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小規模地域の経済環境の維持可能性に関する研究

2016年以降の本土及び沖縄県での共同売店の実地調査に加え,2018年度は共同売店の維持可能性を検討する材料として,イギリスの共同売店への実地調査を行った.イギリスについては,特に,地元出資型売店(Community Shop)として自主的な努力を実施している売店を訪問した.たとえば,Gartmore Community Shop(Stirling, Scotland)では地元住民による主体的な売店利用を強制的ではないが村の店の将来のために1週間に最低5ポンド(日本円で約730円,19年4月末時点)の購入を求めているなど,かなり強い勧奨を進めている.算出根拠は損益分岐点を算出の上,地域住民の人口および1年間を52週間で除して算出された数値とのことである.また,他の売店では価格転嫁について合理的な検証を行っている.Feckenham VillageShop(Redditch, Oxfordshire)では近隣の大型スーパーで購入する場合の移動コストを計算して,売店の方が安く購入できることを数値で示している.具体的には,自動車1マイル当たりの維持コストを算出し,自動車の1マイル(約1.6km)を0.55ポンド(日本円で約80円)と見込んでいる.この移動コストを加算して近隣のスーパーマーケットでも購入できる一般的な購入品目(バスケット)をもとに比較を行っている.これによればスーパーマーケットであるSainsbury'sで4.97ポンド(日本円で約725円)など,個々の商品の価格は大型スーパーマーケットより割高であるものの,移動コストを考慮すれば必ずしも高くないことを示している.このような状況を日本の共同売店に適用できないかを検討した結果を学会報告した.また,沖縄国際大学南島文化研究所での叢書の一章として原稿を執筆しており,成果は2020年3月に刊行予定である.本研究プロジェクトでは補助期間に6つの研究課題を掲げている.その内,住民出資型売店の活動状況の比較検討については,イギリスの特徴的な共同売店への実地調査を行なった.特に,イギリスの共同売店での取り組みの日本での適用可能性について日本版の試算を行い,その成果を学会報告した.また,住民出資型売店の維持可能性に関する検討として住民出資型売店の経営状況を財務諸表的に数値化するためのデータ整備を行った.そのデータを用いて本土と沖縄との比較検討を行なった.その中で,共同売店の研究について相談していた連携研究者の村上了太教授(沖縄国際大学)から同大学の南島文化研究所での叢書事業への参加を打診され,叢書の一章として原稿を執筆することとなった.その内容は,上述の共同売店にかかる統計データによる実証的な分析を含むものである.成果は2020年3月に刊行予定である.2019年度は2018年度に打診のあった叢書作成を行う.また,本研究の課題である「所得変数及び消費動向に関するデータ整備」を続ける.特に,鹿児島県奄美大島の共同売店の場合,同じ沖縄県(離島)と比較してインフレ整備面で明らかに劣位な状況にある.そのような中で共同売店として維持されている状況及び住民の消費動向について調査ができないかと考えている.さらに,イギリスの共同売店について昨年度に引き続き実地調査を行う.2019年度は特徴的な共同売店を横断的に調査したが,今年度はイギリス南部地域を重点的に実地調査し,経済環境,地理的・歴史的環境の違いが共同売店の経営に影響を与えているのかを検討する予定である.その中で,損益分岐点売上高をもとに,住民による商品購入必要額を推計したい.また,追加的な課題として,地方におけるEBPMの実施状況を検討する予定である.これは2019年1月に明らかとなった中央省庁での統計不正問題である.地方の実質的な統計事情とEBPMの実施の適格性についても検討を加えたい.これらの成果の一部は学会(地方部会も含む)にて成果報告を行いたい.2016年以降の本土及び沖縄県での共同売店の実地調査に加え,2018年度は共同売店の維持可能性を検討する材料として,イギリスの共同売店への実地調査を行った.イギリスについては,特に,地元出資型売店(Community Shop)として自主的な努力を実施している売店を訪問した.たとえば,Gartmore Community Shop(Stirling, Scotland)では地元住民による主体的な売店利用を強制的ではないが村の店の将来のために1週間に最低5ポンド(日本円で約730円,19年4月末時点)の購入を求めているなど,かなり強い勧奨を進めている.算出根拠は損益分岐点を算出の上,地域住民の人口および1年間を52週間で除して算出された数値とのことである.また,他の売店では価格転嫁について合理的な検証を行っている.Feckenham VillageShop(Redditch, Oxfordshire)では近隣の大型スーパーで購入する場合の移動コストを計算して,売店の方が安く購入できることを数値で示している.具体的には,自動車1マイル当たりの維持コストを算出し,自動車の1マイル(約1.6km)を0.55ポンド(日本円で約80円)と見込んでいる.この移動コストを加算して近隣のスーパーマーケットでも購入できる一般的な購入品目(バスケット)をもとに比較を行っている.これによればスーパーマーケットであるSainsbury'sで4.97ポンド(日本円で約725円)など,個々の商品の価格は大型スーパーマーケットより割高であるものの,移動コストを考慮すれば必ずしも高くないことを示している.

このような状況を日本の共同売店に適用できないかを検討した結果を学会報告した.また,沖縄国際大学南島文化研究所での叢書の一章として原稿を執筆しており,成果は2020年3月に刊行予定である.本研究プロジェクトでは補助期間に6つの研究課題を掲げている.その内,住民出資型売店の活動状況の比較検討については,イギリスの特徴的な共同売店への実地調査を行なった.特に,イギリスの共同売店での取り組みの日本での適用可能性について日本版の試算を行い,その成果を学会報告した.また,住民出資型売店の維持可能性に関する検討として住民出資型売店の経営状況を財務諸表的に数値化するためのデータ整備を行った.そのデータを用いて本土と沖縄との比較検討を行なった.その中で,共同売店の研究について相談していた連携研究者の村上了太教授(沖縄国際大学)から同大学の南島文化研究所での叢書事業への参加を打診され,叢書の一章として原稿を執筆することとなった.その内容は,上述の共同売店にかかる統計データによる実証的な分析を含むものである.成果は2020年3月に刊行予定である.2019年度は2018年度に打診のあった叢書作成を行う.また,本研究の課題である「所得変数及び消費動向に関するデータ整備」を続ける.特に,鹿児島県奄美大島の共同売店の場合,同じ沖縄県(離島)と比較してインフレ整備面で明らかに劣位な状況にある.そのような中で共同売店として維持されている状況及び住民の消費動向について調査ができないかと考えている.さらに,イギリスの共同売店について昨年度に引き続き実地調査を行う.2019年度は特徴的な共同売店を横断的に調査したが,今年度はイギリス南部地域を重点的に実地調査し,経済環境,地理的・歴史的環境の違いが共同売店の経営に影響を与えているのかを検討する予定である.その中で,損益分岐点売上高をもとに,住民による商品購入必要額を推計したい.また,追加的な課題として,地方におけるEBPMの実施状況を検討する予定である.これは2019年1月に明らかとなった中央省庁での統計不正問題である.地方の実質的な統計事情とEBPMの実施の適格性についても検討を加えたい.これらの成果の一部は学会(地方部会も含む)にて成果報告を行いたい.次年度に向けて28930円が未使用となった.これは現地調査の出張旅費としてはかなり少額であるため,次年度に合わせての利用の方がより的確に研究費が使用できると考え,次年度使用とした.2019年度は6月に鹿児島県奄美大島,9月にイギリス南部地域への現地調査を予定している.共同売店の現状に関するデータ収集に努め,経済環境の一般化を図りたい.また,地方におけるEBPMの状況調査については島根県庁,北海道庁(研究分担者との調査)も考えている.
ＰＳＡ監視療法中の前立腺癌患者の病勢増悪予測指標としてのｐ２ＰＳＡの有用性の検討

