hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
煙・火災流等の圧縮性高浮力乱流の乱流モデル開発

前年度は、レーザードップラー流速計による圧縮性高浮力乱流の変動風速計測法と線径12μmの極細熱電対による変動温度計測法を開発した。さらに、変動風速と変動温度の相関計測法の開発を行いその精度を確認した。本年度は本計測システムを応用し、3次元モデル火災室内の高温自然対流に関する模型実験を行い、平均風速,平均温度の他、レイノルズストレス、乱流ヒートフラックス等の各種乱流統計量を高精度かつ詳細に測定した。このような高温高浮力流れ場における乱れ性状を詳細に測定した例はかってなく、本実験データは、圧縮性高浮力乱流の数学モデルを検討するための貴重なデータとなった。また、実験とともに、本実験を対象とした数値シミュレーションも行った。数値シミュレーションは、前年度に検討した簡易圧縮性乱流モデル及び密度変動を考慮した乱流モデル(Humphreyらのモデル)に基づくものであり、さらにこれに放射連成計算、温度成層下での乱れの減衰を考慮した新たなモデルを組み込むことにより、実験結果と良い対応が得られ、数値シミュレーションの妥当性が確認された。本年度はレーザー流速計(LDV)による圧縮性高浮力乱流の変動風速計測法開発した。更に、変動風速と変動温度の相関計測法の開発を行いその精度を確認した。LDVは、昭和61年度の科研費一般A(代表者村上周三)の助成により導入し、平成2年度東京大学生産技術研究所設備充実費(研究代表者加藤信介)により、光ファイバーシステムにバージョンアップしている。本研究では、このLDV計測システムを用いて、垂直過熱平板上のサーマルプリュームを対象とした模型実験を行い、平均流の他、レイノルズストレスなど変動風速の乱れ性状を高精度に計測した。また、これとともに高浮力乱流の数値シミュレーション手法に関して以下の研究を行った。1)圧縮性高浮力乱流の数学モデルの吟味(1)非圧縮ブシネスク近似モデルの改造平均速度項を組み込み、簡易圧縮性高浮力乱流モデルを作成した。(2)密度変動の影響を考慮した乱流モデルの作成吉澤、Humphreyらによる乱流モデルには、直観的、経験的に除外された多くの高次変動相関項がある。レーザー流速計による計測結果の解析からこれらの項のオーダーを評価し、できるだけ簡素な形式で且つ、実現象に対応する乱流の数学モデルを検討した。2)圧縮性高浮力乱流の数値シミュレーション上述の簡易モデル並びに密度変動を考慮した乱流モデルを基礎とする数値シミュレーションを実行し、実験値と比較した。乱流モデルの各定数のパラメトリックスタディとあわせてこの比較検討により乱流の数学モデルの特性が明らかになった。このような高温高浮力流れ場における乱れ性状を詳細に測定した例はかつてなく、本実験データは、圧縮性高浮力乱流の数学モデルを検討するための貴重なデータとなった。また、実験とともに、本実験を対象とした数値シミレーションも行った。数値シミュレーションは、前年度に検討した簡易圧縮性乱流モデル及び密度変動を考慮した乱流モデル(Humphreyらのモデル)に基づくものであり、さらにこれに放射連成計算、温度成層下での乱れの減変を考慮した新たなモデルを組み込むことにより、実験結果と良い対応が得られ、数値シミュレーションの妥当性が確認された。
スピンフラストレーション系における磁性と誘電性の交差相関の研究

本研究では「スピンフラストレーション系における磁性と誘電性の交差相関の起源を実験的なアプローチから解明する事」を目的として、特に近年その磁性と誘電性の共存が注目を集めている三角格子反強磁性体CuFeO_2についての実験を行ってきた。CuFeO_2は基底状態から結晶のc軸方向に磁場を加える事により現れる第一磁場誘起相において強誘電性を発現するMultiferroic物質であり、その強誘電相の磁気構造については我々のグループが2007年に「プロパースクリュー型」の磁気構造である事を提案した。しかしながら、微視的理論と比較してこの系の磁気誘起強誘電性の起源を議論するためには、この時点での磁気構造解析の精度は不十分であった。そこで、本研究では4軸中性子回折と三次元中性子偏極解析という二つの手法を相補的に用いた精密磁気構造解析を行い、この系の強誘電相の磁気構造が確かにらせん軸を[110]方向に向けたプロパースクリュー型の構造である事を実験的に示した。これにより、この系の強誘電性の微視的起源は、代表的Multiferroic物質であるTbMnO_3などで成功を収めた「Spin-current model(P∝e_<ij>×(S_i×S_j))」ではなく、2007年にArimaによって提示された「d-p hybridization model」によって良く説明される事を実験的に示すことができた。この成果は、これまで「スピンが誘起する強誘電分極」の微視的起源として確立されていた二つのモデル、「交換磁歪モデル」「Spin-current model」に続いて、この「d-p hybridization model」が第三のモデルとして位置づけられる事を実験的に示すものであり、今後のスピンによって駆動される強誘電性の研究に新たな道を開く物になると期待される。この他にも、本研究では、この系の強誘電性に対して不純物置換や外部磁場の印加がどのような影響を与えるかを、中性子散乱と焦電測定を中心とした実験手法により詳細に探査し、論文として発表した。
OchreサプレッサーtRNAの調製とその遺伝暗号拡張への利用

