hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複合領域を対象としたマルチフィジックス構造最適化

複合領域問題のように複雑な設計問題において数値解析を用いた最適設計を行おうとした場合,数値解析の計算コストの膨大さにより,非常に限られた回数しか解析を実行できないという大きな課題がある.また,最適化アルゴリズムが指定する設計変数に基づいて数値解析を行うと,しばしば,解析がエラーで終了することもあり,せっかく長い時間をかけて最適化を行っていても,最適化をやり直さざるを得なくなることもある,このような問題を解決するため,これまでに開発してきた以下の各技術を統合化した新しい最適化法についての枠組みの構築を行った.(1)設計空間次元数低減法変数選択法とトポロジカルマッピング法を開発した.前者の方法は,サンプル点をとったときに真の目的関数との誤差が最も少なくなるように重要な設計変数を選ぶ方法であり,後者は目的関数の探索がより簡単に行えるように低次元の空間に設計空間を写像する方法である.(2)モデル適合型最適化法代理モデルの種類を,複数の選択肢からユーザーを介さずに自動的に選び出し,最適化プロセスの時々で常に最適な代理モデルを選ぶ方法を構築した.ここで開発した手法は厳密な統計学的手法に基づく手法となっている.(3)解析エラーの自動回避エラーが発生する領域を代理モデルに基づいて判断するアルゴリズムを構築した.これによって,最適化プロセス中にエラーが発生する領域を自動的に回避し,安定的に最適解を導出することができるようになった.本手法の効果について,実数値進化型アルゴリズムとSQPによる局所探索を組み合わせたハイブリッド型の最適化アルゴリズムを用いて検証を行った.航空機の翼形状の設計では,翼の剛性を保持するための構造的要因と,翼の周りの気体の流れの要因の両者を同時に考慮しなければならないこと,数値解析が非常に高コストになることという問題がある.21年度では,このような設計問題を対象とした最適設計法を構築するための基礎的検討を行った.数値解析が高コストとなるような問題に対応する最適化の方法として,少数の実験点における応答を用いて,代理モデルを構築する方法がある.しかしながら,一般的な代理モデルは設計変数の数が多くなると,非常に多くの実験点を必要とすることが大きな問題となっている.そこで,本研究では,少数の実験点でも代理モデルを用いて妥当な解を求めことを可能にするための方法論の構築を行った.開発し方法は,はじめに与えられた少数の実験点を用いて代理モデルを構築する際に,代理モデルを表現するために重要な設計変数のみを選び出すというアイデアに基づいている.すなわち,代理モデルをより正確に表現することのできる設計変数を選び出すという問題を最適設計問題として定式化し,遺伝的アルゴリズムによって,この問題を解く.このことにより,代理モデルを構築するうえで不要な設計変数を無視することができ,重要な設計変数を選び出すことができる.さらに構築した代理モデルを用いれば,元の最適設計問題を容易に解くことができる.この方法を実装し,数値問題に対して適用した結果,非常に少ない実験点を用いるだけでも大規模な最適設計問題をとくことが可能であることがわかった.近年,機械設計における数値解析の役割は大きくなる一方である.しかし,数値解析を用いた最適設計を行おうとしても,数値解析の計算コストの膨大さにより,限られた回数しか解析を実行できない場合がある.また,最適化アルゴリズムが指定する設計変数に基づいて数値解析を行うと,しばしば,解析がエラーで終了することもあり,せっかく長い時間をかけて最適化を行っていても,最適化をやり直さざるを得なくなることもある.このような問題を解決するために,本研究では,従来の最適化と機械学習理論を組み合わせ,代理モデルとパターン識別手法を用いた新しい最適化法の枠組みの構築を行った.まず,数値解析がエラーで終了するかどうかについて,代理モデルとパターン識別手法を用いて予測し,最適化法によって探索を行う際に,エラーで終了する領域を自動的に回避し,数値解析が正しく実行出来るような領域を集中的に探索するようにする.ここでは,実数値進化型アルゴリズムとSQPによる局所探索を組み合わせたハイブリッド型の最適化アルゴリズムを用いた.この新しい最適化アルゴリズムの効果は,代理モデルやパターン識別手法をどのように選ぶかによって異なるものの,限られた計算資源で比較検討を行うことは非常に困難であるため,ここでは厳密な統計学に基づいてその場に応じた代理モデルとパターン識別法を選択できる方法を開発した.選択される方法は最適化の探索が進む間に適応的に更新される.複合領域問題のように複雑な設計問題において数値解析を用いた最適設計を行おうとした場合,数値解析の計算コストの膨大さにより,非常に限られた回数しか解析を実行できないという大きな課題がある.また,最適化アルゴリズムが指定する設計変数に基づいて数値解析を行うと,しばしば,解析がエラーで終了することもあり,せっかく長い時間をかけて最適化を行っていても,最適化をやり直さざるを得なくなることもある,このような問題を解決するため,これまでに開発してきた以下の各技術を統合化した新しい最適化法についての枠組みの構築を行った.(1)設計空間次元数低減法変数選択法とトポロジカルマッピング法を開発した.前者の方法は,サンプル点をとったときに真の目的関数との誤差が最も少なくなるように重要な設計変数を選ぶ方法であり,後者は目的関数の探索がより簡単に行えるように低次元の空間に設計空間を写像する方法である.