第一のコホートである厚生労働省研究班のPSA監視療法選択患者に関して、PSA監視療法開始時の血清中p2PSA関連マーカー(%p2PSAやProstate health index(Phi))を含めた臨床検査値と1年後の再生検での病理所見上の悪化との関連性を検討した。その結果、1年後の生検上の悪化の有無を予測する因子として多変量解析では%p2PSAとPhiのみが独立した予測因子であった。第二のコホートに関しては、PRIAS-JAPAN試験の付随研究として倫理委員会の承認が得られた25施設の患者を対象に現在血清を順次保存している。200例集積された時点で解析を開始する予定である。2002年1月から2003年12月までに134例の症例が厚生労働省「StageT1c前立腺がんに対する暫時無治療経過観察を初期治療戦略とする縦断的介入研究(11-10)」班研究にエントリーされ、うち118例がPSA監視療法を初期治療として選択した。1年後の再生検の結果において初期の規準を逸脱(Reclassification)した25症例と逸脱しなかった42症例の凍結保存血清の一部を用いて、エントリー時のp2PSAおよびその関連パラメーターを測定し解析した。その結果、エントリー時のp2PSAおよびその関連パラメーターは、PSAおよびその関連パラメーターに比較し有意に高値であることが分かった。また、積極的治療開始の主たるtriggerとされているPSA倍加時間やPSA velocityについても検討したが、これらのパラメーターはReclassificationとの関連性は見出せなかった(投稿準備中)。1年後の再生検でReclassificationとなる症例は、エントリー時に過小評価されている可能性が高く、その数は約30%前後あると報告されている。しかし、エントリー時のp2PSAでReclassificationとなることが予測できるようになれば、本来おとなしくない癌患者をPSA監視療法の候補から除外できる。つまりPSA監視療法をより安全に遂行できるようになり、PSA監視療法が世界中に広く施行されるようになる可能性がある。その結果過剰治療率が格段に減少すると期待され、医療経済的にも恩恵は大きいと予想される。2010年より新たに開始されたPSA監視療法の前向き試験であるPRIAS-JAPAN研究(欧州との国際共同他施設研究)に登録された患者においても、上記で得られた解析結果の妥当性を確認し、さらにp2PSAの推移と臨床経過との関連性を解析するため、2013年1月以降の新規登録患者を対象にp2PSAに関する付随研究を開始した。【背景と目的】前立腺癌の早期発見や病勢進行のモニターとして、血清PSAは実臨床上最も頻用されるマーカーであるが、前立腺癌特異的でないことや、前立腺癌の悪性度との相関関係が弱いことが難点となっている。この点でPSAの前駆体タンパクの1つであるp2PSAは疾患特異性や悪性度との相関が高い可能性があり期待されている。本研究は、種々のp2PSA関連マーカーのPSA監視療法中の患者の病勢増悪検出指標としての意義を解明する目的で計画された。【対象】PSA監視療法を初期治療とし選択した日本人早期前立腺がんの前向き観察研究の二つのコホートを対象としている。一つ目のコホートは、2002-2003年に集積された厚生労働省がん件空助成金(11-10)の研究班で集積した患者群で、二つ目のコホートはオランダを中心に世界17ケ国で共同試験中のPRIAS試験に参加する日本人患者である。【結果】第一のコホートである厚生労働省研究班のPSA監視療法選択患者に関して、PSA監視療法開始直前の血清中p2PSA関連マーカーである%

p2PSAやProstate health index (phi)の値と1年後の再生検での病理所見上の悪化との関連性を検討した。その結果、1年後の生検上の悪化(reclassification)の有無を予測する因子として単変量解析では前立腺の容積、生検の陽性コア本数、%p2PSA、phiが抽出され、さらに多変量解析では%p2PSAとphiのみが独立した予測因子であった。第二のコホートに関しては、PRIAS-JAPAN試験の付随研究として追加で倫理委員会の承認が得られた25施設の患者を対象に現在血清を順次保存しているが、本研究計画最終年度中の解析終了は難しい見通しとなっている。26年度が最終年度であるため、記入しない。泌尿器科学26年度が最終年度であるため、記入しない。第1のコホートに関する解析(PSA監視療法に関する前向き観察研究:厚労省がん研究助成金研究11-10)に登録された患者のbaselineの血清中のp2PSA値を測定し、1年後の再生検の病理所見との関係に関する解析)は上記の通り予定通り進捗しているが、第2のコホートに関する解析はやや遅れている26年度が最終年度であるため、記入しない。PRIAS参加施設は現在33施設であり、H25年4月末時点でp2PSAに関する付随研究の倫理委員会承認されたのは7施設である。残りの施設で早く承認が得られるよう協力する。(今後の推進方策)PRIAS参加施設は現在34施設であり、H26年3月末時点でp2PSAに関する付随研究の倫理委員会承認されたのは21施設である。すでに承認されている施設からの患者の同意が得られ、未承認の施設で早く承認が得られるよう協力する。(次年度の使用計画)採血管や保存管等の材料費・検体郵送費・p2PSAおよびその関連パラメーターの測定費など。採血管や保存管等の材料費・検体郵送費・p2PSAおよびその関連パラメーターの測定費など。p2PSAを測定するための症例が少なかったことにより、測定費用が発生しなかったため、残額が生じた。p2PSA測定するための症例が集まる予定である為、測定を行い、解析予定である。
菅原道真の漢詩の注釈および書誌学的研究

