛盾する結果ではないが、定量的にはさらに検討が必要である。完成した16ビットパ-ソナルコンピュ-タを用いた温度分布計算システムの計算結果を、臨床加温時の実測温度デ-タと比較し、計算に必要な電磁気、熱両面の諸数値の決定を行った。定常状態の温度分布では、無限時間の加温がその前提となるため、熱伝導率の値の少しの変化で異常値を示し、値の許容範囲は狭く、非定常の温度分布と異なる特徴を認めた。1時間までの加温である臨床状況に対応する温度分布の検討には非定常温度分布での検討が必要である。三次元計算プログラムを用い温度分布計算を行い、二次元計算プログラムの計算結果との比較を行った。電気力線の方向と、直交する方向に電気伝導度の異なる物質が存在する場合には、両者の値は一致せず三次元計算の必要性は明かである。しかし三次元計算の開発には多額の計算機使用料が必要なうえ、パ-ソナルコンピュ-タレベルでの開発も困難である事が判明した。そこで三次元構造を二次元で近似計算する手法を開発する必要が明かとなった。手法としては(1)CT値により判別した生体構造をCRT上の操作により変更する。(2)構造の特徴にあわし計算に使用する諸定数値を変更する。の2方向を決定したが、結論には至らなかった。温熱治療時の患者のWashout curveから血流量を求める方式を確立し、患者デ-タの蓄積を進めた。まず理論計算を行い、この方式が成り立つ条件を明かとし、皮下2cm以下の測定点であれば悪くとも25%以下の誤差で血流量の測定ができる事を明らかにした。腫瘍内血流量は温度上昇につれ増加したが、42°C以上では逆に低下する変曲点を認め、正常組織では、41°C以上では腫瘍より高い血流量を認めた。温熱療法中の電磁気的、熱的諸定数は環境変化に対応して変化する。
船舶操縦性能の実用的な推定法の開発に関する研究

本研究は研究代表者らが提案している流体力の推定近似式の精度の向上を図り,また,船体・プロペラ・舵相互の干渉を表す係数等を簡便に推定する方法について検討を行うことにより,船舶の操縦運動特性を実用的な見地から十分な精度で簡便に推定するための標準的な操縦性能推定法を開発することを目的としている。9年度は,流体力データの収集を目的として,九州大学船舶運動性能試験水槽において拘束模型試験を実施し,船体に作用する前後力,横力および回頭モーメントの計測を行った。10年度はこれら試験から得られたデータを利用して,船体に作用する流体力を理論的に推定する方法について検討を行った。その結果,本研究において開発した推定法を用いることにより,通常の操縦運動においては,比較的精度良く流体力を推定することが可能であることを示した。また,港湾内等における離接岸時のように低速で大偏角を伴う運動に対しては,9年度に引き続き大偏角時の操縦運動の推定法の開発を念頭において,広範囲の偏角βに対して適用可能な新しい数学モデルの構築について検討を行った。今年度は,これまで得られた成果を基に操縦流体力推定のための実用的な新しい数学モデルの検討を行なった。その結果,従来の数学モデルでは不十分であった針路不安定な船舶について簡便な近似式を得ることができた。例えば,新たな近似式を用いると,船の長さや幅そして喫水などの主要目が同一でも船尾形状が異なる船舶の運動性能の違いを表現できることを示した。このようなことから,本研究では一応の操縦流体力の推定のための近似式を求めることができ,当初の目的は達成されたものと思われる。本年度は,まず操縦運動を推定する上で非常に重要である船体に作用する流体力推定のための近似式の推定精度の向上を図るために,流体力データの収集を目的として,九州大学船舶運動性能試験水槽において拘束模型試験を実施した。対象とした船型は肥えた船型である大型タンカー船型であり,偏角βおよび無次元回頭角速度r'をパラメータとして斜航試験および旋回腕試験を実施し,船体に作用する前後力,横力および回頭モーメントの計測を行った。また,港湾内等における離接岸時のように低速で大偏角を伴う運動に対しては,小偏角時の運動を対象とした従来の流体力推定のための近似式は適用することができないため,大偏角時の操縦運動の推定法の開発を念頭において,広範囲の偏角βに対して適用可能な新しい数学モデルの構築について検討を行った。ただし,新しい数学モデルの構築に際しては,多くの船型に対する流体力データが必要であるため,さらに流体力データの収集を行うことが必要であると思われる。昨年度は,まず操縦運動を推定する上で非常に重要である船体に作用する流体力推定のための近似式の推定精度の向上を図るために,流体力データの収集を目的として,九州大学船舶運動性能試験水槽において拘束模型試験を実施し,船体に作用する前後力,横力および回頭モーメントの計測を行った。本年度はこれら試験から得られたデータを利用して,船体に作用する流体力を理論的に推定する方法について検討を行った。

その結果,本研究において開発した推定法を用いることにより,通常の操縦運動において考えられる偏角および回頭角速度の範囲においては,比較的精度良く流体力を推定することが可能であることを示した。また,港湾内等における離接岸時のように低速で大偏角を伴う運動に対しては,小偏角時の運動を対象とした従来の流体力推定法は適用することができないため,昨年度に引き続き大偏角時の操縦運動の推定法の開発を念頭において,広範囲の偏角βに対して適用可能な新しい数学モデルの構築について検討を行った。本研究は研究代表者らが提案している流体力の推定近似式の精度の向上を図り,また,船体・プロペラ・舵相互の干渉を表す係数等を簡便に推定する方法について検討を行うことにより,船舶の操縦運動特性を実用的な見地から十分な精度で簡便に推定するための標準的な操縦性能推定法を開発することを目的としている。9年度は,流体力データの収集を目的として,九州大学船舶運動性能試験水槽において拘束模型試験を実施し,船体に作用する前後力,横力および回頭モーメントの計測を行った。10年度はこれら試験から得られたデータを利用して,船体に作用する流体力を理論的に推定する方法について検討を行った。その結果,本研究において開発した推定法を用いることにより,通常の操縦運動においては,比較的精度良く流体力を推定することが可能であることを示した。また,港湾内等における離接岸時のように低速で大偏角を伴う運動に対しては,9年度に引き続き大偏角度の操縦運動の推定法の開発を年頭において,広範囲の偏角βに対して適用可能な新しい数学モデルの構築について検討を行った。今年度は,これまで得られた成果を基に操縦流体力推定のための実用的な新しい数学モデルの検討を行なった。その結果,従来の数学モデルでは不十分であった針路不安定な船舶について簡便な近似式を得ることができた。例えば,新たな近似式を用いると,船の長さや幅そして喫水などの主要目が同一でも船尾形状が異なる船舶の運動性能の違いを表現できることを示した。このようなことから,本研究では一応の操縦流体力の推定のための近似式を求めることができ,当初の目的は達成されたものと思われる。