(2)モデル適合型最適化法代理モデルの種類を,複数の選択肢からユーザーを介さずに自動的に選び出し,最適化プロセスの時々で常に最適な代理モデルを選ぶ方法を構築した.ここで開発した手法は厳密な統計学的手法に基づく手法となっている.(3)解析エラーの自動回避エラーが発生する領域を代理モデルに基づいて判断するアルゴリズムを構築した.これによって,最適化プロセス中にエラーが発生する領域を自動的に回避し,安定的に最適解を導出することができるようになった.本手法の効果について,実数値進化型アルゴリズムとSQPによる局所探索を組み合わせたハイブリッド型の最適化アルゴリズムを用いて検証を行った.
自己振動型生体内分解性ヒドロゲルの設計

分解産物をインプットとして材料の分解が抑制されるフィードバック機構を付与することにより、生体内で振動型に分解する「自律型」材料の構築を目指して研究を推進してきた。昨年度は、酸化還元能を有するニコチンアミド(NA)で修飾したデキストラン(NA-Dex)とカルボキシメチル化デキストラン(CMD)とを合成した。さらに、デキストラン(Dex)の分解により生成するオリゴ糖を基質としたグルコースオキシダーゼ(GOD)によるNA部位の酸化により、NA-DexとCMDとのイオンコンプレックス形成を確認した。本年度は、そのイオンコンプレックス形成を制御する要因として1)水溶液中のNA-DexとCMDの濃度、2)NA部位の酸化速度、に着目して実験を行った。GODの触媒作用により発生する過酸化水素を、種々の濃度のNA-DexとCMD混合水溶液(過酸化水素、NA-DexとCMDのモル比は一定)に添加すると、イオンコンプレックス形成の指標となる500nmの透過率は一定のラグタイムの後に減少した後に再度増加した。このことは、イオンコンプレックスの形成・解離が自律的に制御されていることを示していた。このとき濃度の増大に伴っての透過率の最小値は小さくなる傾向を示した。このことは、NA部位が還元型から酸化型に置換する速度は濃度に依存しないが、その後のイオンコンプレックス形成は水溶液中の酸化型NA-DexとCMDとの衝突確率に依存していることを示唆していた。また、NA-DexとCMDの濃度を一定にして水溶液に添加する過酸化水素濃度を増大させると、ラグタイムが短くなる傾向がみられたが、透過率が減少する挙動が同じであった。このことは、過酸化水素とNA部位との衝突確率が過酸化水素濃度の増大に伴い大きくなり、結果としてNA部位の酸化速度が大きくなったことを示唆していた。このように、材料の濃度からイオンコンプレックス形成速度、過酸化水素濃度からNA部位の酸化速度を制御可能であることが明らかとなった。昨年度の研究成果から、NA-DexとCMDの水溶液中に添加するDex濃度を変化させると、Dexの濃度に伴って、Dexの酵素分解物(オリゴ糖)を基質としたGOD触媒による過酸化水素の生成量を制御できることがわかっている。このことから、Dex,NA-Dex及びCMD存在下において、これらの濃度やモル比によりDex鎖の酵素分解に伴うイオンコンプレックス形成・解離を任意に制御できるものと考えられる。以上、自らの分解産物を利用してイオンコンプレックス形成と解離による自律制御型生分解性ヒドロゲルの基本設計を確立した。本研究では、分解産物をインプットとして材料の分解が抑制されるフィードバック機構を付与することにより、生体内で振動型に分解する「自律型」材料の構築を目指している。本年度は、酸化還元能を有するニコチンアミド(NA)で修飾したデキストラン(NA-Dex)とカルボキシメチル化デキストラン(CMD)とを合成した。さらに、デキストランの分解により生成するオリゴ糖を基質としたグルコースオキシダーゼ(GOD)によるNA部位の酸化により、NA-DexとCMDとのイオンコンプレックス形成を検討した。NA-Dexの合成は、まず、p-ニトロクロロホルメートで水酸基を活性化したデキストランとエチレンジアミンとの反応によりアミノ化デキストランを調製し、このアミノ化デキストランとあらかじめカルボキシル基を導入したNAとの縮合剤存在下でのカップリングにより行った。