金沢市立図書館・国立国会図書館・国立公文書館内閣文庫・彰考館徳川美術館・国文学研究資料館・東北大学図書館・大阪府立中之島図書館を中心に、すでに入手した資料も含めて、菅原道真の漢詩文集である『菅家文草』『菅家後集』の写本・版本類を調査・研究した。とりわけ研究の基盤となる本文整備・校訂に力をそそぎ、校訂本文を作る作業を続け、『菅家後集』については完成した。これらの基礎研究に立脚して、研究完成年度の今年度までに、これまでの諸説との比較研究を中心に据えて、従来の研究との相違をいくつか呈示することができたかと思う。そのために、論文収集にも力を入れて新見を呈示するように努めた。また、太宰府周辺や讃岐国分寺跡・讃岐国庁跡及び周辺の天満天神など道真関係の遺跡等の実地踏査を行った。菅原道真自身が詠んだ漢詩から、道真の実像が浮かびあがるように努力したつもりである。また、論文の発表では、『菅家後集』の注釈を鋭意続け完成に近づけた。交付を受けた期間に発表した注釈箇所は、四七七番「詠_二楽天北窓三友_一詩」から始まり、四八四番「叙意一百韻」の途中までを扱った。『源氏物語』『大鏡』などの作品や類似の内容を扱った作品など、後世への影響も含めて、一つの作品を幅広い視点から考察することに心がけた。さらに、東京大学教養学部美術館や京都国立博物館、奈良国立博物館、国立歴史民俗博物館、五島美術館、出光美術館、東京国立博物館などでの展観書目や美術作品を見ることによって、道真の漢詩やその周辺の作品、拠っている参考文献などの理解を深めることができた。金沢市立図書館・国立公文書館内閣文庫を中心に手元の資料も含めて、菅原道真の漢詩文集である『菅家文草』『菅家後集』の写本・版本類を閲覧し、デジカメによる撮影および本文の調査・研究をおこない、諸伝本研究を開始した。とりわけ研究の基盤となる本文整備・校訂に力をそそぎ、校訂本文を作る作業を研究が遅れている『菅家後集』から始め、『菅家文草』の漢詩部分の校訂を始めた。これらの基礎作業に立脚して今年度は、『菅家文草』の中の渤海使との交流で生まれた漢詩文とその交流の内実の考察を「菅原道真と渤海使の交流」として発表した。道真が官吏として出発する原点がこの渤海使接待の役であり、そのことを道真もたいへん誇りに思い、漢詩文の創作意欲も一層増したこと、また、渤海使裴樓との交流が仕事を超えた心の通い合いであり、そのことがまた、これ以後の道真の政界での活躍の原動力となっていることなど、渤海使との交流が果たした役割の考察をした。さらに、現代の人たちが容易に菅原道真の漢詩文に親しめるようにということで始めた、『菅家後集』の漢詩に適切な訓読文・現代語訳・解説等を添えた注釈を付ける発表も、一昨年・昨年に引き続いておこなった(「菅家後集」注解稿<三>)。今年度の発表部分は長い一つの詩(詠_二楽天北窓三友_一詩。全56句)で、『白氏文集』との関連も深く、注釈作業はたいへんではあったが、個々の語釈や典拠詩文の調査、漢詩の構成・主題の考察などに新見を提示できたかと思う。その他、『本朝句題儷句』で道真関連の作品の出典を調べるのにも、大いにこの本文研究が役にたった。

今年度は主として『菅家後集』の注釈に力を注ぎ、昨年度から引き続いて『菅家後集』の注釈を発表した(3編、478番481番までの注釈)。この中で特に従来とは違った解釈を示すことができた。例えば、「不出門」という有名な詩を対句と平仄の観点から見直し、とりわけ「中懐」以下の聯の解釈に新見解を呈示した。また「旅雁」の詩での「雁が来るのか帰るのか」の解釈などに新見を発表した。いずれの詩も、自分を貶謫の憂き目にあわせた相手に対して、渾身の怒りを込めて詠んだという詩句がちりばめられていて、それぞれの語句の由来などを明らかにした。またおびただしい数の書物を典拠にして作品が作られていることなども、できるかぎりそれぞれの語句に従って明らかにした。また、北陸古典研究会のシンポジウム(8月24日。於、魚津市天神山会館)でも、菅原道真の研究の問題点についてパネラー4人と討論し、今後の研究の方向性を探った。石川県主催のクリエイティブライフ講座(9月6日。於、本学)では、「平安漢詩人とふるさと石川-菅原道真と渤海使の交流-」と題して講演を行った。その他、漢詩を注釈する上で必要な、空海関連の展示の見学、また太宰府周辺の実地踏査も行った。書誌学的研究では、『菅家後集』の善本の一つである彰考館徳川美術館所蔵の『菅家後集』の閲覧調査を行い、当該本の調査は今年度で終了した。その他、国文学研究資料館・内閣文庫・国立国会図書館で研究論文の収集をした。国立国会図書館・国立公文書館内閣文庫・大阪府立中之島図書館を中心に、すでに入手している資料も含めて、菅原道真の漢詩文集である『菅家文草』『菅家後集』の写本・版本類を調査・研究した。とりわけ研究の基盤となる本文整備・校訂に力をそそぎ、校訂本文を作る作業を続けている。『菅家後集』については、ほぼ完成した。これらの基礎研究に立脚して、今年度は石川県高等学校教育研究会国語部会から講演を依頼されたこともあって、菅原道真の一生をたどりつつ漢詩作品を概観することができた。特に「門を出でず」「謫居の春雪」「開元の詔書を読む」「旅雁を聞く」「九月九日口号」「九月十日」「少男女を慰む詩」等の作品については、これまでの諸説との比較をすることによって新解釈が呈示できたかと思う。また、従前通り『菅家後集』の注釈を続行中である。今年度は四八二番「九月十日」から四八四番「叙意一百韻」の途中までを発表した。『源氏物語』『大鏡』『十訓抄』『古今著聞集』などの作品や類似の内容を扱った作品など、後世への影響も含めて、一つの作品を幅広い視点から考察することに心がけた。さらに、讃岐国分寺跡・讃岐国庁跡、及びその周辺の天満天神など道真関係の遺跡等を踏査することによって、道真の最初の左遷地讃岐に関する理解を深めることができた。また、国立国際美術館や静嘉堂文庫などでの展観書目や美術作品を見ることによって、道真の漢詩やその周辺の作品、拠っている参考文献などの理解を深めることができた。国立国会図書館・国立公文書館内閣文庫・国文学研究資料館・東北大学図書館・大阪府立中之島図書館を中心に、すでに入手した資料も含めて、菅原道真の漢詩文集である『菅家文草』『菅家後集』の写本・版本類を調査・研究した。とりわけ研究の基盤となる本文整備・校訂に力をそそぎ、校訂本文を作る作業を続け、『菅家後集』については完成した。これらの基礎研究に立脚して、研究完成年度の今年度は、これまでの諸説との比較研究を中心に据えて、従来の研究との相違をいくつか呈示することができたかと思う。そのために、論文収集にも力を入れて新見を呈示するように努めた。菅原道真自身が詠んだ漢詩から、道真の実像が浮かびあがるように努力したつもりである。また、論文の発表では、従前通り『菅家後集』の注釈を続行中である。
社会的文脈に着目した数学教育における批判的思考力の育成に関する研究