遺伝暗号表の拡張を目指して、UAA (Ochre)コドンに対応できるサプレッサーtRNAを調製し、生体外タンパク質合成系においてOchreコドン選択的に非天然アミノ酸をタンパク質に導入する方法を開発した。分子整形技術により調製したtRNA (ΨΨA)は期待通りのOchreサプレッサーとして機能したが、意外にも対照のtRNA (UΨA)も同様の挙動を示した。この結果は「ウォブル説」の再吟味も含め、さらなる検討の必要性を示唆する。本研究では遺伝暗号表を拡張するために(1)UAA(Ochre)終止コドンに対応できるサプレッサーtRNAを人工的に調製し、(2)生体外タンパク質合成系を用いてUAAコドン選択的に非天然アミノ酸をタンパク質に導入する方法を開発することを目指している。今年度は、UAAコドン対応サプレッサーtRNAの調製に関する条件検討を主として行なった。出発原料となる酵母tRNA^<Tyr>の調製法は既に開発済みであるが、新しい方法論を取り入れた分離精製法により、大量の酵母tRNA^<Tyr>をより迅速で効率的に調製することが可能になった。得られた酵母tRNA^<Tyr>のアンチコドン1文字目のG34を分子整形技術によりΨ(プソイドウリジン)34に改変するには基本的には酵素(RNase T1)による限定分解とRNA ligaseによる再連結を利用する。RNA ligase反応の基質となるpΨpが現在は市販されていないので、自力での調製を検討した。基本的にはΨp(プソイドウリジン3'-モノリン酸)をポリヌクレオチドキナーゼにより5'-リン酸化すればよいが、Ψp自体が市販されていないのでこの調製法から検討した。まず、Ψをトリメタリン酸により3'-リン酸化する方法を試みたが、合成収率が悪く断念した。次に市販品として入手可能な〓TP(プソイドウリジン5'-三リン酸)を重合させてpoly(〓)とし、これを分解して〓pを得る方法を試みたが重合効率が低く、実用的と言える量のpoly(〓)は得られていない。現在粗tRNA標品の加水分解物から〓pを調製する方法を試みている。本研究では遺伝暗号表を拡張するために1.UAA (Ochre)終止コドンに対応できるサブレッサーtRNAを人工的に調製し、2.生体外タンパク質合成系を用いてUAAコドン選択的に非天然アミノ酸をタンパク質に導入する方法を開発することを目指している。今年度は、酵素(RNase T1)による限定分解とRNA ligaseによる再連結を利用する「分子整形技術」により、酵母tRNA^<Tyr>(GΨA)のアンチコドン1文字目のG34をΨ(プソイドウリジン)34に改変した変異体tRNA^<Tyr>(ΨΨA)および対照としてU34に改変したtRNA^<Tyr>(UΨA)を作成した。幸い、両変異体は野生型のtRNA^<Tyr>(GΨA)とほぼ同程度のチロシン受容活性を示した。これら3種のtRNAと無細胞タンパク質合成系を用いて、oligo(UAN)_<11> (N=U,C,A,G)を鋳型とするポリペプチド合成を行った。変異体tRNA^<Tyr>(ΨΨA)はoligo(UAA)_<11>を鋳型にポリチロシンを合成したが、oligo(UAG)_<11>には対応せず、期待通りのUAA(Ochre)サプレッサーとして機能することが証明された。しかし、意外なことに対照として作製したtRNA^<Tyr>(UΨA)も同様の挙動を示した。すなわち、oligo(UAA)_<11>を鋳型にポリチロシンを合成したが、oligo(UAG)_<11>には対応しなかった。このことは少なくとも今回用いたタンパク質合成条件下ではtRNAのアンチコドン1文字目のUはmRNAのコドン3文字目のGとウォブル対合しないことを意味しており、F. Crickの提唱した「ウォブル仮説」を見直す必要も含め、今後の更なる検討が必要である
葉緑体特異的リボソームタンパク質による葉緑体翻訳調節機構の解析

葉緑体における翻訳は植物の物質生産において大きな原動力である。私は葉緑体の翻訳制御に関わっていることが期待されるタンパク質PSRP-1およびPSRP-3の機能を、葉緑体の起源と考えられるシアノバクテリアにおいて解析した。その結果、PSRP-1は環境ストレスに応答し、環境に応じた生存に有利な翻訳状態を作り出していること、PSRP-3は基本的な翻訳因子として働いている事を示した。これらの結果は葉緑体における翻訳制御を解析し比較していくにあたって重要な知見となると思われる。シアノバクテリアにおいてpsrpl変異体およびpsrp3変異体を作成を試み,各種の生育条件によって表現型の解析を行った。その結果,psrpl変異体では通常の生育条件で表現型は見られなかった。しかし40°Cの高温化で生育を行ったところ,対数増殖期の増殖速度に大きな変化はないが,定常期の菌数が大幅に抑制された。このことからPSRP1は熱ストレスのような環境ストレス時に対応するための翻訳制御に関与していることが期待された。一方PSRP3に関する変異体は,ゲノム内のpsrp3遺伝子を完全に破壊した株を取得することができず,一部のゲノムDNAにおいて野生型psrp3,遺伝子が残る,PSRP3変異体を作成した。これは葉緑体ゲノムと同様に,シアノバクテリアゲノムはマルチコピーであるためであり,psrp3遺伝子の完全な欠失は致死であると考えられる。また作成したPSRP3変異体では増殖速度の大きな抑制が見られた。したがって,PSRP3は基本的な翻訳因子として働いていることが期待された。次にシアノバクテリアPSRP1およびPSRP3タンパク質を大腸菌で発現,精製し,特異的な抗体を作成した。現在作成した抗体を元にPSRPタンパク質の挙動と環境応答を解析している。さらに,これらの知見をもとに葉緑体においてPSRPタンパク質機能を解析するために,各種PsRP遺伝子のRNAiを誘導する植物ウイルスベクターを現在作成中である。シアノバクテリアの葉緑体特異的リボソームタンパク質psrp1遺伝子およびpsrp3遺伝子の過剰発現株を新たに作成し、PSRP1遺伝子の破壊株や過剰発現株の生育解析を行った。PSRP1過剰発現株では、PSRP1が過剰に存在しているにもかかわらず液体培養では野生株と生育に差がないのに対し、固体培地上では生育が抑制された。このことはPSRP1と共同して翻訳制御に働く因子が存在し、固体培地の環境で誘導されていることを示唆する。PSRP1欠損株では、同様に液体培養の環境で生育に影響はないが、液体培養+高温ストレス下では定常期の生育が抑制される。また固体培地では野生株より生育が促進するが、固体培地+高温ストレス下では逆に野生株より速やかに死滅することがわかった。したがってPSRP1は生育を抑制する一方で、熱ストレス耐性を上昇させることが明らかとなった。以上より高温や細胞密度が高い条件のような環境ストレスに応答して、PSRP1および共同して働く因子が翻訳を制御しており、環境に応じた生存に有利な翻訳状態を作り出していることが示唆された。一方、PSRP3の働きに関しては、psrp3遺伝子の完全な欠失変異体は作成できなかったことから、基本的な翻訳因子として働いていることが期待された。またpsrp3遺伝子の転写はは光によって誘導されたことから、光環境に応答した翻訳調節に関与していることが示唆された。このような環境応答による翻訳制御は、葉緑体翻訳系においても継承されている可能性がある。以上の結果を論文報告するために執筆中である。
胃粘膜幹細胞におけるCdx2の機能解析