NA導入率は100単糖あたり6分子であることを、1H-NMRスペクトル並びに高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による定量から確認した。このときNAは還元型であるが、ハイドロサルファイトナトリウム等の酸化剤により容易に酸化型にすることができた。CMDは、デキストランとモノクロロ酢酸とをアルカリ水溶液中で反応することにより調製した。カルボキシル基導入量は100単糖あたり26分子であることを1H-NMRスペクトルから確認した。NA-DexとCMDは共にデキストラナーゼとイソマルターゼ存在下で2-4糖まで分解することをHPLCによる解析から確認した。さらに、デキストラナーゼ、イソマルターゼの他にGODを添加すると、NA部位が還元型から酸化型に置換することを赤外吸収スペクトルの変化から明らかにした。このことは、NA-Dex、CMDの分解産物であるオリゴ糖がGODの基質となって過酸化水素を発生し、NA部位を酸化していることを示している。事実、発生する過酸化水素量を呈色試薬を用いて分光学的に定量したところ、NA-Dex、CMDの分子量の低下に伴い過酸化水素量が増加していた。このようにして酸化型となった後のNA-Dex溶液にCMD溶液を添加すると、500nmの透過率が減少する傾向が見られた。還元型NA-Dex溶液にCMD溶液を添加してもそのような透過率の減少はみられなかったことから、酸化型NA-DexとCMDとのイオンコンプレックスにより透過率が減少したものと推察された。以上から、自らの分解産物を利用して酸化反応を誘起し、イオンコンプレックスを形成する「自律型」の材料システムの基本設計を確立した。

本年度は、そのイオンコンプレックス形成を制御する要因として1)水溶液中のNA-DexとCMDの濃度、2)NA部位の酸化速度、に着目して実験を行った。GODの触媒作用により発生する過酸化水素を、種々の濃度のNA-DexとCMD混合水溶液(過酸化水素、NA-DexとCMDのモル比は一定)に添加すると、イオンコンプレックス形成の指標となる500nmの透過率は一定のラグタイムの後に減少した後に再度増加した。このことは、イオンコンプレックスの形成・解離が自律的に制御されていることを示していた。このとき濃度の増大に伴っての透過率の最小値は小さくなる傾向を示した。このことは、NA部位が還元型から酸化型に置換する速度は濃度に依存しないが、その後のイオンコンプレックス形成は水溶液中の酸化型NA-DexとCMDとの衝突確率に依存していることを示唆していた。また、NA-DexとCMDの濃度を一定にして水溶液に添加する過酸化水素濃度を増大させると、ラグタイムが短くなる傾向がみられたが、透過率が減少する挙動が同じであった。このことは、過酸化水素とNA部位との衝突確率が過酸化水素濃度の増大に伴い大きくなり、結果としてNA部位の酸化速度が大きくなったことを示唆していた。このように、材料の濃度からイオンコンプレックス形成速度、過酸化水素濃度からNA部位の酸化速度を制御可能であることが明らかとなった。昨年度の研究成果から、NA-DexとCMDの水溶液中に添加するDex濃度を変化させると、Dexの濃度に伴って、Dexの酵素分解物(オリゴ糖)を基質としたGOD触媒による過酸化水素の生成量を制御できることがわかっている。このことから、Dex,NA-Dex及びCMD存在下において、これらの濃度やモル比によりDex鎖の酵素分解に伴うイオンコンプレックス形成・解離を任意に制御できるものと考えられる。以上、自らの分解産物を利用してイオンコンプレックス形成と解離による自律制御型生分解性ヒドロゲルの基本設計を確立した。
紡錘体に局在するSrc制御配列を持つ新規蛋白質p38の機能解析