本研究の目的は、数学教育における「批判的思考」を具体化し、「批判的思考」の目標概念について明らかにすることである。「批判的思考」は、対話や志向性などに着目して、先入観に捉われることなく真実により近づいていく思考である。社会的文脈における具体化では、事実と価値を区別すること、「批判的思考」の背景にある「リスク」に目を向けることなどが重要であると考えられる。また目標概念の検討では、「民主的能力」の育成として「批判的思考」を捉えることの重要性が示唆された。民主的な社会を維持、発展させる上で「批判的思考」の重要性が強調されている。社会の変化が、21世紀を生きる子どもが獲得しなければならない算数・数学の力に影響を与えている中で、「批判的思考力」の育成は数学教育の今日的課題であり、ここでは「批判的思考」を、算数・数学の社会的有用性に重点を置いた「社会的文脈」に着目して検討することが必要であると考える。本研究は、「批判的思考」が次世代を生きる子どもに求められる算数・数学の力の重要な側面であるとの考えに立ち、「批判的思考力」の育成について、これまでの筆者の「批判的思考」についての理論的検討を振り返るとともに、「数理科学的判断力」や「意思決定」にも着目し、小中高の具体的な指導を通して,社会、子ども、教師の視点から総合的に考察して「批判的思考力」の育成の数学教育的意義について明らかにするものである。教科教育学における「批判的思考」の検討では、目標概念と方法概念の二つの側面から検討する必要があると考えるが、これまでの検討から、数学教育において方法概念に着目すると、「a.社会的な問題の考察に数学を批判的に用いる」、「b.算数・数学の問題の解決過程を批判的にみる」、「c.数学や数学的表現を批判的に捉える」の3つの視点から検討する必要があると考えられる。「c」は、数学を可謬的に捉えることを含んでおり、社会的構成主義に立った数学教育を目指すものである。研究1年目では、数学教育で「批判的思考」を捉える着眼点として、「問題の明確化」「事実と価値の区別」「正当な主張か否かの区別」「一般化への注意」「感情的な推論の排除」「他の解釈の発見」「論理的な思考」「先入観の排除」の8つを設定し、社会的文脈に照らして開発した教材(例えば「航空機の安全運航」)の授業から、特に「事実と価値の区別」が「批判的思考力」の育成において重要であるとを明らかにした。3年計画の1年目は、これまでの筆者の「批判的思考」の研究を基に、数学教育学、教育方法学、数学、情報科学などの観点から「批判的思考力」について明らかにし、特に筆者も参画した「算数・数学と社会・文化のつながり」に関する研究(長崎,2001:久保,2010:西村,2010:松元,2013他)に照らして「社会的文脈」に関係する数学教育研究を省察的に検討することであった。また、社会的文脈に照らした教材開発、およびこれを用いた授業実践から、生徒の実態を質的分析から検討することであった。前者については、数学的モデル化に関する内容を含め、過去20年ほどの教材について検討したが、その中には「批判的思考力」の育成に有効な教材を見いだすことができた。しかしながら、これまでの教材研究では、算数・数学の社会的有用性には着目しているが、「批判的思考」を視野に入れた教材研究はなされていないと考えられた。これを踏まえ、本研究では、筆者が開発した教材を中心に、これまでの教材に「批判的思考」を加えた場合について考察するとともに、「批判的思考力」を育成するための新たな教材開発について検討した。例えば、航空機の空港滞在時間(着陸から離陸まで)とその間に行われる作業にかかわる時間について考察する教材(「航空機の安全運航」)では、中学生と大学生を対象に授業を行ったが、ここでは「感情的推論」や「先入観」が優先される傾向があり、「事実と価値の区別」が思考の重要な視点であることが明らかになった。また、これらの教材の検討から、「批判的思考力」は、数学と理科との関係から考察することも重要であるとの示唆を得た。このような研究成果から、上記区分を(2)とした。なお、「批判的思考力」では、「価値」や「リスク」が新たな考察の視点として明らかになったが、これについては次年度の課題であると考えている。「批判的思考」は、次世代を生きる子どもが身につけなければならない汎用能力の一つであると考えられる。本研究では、数学教育において「批判的思考」を検討する理論研究を踏まえ、これを小・中・高の学校現場での具体化を目指している。ここでは目標概念と方法概念の2つの側面からの検討が重要であると考えている。目標概念については、究極的な目標として、民主的な社会を維持・発展させるという「民主的能力の育成」に着目しているが、研究2年目では、中間的な目標として、事象を批判的にみるという「批判的思考」の態度形成に焦点をあてて検討を加えた。また、方法概念としては、「社会的な問題の考察に数学を批判的に用いる」という視点に着目して検討してきた。

研究2年目は、昨年度の課題であった「リスク」に焦点を当て、幅広い学問領域から検討を加えたが、ここでは、「確率・統計」、「安全と安心」、「数値情報」、「受動的リスクと能動的リスク」、「リスクの回避」、「リスクの責任」の6点を数学教育における「批判的思考」の「リスク」を捉える観点とした。また、これらを踏まえて、「新聞記事を批判的にみる」という社会的文脈に着目し、「プロ野球のトリプルスリーの報道」に関する教材を開発した。この教材を用いて高等学校において「出前授業」の形で授業実践を行ったが、これにより、昨年度までに規定した数学教育における「批判的思考」を捉える8つの視点が、特に「感情的推論」「先入観」という点から修正する必要性が生まれた。ここでは、「リスク」の着目から、「批判的思考」が理性面だけで捉えられるものではなく、「価値観」などにも目を向けて検討する必要があると考えられた。ここでは、数理科学的判断力や意思決定にかかわる検討の重要性も示唆された。なお、このような点については、「批判的思考」の目標概念ともかかわるものであり、来年度(最終年度)の課題として捉えている。3年計画の2年目は、前回の科研の成果と昨年度の検討を踏まえ、予定以上の進展がみられたと捉えている。特に、日本数学教育学会の春期大会において、「数学教育における批判的思考」について再検討し、事象を批判的にみる態度形成についての考察を深められたこと、「社会的文脈」に照らした数学教育における「批判的思考」の具体化において新たな教材を開発し、授業実践から生徒の反応を分析的に考察できたこと、また、昨年度の課題となっていた「リスク」に着目することにより、考察の幅が大きく広がったことなどが大きな要因であった。これらについては、日本数学教育学会の秋期大会、春期大会、さらに、北海道教育大学旭川実践教育学会の「旭川実践教育研究」に論文としてまとめることができたことも大きい。また高等学校においては、「社会的文脈」だけでなく、「数学的文脈」から「批判的思考」の具体例を挙げ、全国算数・数学教育研究大会において、昨年度に引き続き継続的に研究発表ができたことも今年度の研究成果として価値があったと捉えている。ここでは、北海道地区の研究グループによる中学校における実践に加え、東京地区の研究グループが高等学校における実践を発表したことが大きい。研究協力者との共同研究により、教師教育の面からも検討が加えられたことは、理論研究だけでなく、実践研究を深めることができたと捉えている。一方で、理論研究を踏まえて多くの実践研究を発表してきたが、小学校の実践においては研究成果を発表する機会が少なかったは今後の課題であり、教材研究の段階でとどまっているという反省もある。本科研は、前回の科研の継続研究である。これまでの研究から、「批判的思考」は、教育学や心理学、また看護学等から多くの示唆が得られることがわかったが、これらを踏まえ、本科研では、数学教育の数学的文脈だけでなく、社会的文脈に目を向けて検討した。本研究の目的は、「算数・数学と社会・文化のつながり」研究などを「批判的思考」から捉え直し、数学教育における「批判的思考」の具体例を社会的文脈から示すとともに、特に「批判的思考」の目標概念について明らかにすることにある。「批判的思考」は、対話や志向性などに着目して、先入観に捉われることなく真実により近づいていく思考である。これらの点を踏まえ、「批判的思考」の着眼点として、「問題の明確化」「事実と価値」「主張や処理の正当」「一般化や定式化の是非」「感情的推論」「他の解釈の認識」「論理的な思考」「先入観の排除」の8つを導出したが、社会的文脈における具体化では、特に「事実と価値」を区別すること「感情的推論」の受容などの重要性が示唆された。このような視点から検討を加えた結果、「批判的思考」の背景には「価値」の捉え方があり、さらにここでは「リスク」に目を向けることが重要であると考えられた。
コヒーレント制御によるアト秒パルスの効率的発生とその応用