がん幹細胞の観点からCdx2の機能解析を試み、最終的には病理組織学的診断に有効な形態学的特徴と関連づけることを目標として、以下の研究を行った。まず、Cdx2発現とPTEN活性化の関連を見るため、胃癌細胞株TMK-1細胞に野生型及び不活型PTEN発現ベクターを導入したところ、野生型PTEN導入細胞のみにCdx2と腸型クローディン(Claudin-3、Claudin-4)の速やかな発現誘導が見られた。クロマチン免疫沈降法により、Cdx2は腸型クローディン遺伝子プロモーター領域に直接結合することが確認された。胃癌症例の免疫組織化学的検索より、核内PTENとリン酸化型Akt発現レベルは逆相関し、核内PTEN陰性例は予後不良で、腸型分化傾向も低かった。以上より、胃癌細胞の分化を司るCdx2の機能発揮にはPTENのフォスファターゼ活性が必要であることが判明した。次に、Cdx2陰性CD133陽性SW480細胞にCdx2を強制発現することにより、増殖抑制、形態学的変化、造腫瘍能抑制が認められ、CD133陽性並びに陰性細胞の発現遺伝子の比較より、CD133陽性細胞ではTGF-βレセプター発現が高く、これはCdx2発現細胞では低下する傾向が確認され、がん幹細胞性維持にTGF-β高感受性が必要とみなされた。3次元培養においてTGF-β存在下で腺管構造の延長や分岐抑制が観察され、TGF-βはtumor sphere表面でのSnail発現を亢進させ、これはSW480細胞の腫瘍形成能を増加させることがSnail発現ベクター導入実験より明らかとなった。腫瘍表面でのTGF-β誘導性Snail発現は大腸癌腫瘍先進部でのtumor budding像と関連し、そのがん幹細胞性再獲得との密接な関連性が示唆された。本研究では、胃粘膜幹細胞における転写調節因子Cdx2の機能を解析し、(1)その胃粘膜幹細胞の分化・増殖に及ぼす影響、(2)腸上皮化生と胃癌発生リスクとの分子生物学的関連、(3)胃癌、腸上皮化生におけるCdx2発現調節メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年度の研究成果は以下のごとくである。1.胃癌組織の免疫組織化学的解析から、非癌部腸上皮化生粘膜にCdx2発現が見られ、腸型タイト結合分子claudin-3,-4の発現と強く相関しており、同様の相関は胃癌組織においても確認された。さらに、Cdx2発現のない胃癌細胞株TMK-1にCdx2を遺伝子導入すると、claudin-3,-4の発現が特異的に誘導された。さらに、Cdx2の過剰発現は遺伝子導入細胞におけるG0/G1期での細胞周期停止を伴った増殖抑制をもたらした。以上からCdx2の発現は胃の腸上皮化生のみならず胃癌の腸型分化に深く関与することが示唆された。2.胃癌組織におけるPTEN癌抑制遺伝子産物の核内発現とclaudin-3,-4を指標とした腸型分化の間に強い相関を見いだした。そこで、TMK-1細胞にPTEN遺伝子を導入するとその産物は核内に局在し、Cdx2およびclaudin-3,-4の発現を誘導した。一方、PTEN産物の脱リン酸化酵素活性を失活させた(Gl29E)変異体には腸型遺伝子誘導作用は見られず、PTEN遺伝子産物の核内移行が胃癌の腸型分化に重要な役割を演ずることが示唆された。

3.早期胃癌を免疫組織化学的に腸型タイト結合分子claudin-3,-4と胃型タイト結合分子claudin-18の発現様式により腸型claudin型と胃型claudin型に分類すると、腸型claudin型でCdx2の発現が高頻度で、同時・異時性多発胃癌・胃腺腫の発生が有意に高頻度であった。本研究では、胃粘膜幹細胞における転写調節因子Cdx2の機能を解析し、(1)その胃粘膜幹細胞の分化・増殖に及ぼす影響、(2)腸上皮化生と胃癌発生リスクとの分子生物学的関連、(3)胃癌、腸上皮化生におけるCdx2発現調節メカニズムを明らかにするにとを目的としている。本年度の研究成果は以下のごとくである。1.SW480細胞を、がん幹細胞マーカーCD133陽性群と陰性群に分離すると、陽性群でCdx2の発現が無く、陰性群ではCdx2陽性であることを見いだした。3.CD133陽性SW480にCDX2を遺伝子導入するとCD133発現が抑制され、腸型遺伝子MUC2およびCD10の発現が誘導された。4.CD133陽性CDX2導入SW480にTGFβを添加するとCD133発現陽性細胞の割合が増加した。以上より、Cdx2はCD133陽性SW480細胞の腸型遺伝子発現を誘導し、TGFβはCDX2導入SW480においても幹細胞分画の維持、増加に関与する重要な増殖因子である可能性が示唆された。本研究では、胃粘膜幹細胞における転写調節因子Cdx2の機能を解析し、(1)その胃粘膜幹細胞の分化・増殖に及ぼす影響、(2)腸上皮化生と胃癌発生リスクとの分子生物学的関連、(3)胃癌、腸上皮化生におけるCdx2発現調節メカニズムを明らかにすることを目的としている。1.前年度に、SW480細胞を、がん幹細胞マーカーCD133陽性群と陰性群に分離すると、陽性群でCdx2の発現が無く、陰性群ではCdx2陽性であることを見いだしたが、陽性群でのCdx2発現抑制にCDX2遺伝子プロモーター領域のメチル化が関与していないことを明らかにした。2.CD133陽性SW480細胞にCDX2を遺伝子導入すると、lamellipodiaを伴う線維芽細胞様形態変化をきたし、増殖は抑制された。3.CDX2導入CD133陽性SW480細胞は非導入細胞に比べて免疫不全動物における造腫瘍能が低下した。4.CD133陽性CDX2導入SW480にTGFβを添加するとCD133発現陽性細胞の割合が増加する事を確認した。以上より、Cdx2はCD133陽性SW480細胞の形態変化、増殖を調節し、TGFβはCDX2導入SW480においても幹細胞分画の維持、増加に関与する重要な増殖因子である可能性が示唆された。
東日本大震災後の遠隔地避難者への生活支援の構造に関する研究