1.p38cDNAのクローニングと構造解析。単クローン抗体(C28)カラムを用い間期ラット細胞核よりp38を精製した。精製p38の8個のペプチドのアミノ酸配列からの情報をもとに,p38cDNAの全長をラット正常細胞cDNAライブラリーからクローニングすることに成功した。p38の全長cDNAのin vitro転写/翻訳系で作られた産物の分子量とin vivoの分子量とが一致した。ラットp38全長cDNAは325個のアミノ酸からなる分子量3万5千の蛋白質をコードし,N末端側にC28のエピト-ブ、チロシンキナーゼとLIMセリンキ-ナゼのそれぞれに特異的触媒部位との短い相補性部位、3箇所のプロリン残基に富んだ領域、hnRNPやSam68などのRNA結合蛋白質に最近見つかった新規の核移行シグナル(PPXXR)、まん中からC末端は機能不明の領域からなる。2つのプロリンリッチドメインにはcdc2とMAPKによるリン酸部位(PXS/TP).C末端にはチロシンリン酸化部位が存在する。DNAデータベース検索から、p38は機能未知の蛋白質でヒトから酵母までホモログが存在した。ホモログ間で最もよく保存されている領域が二箇所あり、前述の核移行シグナルを含む領域とまん中からC末端に少し入った領域である。2.in vitro転写/翻訳産物を用いたp38の機能解析。(1)p38はチュブリンを高率良くチロシンリン酸化するキナーゼ活性を示した。(2)はp38はアフリカツメガエルのM期抽出液や精製cdc2によりリン酸化され、C28との反応性を消失した。このことはp38がcdc2でリン酸化により大きな構造変換したこと意味する。従って、p38がラット正常細胞のM期前期・中期にC28で検出されないことは、cdc2によるリン酸化による為と理解できる。実際、M期前期抽出液をカルシニューリンで処置するとp38が検出され、カルシニューリン特異的阻害剤で抑制された。cdc2が不活性化される後期にp38が検出されるにはカルシニューリンによる脱リン酸化が必要なことを示唆する。(3)p38はSrc蛋白質のSH3ドメインと結合することがウエスト・ウエスターン法により明らかとなった。現在、p38のSrc蛋白質との結合部位の同定、細胞内での会合、会合による双方のキナーゼ活性への影響などの検討を行っている。3.Src蛋白質の紡錘体結合部位と結合蛋白質の同定。(1)紡錘体との結合性が最も強かったFynのGST融合蛋白質と単離紡錘体との結合実験から、紡錘体との結合にはSH3ドメインが必須だった。またc-Srcも同様だった。(2)Fyn-SH3が結合する紡錘体蛋白質として68K蛋白質をウエスト・ウエスターン法により検出した。68Kは活性型Src蛋白質とM期前期に結合したチロシンリン酸化されるRNA結合蛋白質Sam68とimmunodepletionにより同定した。紡錘体画分にあるSam68はチロシンリン酸化されていた。以上の結果より、活性型Src蛋白質はSam68と相互作用して紡錘体と結合し染色体分配に関与すつ可能性が示唆された。(Mol.Biol.Cell.submitted)1.p38cDNAのクローニングと構造解析。

(3)p38はSrc蛋白質のSH3ドメインと結合することがウエスト・ウエスターン法により明らかとなった。現在、p38のSrc蛋白質との結合部位の同定、細胞内での会合、会合による双方のキナーゼ活性への影響などの検討を行っている。3.Src蛋白質の紡錘体結合部位と結合蛋白質の同定。(1)紡錘体との結合性が最も強かったFynのGST融合蛋白質と単離紡錘体との結合実験から、紡錘体との結合にはSH3ドメインが必須だった。またc-Srcも同様だった。(2)Fyn-SH3が結合する紡錘体蛋白質として68K蛋白質をウエスト・ウエスターン法により検出した。68Kは活性型Src蛋白質とM期前期に結合したチロシンリン酸化されるRNA結合蛋白質Sam68とimmunodepletionにより同定した。紡錘体画分にあるSam68はチロシンリン酸化されていた。以上の結果より、活性型Src蛋白質はSam68と相互作用して紡錘体と結合し染色体分配に関与すつ可能性が示唆された。(Mol.Biol.Cell.submitted)