本年度は波長数μm程度の中赤外および10μm程度の遠赤外波長パルスを使ったアルカリ金属原子における高強度非線形光学現象(高次高調波および超閾イオン化)のダイナミクスを詳細に調べ,近赤外波長パルスを使った希ガス原子の同様の現象と比較した。具体的には,1次元の時間依存シュレーディンガー方程式を直接数値的に解く方法を用い,計算コードを完成させた。高次高調波スペクトルの計算には時間依存双極子加速を計算し,フーリエ変換する。また,パルス終了後の波動関数を連続状態波動関数に射影する方法によって超閾イオン化スペクトルも計算した。さらに,量子力学的な数値計算結果をよりよく理解するため,ニュートン方程式を用いた古典的解析も同時に行った。その結果,中遠赤外パルスを使ったアルカリ金属原子の場合には,近赤外パルスを使った希ガス原子の場合に比べ,低次のスペクトル領域に幅広く平坦な領域が現れる。これは希ガス原子の場合には見られない現象である。イオン化ポテンシャルは同じで準位構造の異なる2つの異なるポテンシャルを用いた計算により,励起束縛状態がダイナミクスに重要な影響を及ぼすことを突き止めた。さらに我々は,2色パルスの時間遅延と絶対位相を制御することによって高次高調波および超閾イオン化のような高強度ダイナミクスがどのように変化するかを調べ,時間遅延と絶対位相に大きく依存することを理論的に示した。この結果は,古典的解析結果とも良く一致する。アト秒パルス発生には,現在の所,高次高調波を用いる手法が知られているのみである。さらに高次高調波発生には通常,近赤外波長のフェムト秒チタンサファイアレーザーが用いられ,高次高調波発生に関連する超高速ダイナミクスは理論的にも実験的にもよく研究されている。本年度はアト秒パルス発生に関する研究に先立ち,10μm程度の遠赤外波長パルスによる高次高調波のダイナミクスを詳細に調べ,近赤外波長パルスの場合と比較することから研究を開始した。遠赤外パルスを使った高次高調波発生の理論計算には,1次元の時間依存シュレーディンガー方程式を直接数値的に解く方法を用い,計算コードを作成した。新たに作成したこの計算コードを使って数値計算したところ,高調波の次数が上がるにつれ,まず高調波強度が小さくなり,その後,「プラトー」と呼ばれる次数に対して高調波強度があまり変化しない領域が現れ,その後,ある次数で高調波強度が急激に消滅する。いわゆる「カットオフ」と呼ばれる現象である。ここまでは近赤外波長パルスを使った高調波と何ら違いはない。面白いのは,このカットオフの後,再度プラトーが現れ,その後,2回目のカットオフが観測されたことである。この物理的原因については現在調査中であるが,近赤外波長ではいかなるパルス条件でも複数のカットオフは観測されなかった。また,時間幅の短いパルスよりも時間幅の長いパルスの場合に複数のカットオフがはっきりと現れる。これら一連の数値計算結果から,複数のカットオフが遠赤外パルスに起因する現象であるということは間違いないと確信するに至った。
原子BECおよび希薄量子気体における準保存量の探究

気体原子からなるボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)の操作と制御における断熱性と非線形動力学の関わりを研究した。例えば、BEC干渉計を構築するビームスプリッターに相当する実験で予期せず発現した量子渦のメカニズムについて、パイロット的研究を実施できた.また、BECの解析に要求される数値計算技術とコードが、超短レーザーパルスを用いた原子物理と多くの共通点を持つことから、高強度レーザー場中のイオン化および高次高調波発生へ応用して、新しい展開を見ることができた。極低温における2体間相互作用の記述を念頭に、理論化学計算法に基づいた手法で、低温ヘリウムガス中で移動するイオンの移動動を数値計算し、その動力学的解析から、実験との対比を行なうという研究も併せて実施した.予期せず、これまで未解決な謎とされてきた分極率極限の問題に終止符を打つこともできた。このように新しい知見を得たと同時に、今後解決しなければならない課題も種々現れてきた。たとえば、極低温において原子対が結合して2原子分子へ転換するBECの非線形STIRAP問題は、本研究テーマに関わる重要な課題の一つだが、その数学的普遍性から多くの問題への応用が可能である。低温における多体系の断熱性および非線形動力学については、計測への応用等へ向けてこれからも多くの課題が出てくると期待する。超短レーザーパルスと原子の相互作用に関わる物理も実験方面で新しい展開を迎えている。更なる発展へ向けて努力を続けたい。【渡辺】超球座標法を用いてBECの集団励起と素励起の研究を行い、Gaussian変分法との類似点と差異を明らかにした。また、引力型BECの崩壊に超球座標法を適用して、崩壊開始時間と崩壊後の残留粒子数について調べた。Tolstikhin博士と共同で、BECの分割を伴う輸送問題の理解のための座標変換理論の構築を始めた。同時にTolstikhin博士は森下の開発したシミュレーションコード(後述)を用いて、輸送問題への応用の準備を始めた。【大槻】移動管を用いるとイオンと原子あるいは分子間との0.1eV以下での衝突実験が行なえる。外部電場Eとイオンの平均速度vを結びつける比例係数を移動度K_0と呼び、点電荷ではE→0の極限で分極極限値K_<pol>に近付くことが知られている。しかし、分子イオンの場合、Heガス中でK_<pol>に漸近したのはN_2^+のみで、他は電場の弱い領域でK_<pol>を下回った。この移動度低下の機構を調べるために、N_2^+、O_2^+について古典軌道計算を行い、運動量移行断面積から移動度を求めた。得られた移動度は実験値をよく再現することから、ポテンシャルの異方性に依存することが明らかになった。【森下】原子内の電子の全てが励起軌道に押し上げられ、内側の殻が空孔になって膨らんだ、中空原子の構造と生成崩壊のダイナミクスの理論的研究を行ってきたが、それらの原子種とイオンの衝突を計算するために開発してきたコンピュータ・コードは、時間に依存する外場中での多電子相関を記述できる高効率性と安定性がある。そのコードの整備と関連の研究を行なった。整備したコードは、BECが時間に依存したトラップに捕らえられて時間発展する様子の記述への拡張に適しており、3次元BEC用計算コードの雛型として、量子渦などの生成の様子を調べるまでに至った。(渡辺)本年度はGP方程式解法用コードの効率化と最適化を行ない、超球座標法による解析と比較からBECの基準振動を検討し、以下の手順でコード開発とBEC操作のシミュレーションおよび評価を開始した。モスクワのKurchatov InstituteのTolstikhin博士と共同で数値解析を実施した。1.森下バージョンのBEC時間発展コードを用いて実験現場で要求される幾何学的条件の再現。2.幾何学的な位相の効果をBECの具体的な輸送問題との関連から数値解析の一部実施。