本研究は災害後の広域避難者の支援のあり方を探るもので、当初の研究の方向性としては、東日本大震災後の原発事故によって従来の居住地からの避難を余儀なくされた人々を研究対象とするものであった。しかし、原発事故による避難者への調査接近に困難を伴ったことにより、原発事故以外の被災地での避難者への支援の様子および避難者が居住する場所での地域づくりに関する調査研究を継続し、そこから研究テーマの解題を行ってきた。今年度の研究により明らかになったことは、本研究の領域は社会福祉実践やソーシャルワークに関するものであるが、広域避難者への支援を考えるにあたっては、支援に有効な物理的な資源がもともと地域に存在しておりその資源を支援対象の個別性に応じて活用していくという従来の視点では、そこにいる人々が意味づけしたものを尊重した支援のあり方を考えにくいのではないかということであった。そこで、地域資源ではなく、同じ体験や経験をした人々の相互性や、あるいは人々と地域の相互性から見えてくる「文化性」という鍵概念を設定し、文化を人間の集団生活・相互行為の基礎となる意味体系から捉えたうえでの接近による支援のあり方を模索する必要があるのではないかという示唆を得た。例えば、福島原発事故などによって故郷から離れて広域避難している被災者への支援を考えていくにあたっては、物理的な社会資源に対してではなく、避難者が意味づけしていったものに対して、それを彼らの「文化性」として位置づけることによって避難者の全体性を捉えることになるかもしれない。それは、ソーシャルワークといった実践が大切にしてきたような、支援の対象となる人の個別性をあえて晒すともいえるような行為と拮抗するものかもしれないが、支援を考える側の一方通行の行為にならないために前提として設定すべき視点であろう。本研究は災害後の広域避難者の支援のあり方を探るもので、研究スタート時の方向性としては、調査対象として東日本大震災後の原発事故によって従来の居住地からの避難を余儀なくされた人々を設定した実証研究を予定していた。研究の方向性を見直したことにより、調査による実証研究というよりも、文献収集やフィールドワークによる考察から理論的解題を行う研究となったが、研究領域で従来より提示されてきたものではない鍵概念の設定により、接近が難しかった研究対象を理解するための仕方が示唆された。研究最終年度を迎えるにあたり、広域避難者や遠隔地避難者といった人々が意味づけしていったものを文化性という側面から理解していくことに取り組んでいく。本研究課題の推進の過程では避難者への調査接近が難しかった経過があったが、今後も対象者への研究倫理を遵守したうえで、避難したかた自身の語りを聞くことができるか模索したい。さらに、文化性といった概念を、社会福祉実践のなかで取り上げられることが多い地域性という概念とやや対となるものとして布置してみて、文化性といった概念が実践にどのように有効になってくるかを考察してみたい。研究事業初年度である本年度は、東日本大震災後の原発事故により、従前の居住地から遠隔地等への広域避難をしている被災者の現状と生活支援の実態を把握するために、関連する先行文献の収集および解題を中心に行った。また、関東圏での避難者への支援団体へのヒアリングや避難当事者によるシンポジウムへの参加などを通して、避難者の声に触れるとともに、支援の課題等を整理した。東日本大震災における原発避難の実態を理解するためには、沿岸部等で被災した人たちの生活再建プロセスとは違った時間的経過の枠組みで捉える必要があることが明らかになった。また、避難を開始する初期段階で避難者が収集した情報の違いや受け入れ状態の違いにより、その後の生活ニーズや生活設計への影響にも大きな違いが生じているという課題があることが理解できた。場合により6年にも及ぶ長期化する広域(遠隔地)避難生活において、生活再建の選択可能性が狭まっているという状況のなかで、避難先の地域やコミュニティでの生活を支えるもののひとつに、同じ状況にある当事者の会等がある。例えば、東日本大震災後の沿岸部被災地といった地域では、従前と同じ地域内で生活再建を図ることができる被災者もいるが、その場合には、地域内に生活支援を担う福祉専門職を配置することが多い。しかし、広域避難の場合は、避難先での生活支援の専門職といった人からの支援だけではなく、同じ経験を有している避難者同士の支えあいにより、日々の生活を安定させる効果が得られていることが示唆された。このような、専門職以外による支援の効果や機能については、今後、構造的に明らかにしていきたい。さらには、原発避難を考えるにあたり、「ディアスポラ」「難民・移民」といった概念を用いて理解を進めている学問領域もある。「福祉」や「支援」を考える際に、その対象を複数の概念によって多角的に捉えることも必要であろう。関連する先行研究の解題は進んだものの、実証的な調査研究の設計をするにあたり、例えば避難した当事者への調査的接近ができるかどうかの判断が途上であるため。研究事業初年の平成28年度は、当事者の生活困難の理解や支援構造の解題を行い、その知見をもとにして二年目である平成29年度には、実際に遠隔地避難を継続しているかたがたへの調査的接近を行う予定であった。しかし、調査設計と調査対象者へのコーディネートに時間を要したため、具体的な調査事業の実施には至らなかった。

そこで、並行して継続していた文献研究から、大きな災害により被災したかたがたへの専門職による支援のみではなく、同じ経験をした当事者による支え合いや、精神的な癒しに影響を及ぼしていると考えられる霊性についての考察を行った。社会福祉実践であるソーシャルワークの領域では、セルフヘルプグループに代表されるような自助的な援助関係によって、支援対象者やクライエントが自分らしさを再獲得していくことや、生活を立て直していくことへの効果が実証されている。しかし、被災による広域避難をしたかたがたは、地域など物理的コミュニティの崩壊や故郷といった心のよりどころの喪失を経験しているため、自助的な援助関係というよりは、同じ経験を背景とした緩やかな支え合いといった構造を有していることが示唆された。また、東日本大震災の津波被害などにより身近な人を亡くしたかたがたの霊的体験からの癒しの事例からは、遠隔地避難を強いられたかたがたにも、目に見えない霊性的なエピソードを共有したり、自身や同じ経験をした人同士の物語的な自己表現ができる場があることで、日々の生活を支えることに効果をもたらしているということも考えられた。これはソーシャルワークにおけるナラティブアプローチにより対象者理解ともいえるが、ソーシャルワークという方法論で説明ができる対象者理解というよりは、従前に同じ地域で生まれ育ったという生活史的な理解や文化人類学的な枠組みでの対象者(被災者、当事者)理解も必要であるということがいえよう。研究事業開始時に計画していた、実証的な調査研究をするにあたっての調査対象の選定に時間を要し、また、調査対象となる人たちへの接近に配慮を要したため。本研究は災害後の広域避難者の支援のあり方を探るもので、当初の研究の方向性としては、東日本大震災後の原発事故によって従来の居住地からの避難を余儀なくされた人々を研究対象とするものであった。しかし、原発事故による避難者への調査接近に困難を伴ったことにより、原発事故以外の被災地での避難者への支援の様子および避難者が居住する場所での地域づくりに関する調査研究を継続し、そこから研究テーマの解題を行ってきた。今年度の研究により明らかになったことは、本研究の領域は社会福祉実践やソーシャルワークに関するものであるが、広域避難者への支援を考えるにあたっては、支援に有効な物理的な資源がもともと地域に存在しておりその資源を支援対象の個別性に応じて活用していくという従来の視点では、そこにいる人々が意味づけしたものを尊重した支援のあり方を考えにくいのではないかということであった。そこで、地域資源ではなく、同じ体験や経験をした人々の相互性や、あるいは人々と地域の相互性から見えてくる「文化性」という鍵概念を設定し、文化を人間の集団生活・相互行為の基礎となる意味体系から捉えたうえでの接近による支援のあり方を模索する必要があるのではないかという示唆を得た。例えば、福島原発事故などによって故郷から離れて広域避難している被災者への支援を考えていくにあたっては、物理的な社会資源に対してではなく、避難者が意味づけしていったものに対して、それを彼らの「文化性」として位置づけることによって避難者の全体性を捉えることになるかもしれない。
宗教・文化混合地域における企業経営-イスラーム圏とヒンドゥー圏の比較研究を通して-