地域福祉とまちづくりの融合における中間スペースの構造に関する研究

本研究では、地域福祉とまちづくりが融合し相乗的に進む媒介領域(中間スペース)を仮説的に設定し、その媒介メカニズムを明らかにすることを目的としている。最終年度の研究実績として、大きく3つを示す。第1に、媒介領域を担う組織として、自治体行政のなかで形成される「地域福祉行政」という新たな組織体制のメカニズム(職員の専門性確保、地域福祉計画を通じた体制整備、行政改革への貢献・促進等)を示した(平野・朴『日本の地域福祉』第32巻)。なお、その形成に関連して、自治体職員による人材養成のプロセスを明らかにした(朴他3名『日本福祉大学社会福祉論集』第140号)。第2に、媒介領域の主要メカニズムとして、コミュニティワークの機能に着目した研究を推進し、その人材養成におけるリフレクションのメカニズムの可能性を提示した(朴・平野『ニューズレター:福祉社会の開発・政策研究』9号・特集号等)。上記から、今後の研究の展開として、媒介領域を担う具体的な組織や人材に関するさらなる研究の必要性が展望される。本研究では、地域福祉とまちづくりが融合し相乗的に進む媒介領域を仮説的に設定し(中間スペース)、その媒介メカニズムを明らかにすることを目的としている。媒介領域として、行政や専門職・住民等が参加する地域福祉計画は、地域福祉からまちづくりに向かう中間スペースを構築する代表的なものとして取り上げられる。地域福祉計画による場の形成に関しては、その場に参加してきた当事者の住民リーダー(研究協力者)の目線に着目した研究を進め、学会報告とともに論文化作業を進めた(2017年5月掲載予定)。愛知県高浜市フィールド研究を通しては、地域福祉計画策定という非日常的住民参加体制がまちづくり協議会という日常的住民参加体制へと展開されることに注目し、行政主導から住民主導へという「縦断的媒介」の生成とともに、まちづくり型福祉という「横断的媒介」が展開される可能性を明らかにした(朴・平野『地域共生の開発福祉』第8章)。大阪府箕面市北芝地区フィールド研究を通しては、まちづくりから地域福祉へと向かう融合と関連して、地域自立に向けた地元運営という「コミュニティマネジメント」による中間的媒介スペースの形成メカニズムを示す(朴『地域共生の開発福祉』第9章)。なお、研究協力者や研究分担者が現地でともにフィールドワークを実施し意見を交わす現地研究会(メタ現場)が実現されている(高知県土佐町、大阪府北芝地区等)。さらに、行政・社協・NPO等との研究会を通して、新たな研究フィールドの開拓も模索されている。まちづくりから地域福祉へ向かう融合、地域福祉からまちづくりへ向かう融合といった研究の枠組みに沿って研究分担体制がつくられた。研究の組織化によって、フィールドワーク・研究会に研究代表者・研究分担者がともに参加し、現地の実践者を交えた協議や議論を進めることができた。なお、本や論文などを通して、その成果の発信作業も進められている。本研究では、地域福祉とまちづくりが融合し相乗的に進む媒介領域を仮説的に「中間スペース」と設定し、その媒介メカニズムを明らかにすることを目的としている。近年、その媒介領域を進める福祉政策の動向は著しく、本研究では韓国ソウル市における福祉政策の体系に注目し、「福祉生態系の構築」という市政策の分析を通じて、福祉とまちづくりの協働を促進する地域福祉政策の枠組みとして、「コミュニティづくりによる媒介空間の形成」(横断的・縦断的媒介が機能するプロセス)というメカニズムを明らかにした(朴・平野『日本の地域福祉』第31巻)。こうした媒介メカニズムにおいて、コミュニティづくりの実現が重要な要素であり、その推進方法として、「コミュニティ組織化」が新たに着目される。その点で、現場実践者の長年の体験がまとめられた、韓国住民教育院のコミュニティ組織化の方法論を、日本の地域福祉推進に合わせたものとして編訳した(平野・穂坂・朴編訳『地域アクションのちから』)。