3.位相差から発生する2個のBEC間の非断熱遷移による効果の吟味。(森下)3電子系の研究に続き、本年度は、電子相関効果がより重要となる4電子励起状態に関しての動径相関についての研究を行った。まず、電子相関効果を取り入れるのに都合のよい超球座標系で、固有関数を効率よく計算する手法を開発して、多電子励起状態の固有関数の構造が見通しよく分類できることを見出した。また、中空原子の生成・崩壊のメカニズムを深く理解するために、時間に依存する外場中での多電子励起状態の研究を発展させた。ごく最近、パルスの時間幅が数百アト秒(1アト=10^<-18>)の超短パルスレーザーが実現された。パルス幅と同程度の時間スケールである中空原子状態について、実時間で分析することが可能であると考え、予備的な計算を行い、中空原子の集団運動モードが、このようなアト秒パルスによって実時間でプローブできることを理論的に示した。(大槻)基底状態とは分離して観測されたO_2^+の準安定励起状態^4II_Uの移動度を古典軌動計算により求めた。得られた結果は実験を極めて良く再現した。また、今年度は波束の時間発展法を用い、量子計算を行った。波束が分子イオンに接近するにつれO_2^+の回転準位が励起され、He原子がO_2^+に一時的に吸収される様子が再現された。これらから、Heガス中での分子イオンの移動度低下の機構はレーザー冷却の原理と同じであると考える。渡辺はモスクワKurchatov InstituteのTolstikhin博士とともに回転系におけるBECの干渉効果を研究して、いわゆるSagnac効果による縞のずれの他に、ガリレイ変換による干渉縞の傾斜の起こることを示した。さらに、現在は、在日中のA.Itin博士および前述Tolstikhin博士と共同で重力場中でBECを2分割する際に現れる渦度1の量子渦発生メカニズムを探求している。大槻は分子イオンとヘリウム原子との衝突における運動量移行断面積を量子論的に、より定量的に計算することを目的としたプログラム開発に着手した。解析関数でフィットされた相互作用ポテンシャルの角度部分はルジャンドル関数で展開されているため、波動関数の角度部分を分子イオンの回転量子数、ヘリウム原子の軌道角運動量の積(球面調和関数を用いる)で表せば、シュレディンガー方程式の角度部分は解析的に積分でき、1次元化できる。また、イオンの並進エネルギーを4Kまで下げるため移動管内にゲートトラップが設けられているが、分子イオンの回転状態も同時に冷やされるのかを明らかにするための計算も行なっている。この計算では、回転励起状態にある分子イオンに波束に見立てたヘリウム原子を衝突させ、衝突後の回転状態の変化を調べる。森下は時間発展コードを利用して、近年発展が著しいアト秒レーザーパルスによるポンプ・プローブ法による、原子内電子波束の実時間測定の可能性についての予備的考察を行った。また、強く相関を持った2、3、4子励起状態での電子状態について超球座標法による厳密計算を行い、分析を行った。渡辺は、BECを用いた原子干渉計の構築に向けた実験的研究を視野に入れて、BECの磁場による分割の際や回転系でのジャイロ効果に伴って現れる新しい物理的な効果を研究して成果を得てきた。
国土政策のための都市成長分析

1)都市階層パターンの整理ドイツ,フランス及び我が国の都市階層パターンを一極集中と多極分散型とに大きく2つに分類し、その発生過程を整理した。2)都市域の設定地域の分析単位としてはデータ吋の整備状況から行政市域を用いるのが一般である。しかし現代の都市は市街化区域が外延し、日常生活においても行政市を越えて行動することが多い。これを考慮して自治省や建設省では広域市町村圏や地方生活圏といった圏域を定めているが、これらは中核都市等を中心に地域を分割しているにすぎない。そこで都市の外延化を考慮して、対象都市にその周辺の人口増加市町村を含めた範囲を都市域とすることを考える。以上の3つの分析単位について都市の成長状況を把握する。3)都市成長の分類各都市の人口増減率をもって都市成長率とし、この成長率の増、変化なし、減によって都市を成長、停滞、衰退の3つに分けた。さらに成長都市を高成長と低成長とに分けた。分類の結果、高・低成長都市は概ね地方中枢・中核都市及び首都圏周辺都市となり、高度な都市的サービスの提供や東京へのアクセス利便性が成長要因となったと考察できる。一方、停滞・衰退都市は重化学工業や遠洋漁業など、かつて繁栄していた産業の立地する都市がほとんどであった。4)都市成長/衰退の判別分析都市成長要因の考察を踏まえ、社会経済データ等を用いて都市の成長/衰退の判別分析を行った。その結果、全体で約80%の正当率となり、概ね良好な結果となった。さらに判別要因の寄与率をみると、東京へのアクセス、地方中枢・中核都市へのアクセスの要因が大きく、次いで所得要因となった。5)国土構造への提言都市の成長はその都市の個別要因のほかに他都市、特に上位都市との関連によることを明らかにした。故に今後、地方都市の発展のために都市間交通網を整備し、都市の連携による国土形成が有効であると考えられる。
効率的な光学分割法の開発と糖類合成への利用