本研究では、「宗教・文化混合地域における企業経営-イスラーム圏とヒンドゥー圏の比較研究を通して-」を検討した。そのために、イスラーム圏とヒンドゥー圏における宗教・文化に基づいた(1)商慣行・会社法制度と、(2)トップマネジメントと企業経営機構、(3)企業経営の融合の3つを深く考察した。本研究の新規性は、今日まで、このような研究が日本国内だけではなく、日本国外でも行われていないことにある。関連した研究では、「イスラーム金融」や「インド経済」に関する文献が多少存在するものの、宗教・文化と企業経営の関係を明らかにした研究が非常に少ない。本研究では、「宗教・文化混合地域における企業経営-イスラーム圏とヒンドゥー圏の比較研究を通して-」を検討する。そのために、イスラーム圏とヒンドゥー圏における宗教・文化に基づいた(1)商慣行・会社法制度と、(2)トップマネジメントと企業経営機構、(3)企業経営の融合の3つを深く考察する。つぎに、本研究の学術的な特色・独創的な点は、今日まで、このような研究は、日本国内だけではなく、日本国外でも行われておらず、実際に、「イスラーム金融」や「インド経済」に関する文献は多少存在するものの、宗教・文化と企業経営を行っている研究は、非常に少ない。しかも、経営学領域に宗教や文化を取り入れた研究および融合問題を取り扱っている研究は皆無に等しく、本研究は、独創的であり、新規性や革新性を備えているといえよう。平成22年度の当初の計画は、アラブ首長国連邦(ドバイ)の(1)宗教・文化に基づいた商慣行・会社法制度と、(2)トップマネジメントと企業経営機構を調査する、とのことであったが、主に、国内とヨーロッパを中心に、調査・資料収集を行った。その中で、多くの資料を精読し、イスラーム圏における宗教・文化に基づいた企業経営に関する研究を行った。まず、会社法制度に関しては、アラブ首長国連邦の1984年連邦法No.8(事業会社法)によると、設立可能な会社形態として、7つの形態を定めており、これらの中で外国企業の設立形態として適しているものは、Limited Liability Company (LLC、有限責任会社)のみとなる。商慣行に関しては、リバー(利子)の禁止やガサート(喜捨)、イスラーム金融機関などの制限が行われている。つぎに、トップマネジメントと企業経営機構に関しては、主に、ファミリー企業が、経済活動の担い手として圧倒的な存在感を示している。大小様々な同族経営企業が、全企業の8割以上、そして、商取引の9割以上を占めると言われている。つぎに、本研究の学術的な特色・独創的な点は、今日まで、このような研究は、日本国内だけではなく、日本国外でも行われておらず、実際に、「イスラーム金融」や「インド絡済」に関する文献は多少存在するものの、宗教・文化と企業経営を行っている研究は、非常に少ない。まず、平成23年度には、ヒンドゥー圏における宗教・文化に基づいた企業経営に関する研究を行った。主に、欧米と本邦における資料収集を行い、インドの経憎に関する研究者との交流や情報交換などによって、インドのタタ財閥に代表される大企業における企業経営について調査・研究を実施した。そもそも、ヒンドゥーは、キリスト教とイスラームに次ぐ世界第3の宗教であり、約6億5,000万人の教徒を擁している。また、ヒンドゥー教徒の大多数が、インドに在住している。そのため、調査国は、インドに焦点をあてた。そして、インドの(1)宗教・文化に基づいた商慣行・会社法制度と、(2)宗教・文化に基づいたトップマネジメントと企業経営機構を調査した。本研究では、「宗教・文化混合地域における企業経営ーイスラーム圏とヒンドゥー圏の比較研究を通してー」を検討する。そのために、イスラーム圏とヒンドゥー圏における宗教・文化に基づいた1商慣行・会社法制度と、2トップマネジメントと企業経営機構、3企業経営の融合の3つを深く考察する。

まず、平成24年度には、平成24年度は、イスラーム圏としてマレーシア、ヒンドゥー圏及びその他文化混合地域圏としてシンガポールにおける、(1)宗教・文化に基づいた商慣行・会社法制度と、(2)トップマネジメントと企業経営機構を調査するという目的で、マレーシア及びシンガポールにおいて調査・資料収集を行った。その中で、多くの資料や文献を収集し、イスラームやヒンドゥー圏と、欧米や華僑などが混合する地域における宗教・文化に基づいた企業経営に関する研究を行った。平成22年度、平成23年度を通じて、「研究の目的」である、イスラーム圏とヒンドゥー圏における宗教・文化に基づいた(1)商慣行・会社法制度、(2)トップマネジメントと企業経営機構、(3)企業経営の融合、の3つを明らかにすることのうち、イスラーム圏およびヒンドゥー圏における調査、研究を行った。平成24年度では、ヒンドゥー圏とイスラーム圏が混在する地域の例としてシンガポールに焦点を当てて調査、研究を行う予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成22年度、平成23年度に引き続き、主に欧米にて刊行の文献資料やデータなどを活用しつつ、適宜現地調査を実施していく予定である。問題点としては、研究代表者と研究分担者のスケジュール調整が困難であったため、現地調査に支障をきたした。ただし、本年度においては、共同で現地調査を行うべく日程の調整が可能であるので、この問題点を解決することができると考える。
耐タンパー軽量ブロック暗号の論理実装評価