コミュニティ組織化の担い手づくりを含めて、媒介を具体化できる体制としては、社会福祉協議会のような中間組織を取り上げることができる。媒介空間の形成にはワーカー個人ではなく、組織的な推進が求められるということから、海外の中間組織(韓国の社会福祉館)との相対化を通じて、媒介領域を担える組織体制について示唆した(朴『日本福祉大学社会福祉論集』第138号)。なお、高知県でのアクションリサーチをまとめる(平野他3名『日本福祉大学社会福祉論集』第137号)とともに、名古屋市社協職員による実践の振り返りを支援し(吉川他7名、第31回日本地域福祉学会自由研究発表)、本研究の研究方法としての「メタ現場」の可能性も検討した。福祉とまちづくりの中間スペースのメカニズムについて、自治体の政策分析を通じて、本研究が示す横断的媒介機能や縦断的媒介機能をコミュニティづくりのプロセスとして発信することができた(学術論文)。なお、メカニズムと関連した担い手に注目し、中間組織の研究を進めることができているし、具体的な推進方法としてのコミュニティ組織化の提示を試みることができている。

第2に、媒介領域の主要メカニズムとして、コミュニティワークの機能に着目した研究を推進し、その人材養成におけるリフレクションのメカニズムの可能性を提示した(朴・平野『ニューズレター:福祉社会の開発・政策研究』9号・特集号等)。上記から、今後の研究の展開として、媒介領域を担う具体的な組織や人材に関するさらなる研究の必要性が展望される。(1)中間スペースの媒介機能の現地調査:中間スペースの要素となる場・組織・人が連動し地域福祉とまひづくりを融合させるプロセスの精緻化を図る。(2)現地報告会:研究成果の報告会を現地で実施し、より多様な分析視点を取り入れた議論を進めると同時に、研究成果を現場には発信しフィードバックする。(3)海外調査及び研究会の開催:海外フィールド(主に韓国)での媒介事例を調査し比較検討を進めることで、本研究を深めると同時に普遍化の可能性を探る。(4)全体研究会の開催:さまざまな現地調査から得られた知見を共有し、本研究の仮説的枠組みの横断的媒介機能(地域福祉とまちづくり)と縦断的媒介機能(地域・住民と事業・政策)が連動するメカニズムの究明に臨む。(5)地域福祉や地域づくりをめぐった新たなな動向(地域力強化検討会報告や地域包括システムなど)に注目しつつ、中間スペースの媒介メカニズムとの関連性に注目する。・中間スペースの媒介機能の精緻化:中間スペースの要素となる場・組織・人が連動し、地域福祉とまちづくりを融合させるプロセスの精緻化を継続的に進める。・研究会の開催:本研究の最終年度であり、研究のまとめ作業を視野に入れて、研究会を進める。・現地での研究の場を設定:研究成果の報告も含めて、現地での研究の場を設定し、現場の多様な分析視点を取り入れた意見交換や議論を進める。それによって、研究と現場実践との好循環の生成を期待する「メタ現場」の可能性も継続的に検討していく。・海外の調査や研究会等:海外フィールドワーク(主に韓国)とともに、継続的に比較検討を進め、本研究の普遍化の可能性について探る。初年度では、研究分担者の役割等の研究体制組織化や研究の分析枠組みの明確化が優先されたため、フィールドワークによる旅費申請額が少なかった。・理由)本研究の初年度において、研究体制組織化や分析枠組みの明確化が優先されたため、旅費申請額が少なく、予算額との差額が生じていた。その金額を今年度の旅費に当てて使用したが、次年度使用額が生じている。・使用計画)次年度は研究の最終年度であり、研究のまとめ作業が必要となっている。その一環として、本研究の融合メカニズムにおいての担い手となる人材養成と関連して、コミュニティ組織化の学習・トレーニングについても研究を進める予定である。こうした作業に次年度使用額を用いる。研究分担体制に基づいて活発なフィールドワークが予定されている。
出土水浸木製品に対する超臨界CO2を用いた新しい文化財保存法