酵素法を利用した効率的な光学分割法の開発と医薬品への利用が期待される生理活性糖類合成への応用について検討した。1、通常の光学分割法では目的とするエナンチオマーの収率は最高でも50%である。そこで、互いに開環平衡にあるアキラルな不飽和ヘミアセタール誘導体のリパーゼを用いた酵素的不斉アセチル化反応についてまず検討した。その結果、極めて高収率(98%以上)でキラルなアセチル化ヘミアセタールを得ることができ、効率的な光学分割を達成することあが可能となった。2、不飽和O, N-ヘミアセタール誘導体についてもリパーゼによる不斉エステル化反応を行った。しかしこの場合には、通常の条件下では単なる光学分割のみが起こり、光学的にほぼ純粋な光学活性体を得ることができた。そこで、このエネンチオマ-間に平衡を起こさせるために、塩基を存在させる方法についてさまざまな検討を行った。その結果、トリエチルアミン存在下、ノボザイムのような酵素を存在させることによりone-potで収率(99%)よくキラルなアセチル化不飽和ヘミアセタール類の合成に成功した。得られたキラルなアセチル化不飽和ヘミアセタール誘導体のジヒドロキシル化により、ピロリジン骨格を有する光学活性アザペントースおよびアルカロイドの不斉合成を行った。また、特異な天然糖であるD-アピオースの合成についても検討を加えた。
地震観測結果に基づいた伝統的木造構法五重塔の振動特性の解明

本研究は,伝統構法による木造五重塔の振動特性を定量的に明らかにすることを目的としている.新築の伝統構法五重塔である三重県津市の津観音五重塔にて加速度計8台により地震観測を行っている.本年度は得られた地震応答加速度データの解析を行い,微動時・中規模地震時の塔の動的特性の考察を行った.伝統構法木造五重塔の動的特性,固有振動数や減衰定数はその最大振幅に依存すること,微動測定の結果とは異なる振動モードで振動することなどを明らかにした.更に,(独)防災科学技術研究所の大型振動台にて,伝統木造五重塔の1/5縮小模型を対象に振動台加振試験を行った.昨年度,三重県津市で観測した2004年9月5日紀伊半島沖地震の加速度記録を用いた加振実験を行った.試験体は飛鳥様式五重塔の1/5模型であるため,相似則を考慮し入力波の時間軸を0.7倍に補正したものと源波および1995年兵庫県南部地震の加速度記録(JMA神戸NS)等を用いた.合計100カ所に計測器を設置し各部の変位・加速度を詳細に測定した.その結果,伝統構法五重塔の様式の差違,また加振波の違いによらず,地震観測で得られた結果と同様の傾向が認められることを明らかにした.本研究の成果を,日本建築学会大会および第3回都市地震工学国際会議にて発表した.本研究は,伝統構法による木造五重塔の振動特性を定量的に明らかにすることを目的としている.本年度は,新築の伝統構法五重塔である三重県津市の津観音五重塔にて加速度計8台により地震観測を行い,2004年9月5日紀伊半島沖地震(M6.9),東海道沖地震(M7.4)の際の応答の測定に成功した.東海道沖地震では津観音は震度4,地動120galを記録した.測定結果に関する考察を行った結果,初層が大きく変形する2次モードが卓越することを明らかにした.更に,平成16年10月20には台風23号が紀伊半島を直撃した.その際には現地に赴き,台風時の振動を実測した.最大瞬間風速24m/sを記録した際の応答を計測し,微動時・中規模地震時・台風時の塔の動的特性を定量的に明らかにした.その結果,伝統構法木造五重塔の動的特性,固有振動数や減衰定数はその最大振幅に依存することを示した.これは,組物や接合部など,伝統的な木造建築の水平抵抗要素の幾何学的非線形性による効果であると考えられる.減衰に関してはバラツキが大きくより詳細な検討が必要であるが,変位依存性がありより大きな地震応答に対しては更に減衰定数が大きくなることが想定できる.更に,微動時の動的特性と地震時のそれを比較したところ,微動時の挙動は風による影響が強いため,地震時の挙動を推定するのは困難であることを示した.今後は要素の部分実験の結果を踏まえ,伝統的木造構法の非線形性と動的特性を定量的に検証する必要がある.本研究は,伝統構法による木造五重塔の振動特性を定量的に明らかにすることを目的としている.新築の伝統構法五重塔である三重県津市の津観音五重塔にて加速度計8台により地震観測を行っている.本年度は得られた地震応答加速度データの解析を行い,微動時・中規模地震時の塔の動的特性の考察を行った.伝統構法木造五重塔の動的特性,固有振動数や減衰定数はその最大振幅に依存すること,微動測定の結果とは異なる振動モードで振動することなどを明らかにした.更に,(独)防災科学技術研究所の大型振動台にて,伝統木造五重塔の1/5縮小模型を対象に振動台加振試験を行った.昨年度,三重県津市で観測した2004年9月5日紀伊半島沖地震の加速度記録を用いた加振実験を行った.試験体は飛鳥様式五重塔の1/5模型であるため,相似則を考慮し入力波の時間軸を0.7倍に補正したものと源波および1995年兵庫県南部地震の加速度記録(JMA神戸NS)等を用いた.合計100カ所に計測器を設置し各部の変位・加速度を詳細に測定した.その結果,伝統構法五重塔の様式の差違,また加振波の違いによらず,地震観測で得られた結果と同様の傾向が認められることを明らかにした.本研究の成果を,日本建築学会大会および第3回都市地震工学国際会議にて発表した.
テルツァギ・モデルによる圧密模型実験装置の試作研究