本研究では、ICカード、RFIDタグ、スマート家電等のセキュアデバイスに様々な暗号アルゴリズムを実装する際に、電力解析攻撃(SPA, DPA, CPA),差分故障攻撃(DFA)等のサイドチャネル攻撃に対する耐性を持つ形に強化する方法を開発している。軽量ブロック暗号の攻撃実験、実装評価を中心とし、IoTデバイス向けの軽量公開鍵暗号とその周辺技術を研究中である。志子田(研究分担者)は、本研究で不可欠な相関電力解析(CPA)の実験システムの構築を行い、神永、鈴木、吉川、および学生と共同で、軽量ブロック暗号PRESENT、LBlock、SIMONに対するCPA攻撃とマスキングの効果についての実験結果をまとめ、学会発表した。吉川(研究分担者)は、命令を強制的にスキップさせるDFA(ラウンド加算DFA)によるFeistelブロック暗号における鍵導出法についてまとめた。この結果は、電子情報通信学会和文論文誌に掲載された。こうしたサイドチャネル攻撃に対しては、マスキングが効果的だが、そのためには暗号理論的に質の良い乱数が必要となる。神永と鈴木(研究分担者)は、共同で、通信に伴う雑音を乱数として利用する方法を検討した。この結果は、電子情報通信学会の英文誌に投稿中である。神永は、鈴木、深瀬道晴氏と共同でIoT向け公開鍵暗号として有力なラビン暗号のランダムパディングサイズについての明確な基準を解明し、これをまとめた論文がIEEE Trans. Information Forensics & Security誌に掲載決定した。なお、ラビン暗号に関しては、公開鍵へのDFAを検討した論文が、IEEE Trans. Dependable and Secure Computing誌に掲載された。まとめると、発表済学術論文3編、投稿中の論文が1編、口頭発表が6件となる。本研究では電力解析システム(攻撃実験)と乱数性の検討のためにスペクトルアナライザ等を用いた実験システムが必要になる。これらを、本研究では一から構築した。現時点で実験システムの構築には成功し、各種ブロック暗号に対する相関電力解析実験が成功していること(口頭発表6件)、環境雑音として電波を利用することで暗号学的に質のよい物理乱数を発生できること(論文投稿中)が確認できた。乱数発生装置については、従来、抵抗のジョンソンノイズをアンプで拡大する方法や高速なクロックで低速クロックでサンプリングする方法が採られてきたが、比較的規模の大きなアナログ回路を別途用意する必要があった。我々は、IoTデバイスの多くが無線通信機能を持っていることを利用し、無線通信回路を物理乱数の生成に応用することで、回路規模を縮減するものであり、大きな成果と考えている。また、暗号理論の観点で懸案であった格子理論を暗号解読に応用することができた。ラビン暗号のような軽量公開鍵暗号では、乱数のパディングが不可欠であるが、暗号理論的によい乱数を生成する速度、格納できる情報はできるだけ増やしたいというトレードオフが発生する。我々はこの問題を格子理論によって解決した。結果は、IEEE Trans. Information Forensics & Security誌に掲載予定である。Feistel型ブロック暗号に対するラウンド加算DFAが可能な条件を整理し、広範囲に適用可能な形にできたことも大きな成果だと考えている。CPAの実験においては、昨年問題になっていたCPAの相関係数の計算速度の不足は処理をベクトル化するなどして解決できた。実験環境については、CPA実験の自動化ができていないなどの問題が残っている。以上から、目的の多くは達成されているが、課題も残されている状態であり、おおむね順調に進展していると言えると思われる。今年度見えてきた新たな問題は、SIMONに代表されるSボックスを持たない論理演算型のブロック暗号に対する電力解析が難しいのはなぜか、という問題である。SIMONに対する電力解析は困難であり、現時点で確認できる範囲では、国際会議SPACE 2014で発表されたShanmugamらの研究や、信学技報VLD2015-6にある野崎・吉川の研究等ごくわずかであり、これらはもっとも小規模な(全数探索可能な)SIMON32に対する攻撃である。いずれもDPA/CPAのような統計的攻撃というよりも単純電力解析に近いものである。これは、DPA/CPAのような攻撃が困難であることを示している。一般にCPAの困難度は混乱係数と呼ばれる量(大きいほど不正解ビットと正解ビットの差が大きい)で測ることができる。しかし、DESの最も弱いS2ボックスでさえ、混乱係数は0.328125であるのに対し、我々のシミュレーションでは、SIMONにおける混乱係数は約4であり、CPAはむしろ容易という結果になってしまう。しかし、依然としてSIMONに対するCPAは著しく困難であり、例えばSIMON64などに対しては実質的に不可能なのではないか、とさえ思える。この困難さの原因は、論理演算型のブロック暗号に共通する問題なのかもしれない。この問題を理論的に解析し、電力解析に対する耐タンパー性の高いブロック暗号の構造を調べ、安全な暗号設計に貢献したい。もう一つの問題は、軽量公開鍵暗号、特にラビン暗号に対するデータフォーマットの問題である。既に発表した論文ではランダムパディングのサイズがどの程度あればよいかということを追及したが、攻撃の困難さは、データフォーマットにも大きく依存している。より強力なデータフォーマットとは何かを格子理論の立場から追及していきたい。実験の自動化については、来年度の課題である。本研究では、様々な暗号アルゴリズムを、電力解析攻撃(SPA, DPA, CPA), DFA等のサイドチャネル攻撃に対する耐性を持つ形に強化する方法を開発している。

軽量ブロック暗号の攻撃実験、実装評価を中心とし、IoTデバイス向けの軽量公開鍵暗号とその周辺技術を研究中である。志子田(研究分担者)は、本研究で不可欠な相関電力解析(CPA)の実験システムの構築を行い、神永、鈴木、吉川、および学部生、大学院生と共同で、軽量ブロック暗号PRESENTに対する実験結果についてまとめ、国際会議に投稿した。鈴木(研究分担者)は、大学院生とともに、IoTデバイスで必須となる通信方式の検討を行い、第一著者の学術論文を1編出版した。この研究は直接的には暗号理論ではないが、通信に伴う雑音を乱数として使える可能性を見出した。これを受けて現在、IoTセキュアデバイス向けの物理乱数発生装置を考案し、乱数性テストなどが終了し、現在論文を準備中である。吉川(研究分担者)は、フェイズテル型ブロック暗号に対する命令スキップを用いたDFAを網羅的に解析し、どのような条件下でこのDFAが成功するかを明らかにし、単著の学術論文1編の掲載が決定した。神永(研究代表者)は、IoT向け公開鍵暗号として有力なラビン暗号やセキュア所有権移送などのランダムパディングサイズがどのような大きさであればいいかの明確な基準を作るための理論的検討を行い、現在論文を準備中である。この研究は本質的に格子理論を使うので、その学習を兼ねて、深瀬道晴講師とともにRSA秘密鍵計算と素因数分解の決定的多項式時間同値性の論文の解説を学内紀要として出版した。また、これまでの暗号研究について一般向け著書として講談社ブルーバックスから『現代暗号入門』を出版した。まとめると、発表済み学術論文2編、投稿中の国際会議論文が1編、執筆中の論文が2編、著書1冊となる。本研究では大前提として電力解析のシステムが必要になる。これまでは差分故障解析の実験システムはあったが、電力解析のシステムはなかったので、一から構築した。現時点では細かい課題は残されているものの実験システムの構築には成功し、PRESENTに対する相関電力解析(CPA)実験が成功していること、フェイステル型ブロック暗号に対する命令スキップDFA(Round Addition DFA)が可能な条件を導いたこと、暗号解析のための格子理論の理解が進んでいるため概ね順調に進展していると考えている。CPAの実験レベルでは、現時点ではATMegaチップに対する実験が成功しているが、これをFPGAでも可能にすることが課題である。また、現時点では相関電力解析で必須の相関係数の計算が遅く、高速化が必要である。無線通信技術を利用した物理乱数発生装置、IoT向け公開鍵暗号として有力なラビン暗号やセキュア所有権移送などのランダムパディングサイズがどのような大きさであればいいかの明確な基準を作るための理論的検討について現在執筆中の論文を完成させ投稿するのが現在の課題である。以上から、目的の多くは達成されているが、課題も残されている状態であり、おおむね順調に進展していると言えると思われる。
小学校における理科室内で行う地層と流水の作用に関わる学習プランと実験装置の開発