出土木材は,水浸中に組織中のセルコールが加水分解されるため,非常に脆い構造になっており,保存のためには補強と乾燥の両者が必須である。現法(主流)は,出土試料をPEG水溶液に浸漬させ,順次高濃度化させることで,木組織内の水をPEG水溶液と置換させ(含浸過程)、その後に自然乾燥あるいは真空凍結乾燥を行って水分を除去するものである.本研究は,この乾燥に対して超臨界流体を適用すれば界面応力を抑制でき結果的に収縮なしの乾燥が可能であること,ならびに高拡散性の超臨界流体を利用することによる含浸過程での時間短縮を期待したものである。昨年度は,通常のPEG/糖アルコール含浸法で処理した木製品の脱溶媒へ超臨界CO2を適用した場合について実験を行い,寸法変化は測定5ヶ所においていずれも収縮が0.5%以下の良好な結果を得た。しかし,電子顕微鏡で観察したところ、マンニトールは木組織まで完全には入っていない。その原因としては,含浸時間が十分ではない状態でエタノールと親和性の高いCO2の導入により表面付近でマンニトールが析出したためと考えられた。本年度は,エタノールにもある程度の親和性のあるPEGを主対象として,気液飽和状態(低圧)のCO2含浸+乾燥実験を実施した。まずPEG水溶液を作成し,それに木材を含浸させ,次にエタノール溶液浸漬させ,溶媒置換を行う。ついで超臨界抽出により完全な乾燥を行う手順を採用した。PEG4000を用いた実験では,試料濃度,含浸時間,含浸温度,圧力を変化させたところ,いずれも木組織表面部分へのPEG4000分子の進入は確認されたが,内部までは拡散していない状態であった。そこで,この原因が,PEG4000分子の拡散性とエタノールへの低い溶解度にあると推察し,より低分子量のPEG400およびPEG500を共溶媒としての効果を期待して併用したところ,条件によっては木組織の内部まで完全ではないが,一部PEG分子が確認され,PEG混合の有効性が示唆された。永い間水に浸った状態にあった出土木製品は,当時の生活などを知り得る重要な文化財であり,出土したときの状態で保存される必要がある.現在の保存処理の主流は,まず出土試料を順次高濃度のPEG水溶液に浸漬させることで木組織内の水をPEG水溶液と置換させ(含浸過程)、その後に自然乾燥あるいは真空凍結乾燥を行って水分を除去するものである.本法は,汎用性も高いが非常に時間がかかり、また処理中に寸法変化が微小ながら避けられない.この乾燥に対して超臨界流体を適用すれば界面応力を抑制でき結果的に収縮なしの乾燥が可能であることは確認されている.一方、含浸過程での時間は、高分子であるPEGを水相中で拡散させるために避けられない問題であり、ここに高拡散性の超臨界流体を利用すれば時間短縮が期待できる。本研究は,保存処理の含浸過程+乾燥過程に、共通して超臨界CO2の溶媒特性が利用できないか否かを検討することが目的である。本年度は,まず通常含浸法で処理した木製品の脱溶媒へ超臨界CO2を適用した場合について実験を行った。実験では、試料(数cm角)をマンニトール水溶液20%に含浸し、エタノールで置換後、CO2を加圧導入し、40°C・10MPa・12日放置後6h流通(3L(STP)/Min)させ、減圧した。その時の寸法変化は測定5ヶ所においていずれも収縮が0.5%以下の良好な結果を得た。しかし,電子顕微鏡で観察したところ、マンニトール結晶(20μm程度)は木組織まで完全には入っておらず、部分的に結晶化している状態であった。これは,含浸時間が十分ではない状態でエタノールと親和性の高いCO2の導入により表面付近でマンニトールが析出したためと考えられる。そこで,次にマンニトールのエタノール溶液に試料木製品を含浸させ,気液飽和状態(低圧)のCO2を導入し,含浸の高速化を狙った実験を実施・検討中である。