粘土地盤に土木構造物や建築構造物を築造する場合、これらの構造物の崩壊の抑制を図る為に予め施工中または施工後の地盤の沈下の程度を予測することは設計をする上で重要な要素の一つである。地盤沈下を推定するのに、一般的にテルツァギ・モデルによる圧密理論が用いており、各学校においても詳しく教えられている。がしかし、現在授業ではこの理論の利用や活用の仕方を主に教えているが、この理論のもつ意味(原理)や考え方(方法)を裏づけるような説明まではなされていないようである。その主な理由としては、圧密の現象を簡単に説明できるような実験装置がないことと、この理論の持つ意味の難しさに起因していると考えられる。そこで筆者は、小規模の実験でテルツァギ・モデルによる圧密現象が理解できるように、粘土の骨組みを単純な力学的性質をもったモデルに置き換えた圧密模型実験装置を考案した。その主な構成として以下3つ挙げる。スプリングは土粒子が形成する粘土の骨格を、シリンダ-内の水は粘土中の間隙水を表し、またピストンに取り付けた小孔の数は、粘土の透水性に対応している。このような基礎的な観点を十分踏まえて、圧密経過時間沈下量、透水係数、有力応力と中立応力などを求める実験ができるような実験装置を試作したのでここに報告する。また、えられた実験値とテルツァギ・モデルによる計算値との比較結果から圧密現象の持つ意味をも示した。粘土地盤の沈下量を推定するのに、テルツァギ・モデルによる圧密理論が一般的に用いられている。そこで筆者は、小規模の実験で圧密現象全般が容易に理解できるように、粘土の骨組を単純な力学的性質を持ったモデルに置き換えた単層型の圧密模型実験装置を考案し、それを試作した。以下これらの一連の実験を行った結果について報告する。1.スプリングは土粒子が形成する粘土の骨格を、シリンダー内の水は粘土中の間隙水を表している。またピストンに取り付けた小孔の数は粘土の透水性に対応している。実験として載荷々重6kg1kgに対する透水コネクターの数が変化した場合の圧密経過時間沈下量の測定、またその時のシリンダー内の水圧をマノメータとロードセルから測定した。これらの実験から得られた実験値とテルツァギ・モデル理論より得られる計算値とを比較した結果95%の精度で両者は一致した。2.本実験装置では、透水係数、有効応力と中立応力など計算に必要なデータは総て実験で求めることができる。3.圧密中に透水係数、体積圧縮係数は変化しないので圧密係数一定な実験ができる。4.ピストンに取り付ける透水コネクター(間隙水の抵抗)の数は粘土の透水性を示すもので、透水コネクターの数を少なくすると透水性の悪い粘土に、逆に多くすると透水性の良い粘土になる。従って、実験時間に応じた圧密速度にコントロールできる。5.装置はコンパクトにしかも使いやすくまとめてあり、手際よく、安全に取り扱うことができ、準備も含めて短時間に所定の実験ができる。6.本実験装置は実験者の立場を十分に踏えて、色々と創意工夫した設計で試作されている。したがって、特別な操作や実験技術を必要とせず、測定精度の高い実験を行うことができた。筆者は、小規模の実験で圧密現象が容易に説明できるように、粘土の骨組を単純な力学的性質を持ったモデルに置き換えた多層型(二層)の圧密模型実験装置を考案し、それを試作した。1.粘土の骨組を単純な力学的性質を持ったモデルに置き換えて圧密現象を説明するために、スプリングは土粒子が形成する粘土の骨格を、シリンダ-内の水は粘土中の間隙水を表している。また、ピストンに取り付けた小孔の数(上部ピストン4個、下部ピストン4個)は、粘土の透水性に対応している。

2.本実験では、圧密経過時間沈下量の関係を知るために、荷重4Kg、3Kg、2Kg、1Kg載荷したとき、透水コネクタ-の直径(Φ1.0、Φ0.85、Φ0.75、Φ0.50、Φ0.30)をそれぞれ変化させたときについて間隙水の抵抗を調べた結果、Φ0.5の場合が理論値と良く一致することが分かった。3.ピストンに取り付けた小孔の数は、粘土の透水性を示すもので、透水コネクタ-の数を少なくすると透水性の悪い粘土を示し、逆に多くすると透水性の良い粘土になる。従って、圧密速度を実験時間に応じてコントロ-ルすることができる。4.装置はコンパクトにしかも使いやすくまとめてあり、手際良く、安全に取り扱うことができ、準備も含めて短時間に所定の実験ができる。5.これらの実験結果から、筆者の考案した装置は圧密現象の持つ意味を十分に説明できると考える。
電気防食下の海洋構造物における電位分布評価法の開発

石油掘削リグ,港湾構造物の防食には,塗装の保守管理が困難であることから,陰極防食と呼ばれる電気防食法が用いられる。しかしながら,この方法では,海水には電気抵抗があるために,陰極である鋼構造部材表面の電位は決して一様にはならない。また、これらの構造物では,形状が一定でなく経験則による防食設計も困難である。そこで本研究では,リグの様な鋼管構造物を取り上げ,その表面全体を防食するのに必要な陽極の配置および防食電流を決定するために境界要素法による電位分布の解析法を確立した。有限要素法または境界要素法によって,簡単な構造物まわりの電位分布の解析解を得られているが,実構造物では,要素分割や計算手法が複雑で,大型計算機を用いても多大の計算時間を要するため,実用化されるに至っていない。これに対して,リグのような鋼管構造物の要素分割に便利で,管表面を忠実に表現できる円筒型要素を開発し計算を大幅に簡素化でき,計算精度を著しく向上させた。次に,人工海水タンク中で海洋構造物模型の電位分布を計測して,円筒面要素を用いた境界要素法の計算法の妥当性を確認した。また,バラストタンク内の防食において合理的の陽極の数と配置および防食電流を計算し,犠牲陽極の交換時期を推定できることを示した。さらに,人工海水のタンク中で海流の変動を再現し,海洋構造物模型の電位分布の変動を計測した。これは計算上で分極特性の変化でシミュレートされることを示した。石油掘削リグや港湾の桟橋などの鋼構造物は、海水による強い腐食環境下にあり、塗装の保守が困難であるため、陰極防食が施されるが、その形状が複雑であるために、経験則による防食設計が困難である。本研究では、合理的な防食設計を可能にする目的で、境界要素法による構造物表面の電位分布解析法の改良を行った。本年度の研究とその成果を要約すると次のようになる。(1)石油掘削リグや桟橋などの海洋構造物の多くは鋼管構造になっている。したがって、鋼管の表面を従来の平面要素で分割した場合多数の節点と膨大な計算機容量を必要とする。また、複雑な構造物では、要素分割に多大の労力を要する。そこで、円筒要素の他に円筒面をもつ三角形要素および四角形要素を開発した。これらの要素を用いることによって、鋼管構造物の要素分割を容易にするとともに、節点数を減らして計算時間を大幅に短縮した。(2)桟橋や海底油井ジャケットなどの海洋構造物のまわりの電場は、海水だけでなく、海底土も含まれているために、2領域電場となる。海洋を無限電場で仮定すると2領域の境界を分割する必要が生じる。そこで、この境界を消去するための境界積分方程式の基本解を導いた。これによって、構造物のまわりの電場を無限とし、無限遠における電位および電流密度を0として構造物表面のみの電位分布が解析できるようにした。石油掘削リグ,港湾構造物の防食には,塗装の保守管理が困難であることから,陰極防食と呼ばれる電気防食方が用いられる。また,これらの構造物では,形状が一定でなく経験則による防食設計も困難である。

次に,人工海水タンク中で海洋構造物模型の電位分布を計測して,円筒面要素を用いた境界要素法の計算法の妥当生を確認した。また,バラストタンク内の防食において合理的の陽極の数と配置および防食電流を計算し,犠牲陽極の交換時期を推定できることを示した。さらに,人工海水のタンク中で海流の変動を再現し,海洋構造物模型の電位分布の変動を計測した。これは計算上で分極特性の変化でシミュレートされることを示した。