○研究目的小学校5年で学習する"流水のはたらき"と6年で学習する"大地のつくり"は密接に関連し,これらを関連付けて学習することで地層の形成についての理解が広がる.また,仙台市内では立地条件や震災の影響等で,野外観察を行うことのできない学校が多いこと,野外観察のポイントの教材化が特に文系専攻の小学校教諭に困難なことなどを解消するため,以下の実験装置と演示用コンテンツ等の開発を行い,5年生と6年生の学習の関連付けと,室内で地層観察を行うための学習プログラムの開発を行い,その有効性について考察した.(1)流水下での実験が可能な大型堆積実験装置の開発と作成(2)地層のはぎとり標本(堆積岩・凝灰岩)の作成(3)上記(1)・(2)を用いた演示用コンテンツの作成研究方法上記(1)(3)の実験装置,標本の作製及び学習プログラムの開発を,仙台市科学館指導主事の協力を得ながら行った.作成した教材の有効性とさらなる改良点を探るため,実際に仙台市内の小学校3校で授業実践と実践に対するアンケート調査を行った.コンテンツの作成においては,地層のスケッチのポイントを示すために地層の3キャン画像を活用したり,実験の様子をスローモーションで提示するなどの工夫を行った.○研究成果授業のねらいを設問にしたアンケート調査では概ね8割以上の正答率を得た.流水下での堆積作用の観察を通し,特に海成層で観察できるクロスラミナや級化の成因を,室内での"はぎ取り標本"の観察に応用できる児童が多くみられた.授業実践の目標とした5年生と6年生の学習の関連付けを短時間で行うことのできる,実験室内での地層の学習において有効な教材となったといえる.○今後の課題今回作成した教材に加え,実際に身近な露頭の観察学習を容易に教材化するため,仙台市内各地の露頭に関するワークシートを作成し,広く配信していくことで,身近な地層の教材化の推進を図っていきたい.○研究目的小学校5年で学習する"流水のはたらき"と6年で学習する"大地のつくり"は密接に関連し,これらを関連付けて学習することで地層の形成についての理解が広がる.また,仙台市内では立地条件や震災の影響等で,野外観察を行うことのできない学校が多いこと,野外観察のポイントの教材化が特に文系専攻の小学校教諭に困難なことなどを解消するため,以下の実験装置と演示用コンテンツ等の開発を行い,5年生と6年生の学習の関連付けと,室内で地層観察を行うための学習プログラムの開発を行い,その有効性について考察した.(1)流水下での実験が可能な大型堆積実験装置の開発と作成(2)地層のはぎとり標本(堆積岩・凝灰岩)の作成(3)上記(1)・(2)を用いた演示用コンテンツの作成研究方法上記(1)(3)の実験装置,標本の作製及び学習プログラムの開発を,仙台市科学館指導主事の協力を得ながら行った.作成した教材の有効性とさらなる改良点を探るため,実際に仙台市内の小学校3校で授業実践と実践に対するアンケート調査を行った.コンテンツの作成においては,地層のスケッチのポイントを示すために地層の3キャン画像を活用したり,実験の様子をスローモーションで提示するなどの工夫を行った.○研究成果授業のねらいを設問にしたアンケート調査では概ね8割以上の正答率を得た.流水下での堆積作用の観察を通し,特に海成層で観察できるクロスラミナや級化の成因を,室内での"はぎ取り標本"の観察に応用できる児童が多くみられた.授業実践の目標とした5年生と6年生の学習の関連付けを短時間で行うことのできる,実験室内での地層の学習において有効な教材となったといえる.○今後の課題今回作成した教材に加え,実際に身近な露頭の観察学習を容易に教材化するため,仙台市内各地の露頭に関するワークシートを作成し,広く配信していくことで,身近な地層の教材化の推進を図っていきたい.
蛋白質のアミノ酸配列から構造そして機能の予測へ向けて;配列と構造間のアライメント

配列比較では同定できないような遠縁の蛋白質間の類似性検索のため、既知の立体構造データにおけるアミノ酸残基の統計分布から評価した経験的相互作用ポテンシャルを配列と構造間の適合度評価関数として用い、残基の挿入欠失を許すアライメント作成のアルゴリズムを開発した。2次構造エネルギーと立体構造エネルギーからなるこの評価関数は2体ポテンシャルを含むため、エネルギー最小のアライメントはNP困難の問題となる。我々は、2体ポテンシャルを平均場近似により残基毎のアライメント(対合)確率から評価し、繰り返し法によりSelf-consistentな残基毎の対合確率を転移行列法により計算した。そのようにして評価した2体ポテンシャルの下、エネルギー最小のアライメントと対合確率の順に残基を対合する確率アライメントの2つの方法によりアライメントを計算した。残基の挿入欠失のためのペナルティは、立体構造上内側の座位程挿入欠失が生じにくいよう設定した。SCOP蛋白質構造分類データベースに含まれる類似蛋白質対と非類似蛋白質対を用い類似性検出能力を評価したところ、平均的には配列比較と同程度であるが、配列比較では同定できない類似蛋白質対を多数検出できることから、配列比較と相補的に使用できることが明らかになった。また、確率アライメントにおいて、高い対合確率を持つ残基対はより類似した構造部分に対応することが構造比較から明らかになった。このような特性を持つ確率アライメントは、エネルギー最小/適合度最大のアライメントに比べ、ホモロジー構造予測において特に有用である。また、立体構造データにおけるアミノ酸残基の統計分布から評価した経験的相互作用ポテンシャルの配列・構造間適合度評価関数としての有効性が確認されると共に、1次配列上で隔たった残基間の相互作用はフォールドの認識に,2次構造ポテンシャルは正確な残基対合を得る上で欠かせないことが示唆された。配列と構造間の適合度を評価するための残基の挿入欠失を許すアライメント作成のアルゴリズムを開発し、配列比較では同定できないような遠縁の蛋白質間の類似性検出に関し、既知の立体構造データにおけるアミノ酸残基の統計分布から評価したアミノ酸残基間の経験的相互作用ポテンシャルの適合度評価関数としての有効性を確認した。この評価関数は2体ポテンシャルを含むため、エネルギー最小のアライメントはNP完全の問題となる。我々は、2体ポテンシャルを平均場近似により残基毎のアライメント(対合)確率から評価し、繰り返し法によりself-consistentな残基毎の対合確率を転移行列法により計算した。また、確率アライメントにおいて、高い対合確率を持つ残基対はより類似した構造部分に対応することが示唆された。このような特性を持つ確率アライメントは、エネルギー最小/適合度最大のアライメントに比べ、アライメントの信頼度(対合確率)を明示するので、ホモロジー構造予測において特に有用である。一方、1次配列上で隔たった残基間の相互作用はフォールドの認識に,2次構造ポテンシャルは正確な残基対合を得る上で欠かせないことが示唆された。今後、配列と構造間の適合性評価能力について詳しい検証をする計画である。配列比較では同定できないような遠縁の蛋白質間の類似性検索のため、既知の立体構造データにおけるアミノ酸

残基の統計分布から評価した経験的相互作用ポテンシャルを配列と構造間の適合度評価関数として用い、残基の挿入欠失を許すアライメント作成のアルゴリズムを昨年度開発し、配列と構造間の適合性評価能力について詳しい検証を行った。この評価関数は2体ポテンシャルを含むため、エネルギー最小のアライメントはNP困難の問題となる。我々は、2体ポテンシャルを平均場近似により残基毎のアライメント(対合)確率から評価し、繰り返し法によりself-consistentな残基毎の対合確率を転移行列法により計算した。そのようにして評価した2体ポテンシャルの下、エネルギー最小のアライメントと対合確率の順に残基を対合する確率アライメントの2つの方法によりアライメントを計算した。残基の挿入欠失のためのペナルティは、立体構造上内側の座位程挿入欠失が生じにくいよう設定した。SCOP蛋白質構造分類データベースに含まれる類似蛋白質対と非類似蛋白質対を用い類似性検出能力を評価したところ、平均的には配列比較と同程度であるが、配列比較では同定できない類似蛋白質対を多数検出できることから、配列比較と相補的に使用できることが確認された。また、確率アライメントにおいて、高い対合確率を持つ残基対はより類似した構造部分に対応することが構造比較により明らかになった。このような特性を持つ確率アライメントは、エネルギー最小/適合度最大のアライメントに比べ、ホモロジー構造予測においては特に有用である。一方、エネルギーポテンシャルを持って構造安定性を計り、適合度を評価する方法の欠点も明らかになった。構造安定性に影響する蛋白質間相互作用の近似的な評価に起因する適合度検出力における限界である。検出力を高めるには、類似構造対類似配列のアライメントが有用であろう。
柔軟な植生に覆われた流路の流れ構造に関する研究

本研究では,近年重要となっている環境にも配慮した河川整備のための基礎として,植生粗度を伴う流れの構造について,特に植生が流れに対して変形,揺動するという効果に着目し,以下の検討を行った.はじめに,流れによって変形しない剛な植生層を伴う流れを従来の知見に基づき,植生による形状抵抗を運動量式のみならず,k-,e-方程式にも付加したk-eモデルによって予測計算し,種々の植生密生度,水理条件のもとでの流れの抵抗や砂面に働くせん断力の見積もりを得た.次に,植生が流れによって変形する効果について,植生の変形を片持ち梁の有限変形としてモデル化し,流れのモデルとカップリングして数値計算することから,種々の密生度,剛性を有する植生の変形量と流れ場の一般的な関係を得,従来の実験値の傾向を再現できた.さらに,得られた関係式をもとに,植生が変形することによる抵抗軽減効果を見積もった.植生は,条件により,流れとの相互作用により組織的に揺動する場合がある.穂波現象と呼ばれるこうした組織的揺動は流れに付加的な抵抗をもたらすことを水路実験により確認した.従来,穂波現象は植生境界での渦が可視化されたものと考えられているが,本研究では,流れと植生揺動の相互作用によって保内が出現するものとする立場から,穂波の出現を解析的に説明し,穂波発生の条件の定性的説明を行った.以上の検討により,柔軟な植生粗度を伴う流れ場の構造について,変形の効果については実用的な抵抗則の提示が可能となり,組織的揺動の効果については,抵抗則の提示等には至らなかったものの,流れ構造の検討とともにその発生機構について新しい見解を示した.本研究では,近年重要となっている環境にも配慮した河川整備のための基礎として,植生粗度を伴う流れの構造について,特に植生が流れに対して変形,揺動するという効果に着目し,以下の検討を行った.はじめに,流れによって変形しない剛な植生層を伴う流れを従来の知見に基づき,植生による形状抵抗を運動量式のみならず,k-,e-方程式にも付加したk-eモデルによって予測計算し,種々の植生密生度,水理条件のもとでの流れの抵抗や砂面に働くせん断力の見積もりを得た.次に,植生が流れによって変形する効果について,植生の変形を片持ち梁の有限変形としてモデル化し,流れのモデルとカップリングして数値計算することから,種々の密生度,剛性を有する植生の変形量と流れ場の一般的な関係を得,従来の実験値の傾向を再現できた.さらに,得られた関係式をもとに,植生が変形することによる抵抗軽減効果を見積もった.植生は,条件により,流れとの相互作用により組織的に揺動する場合がある.穂波現象と呼ばれるこうした組織的揺動は流れに付加的な抵抗をもたらすことを水路実験により確認した.従来,穂波現象は植生境界での渦が可視化されたものと考えられているが,本研究では,流れと植生揺動の相互作用によって保内が出現するものとする立場から,穂波の出現を解析的に説明し,穂波発生の条件の定性的説明を行った.以上の検討により,柔軟な植生粗度を伴う流れ場の構造について,変形の効果については実用的な抵抗則の提示が可能となり,組織的揺動の効果については,抵抗則の提示等には至らなかったものの,流れ構造の検討とともにその発生機構について新しい見解を示した.