PEG4000を用いた実験では,試料濃度,含浸時間,含浸温度,圧力を変化させたところ,いずれも木組織表面部分へのPEG4000分子の進入は確認されたが,内部までは拡散していない状態であった。そこで,この原因が,PEG4000分子の拡散性とエタノールへの低い溶解度にあると推察し,より低分子量のPEG400およびPEG500を共溶媒としての効果を期待して併用したところ,条件によっては木組織の内部まで完全ではないが,一部PEG分子が確認され,PEG混合の有効性が示唆された。
保管PCB廃棄物および非意図的生成PCBの分析法国際規格の提案

本研究では、廃棄物関連試料の試料特性を考慮したPCB分析法国際規格の提案を目的として、第一に、既存の廃棄物関連試料中PCB分析規格について文献調査を行い、実際に試料分析を試みることで、規格の有用性および起こりうる問題点等について考察した。第二に、廃棄物関連試料の試料特性に着目し、大量に混在する妨害物質と、分析対象物であるPCBの含有率の低さから、簡易分析法開発が非常に難しいとされている低濃度PCB汚染油の試料特性の把握を行った。第三に、特異的同族体パターンを持つために欧州主流のHRGC/ECDを用いた主要異性体分析法が適用できない非意図的生成PCBの簡易分析法の確立を目指した。研究の結果、既存のPCB分析法では廃棄物関連試料中のPCB濃度を低く見積もる可能性があることが明らかとなった。そこで、多種多様な廃棄物関連試料中のPCB分析をHRGC/HRMSを用いて行い、各試料の試料特性を明らかにし、いずれの試料にも対応できる新たな主要異性体分析法を確立し、原著論文としてChemosphereに発表した。なお、このとき同時に行なった製品PCBであるChlorofenの全異性体定量分析結果は、これまでに研究報告のない貴重なデータとしてBromatologia i Chemia Toksykologicznaに発表した。また、これまで明らかとなっていなかった非意図的生成PCBの試料特性を得るべく実験燃焼炉内ガスに含まれるPCBの詳細な全異性体定性定量分析を行った。得られた結果を原著論文としてChemosphereに発表した。さらに、これまで研究例の無かった鋳物工場からの廃棄物試料中PCBについて研究した。ここで得られた成果は原著論文としてまとめ、におい・かおり環境学会誌へ投稿中である。本研究は、「廃棄物関連試料中のPCB定量分析に関わる既存分析法の適用性について考察すること」および「より簡易なPCB分析法を開発し国際規格として提案すること」を目的としている。そこで、研究初年度である本年度は、「廃棄物関連試料のPCB定量分析法の調査・検討」および「排ガス中のPCB全異性体分析」を行った。具体的には、「廃棄物関連試料のPCB定量分析法の調査・検討」として、低濃度PCB汚染油および燃焼排ガスのPCB定量分析に関するISO規格、CEN規格、JIS規格等を収集・翻訳・整理した。また、調べた各分析法に従って、PCB解体洗浄施設内作業環境大気やPCB汚染シーラント等の実試料に含まれているPCB全異性体定量分析を行い、それぞれの分析法で得られる分析結果を比較考察した。得られた結果から、廃棄物関連試料の試料特性を考慮した新規分析法として「PCB dual method」を開発し、論文1報(Chemosphere,67,1838-1851,2007)にまとめた。また、「排ガス中のPCB全異性体分析」としては、これまで研究例が無く詳細が不明であった焼却炉内部でのPCB非意図的生成反応に関する新たな知見を得るべく、RDFおよびASRの燃焼実験を行い、焼却炉内の各工程(キルン出口・バグフィルター入口・バグフィルター出口・スクラバー出口)からサンプリングした燃焼ガス中のPCBを定量分析した。その結果、非意図的生成PCBは、キルン内で生成されやすいことが明らかとなった。また、HRGC/HRMSを用いたPCB全異性体定量分析結果から、PCB各異性体の異性体構造が、非意図的な生成されやすさ、ないし、燃焼分解されやすさに関係していることが明らかとなった。得られた知見は、論文1報(Chemosphere,67,1383-1393,2007)にまとめた。
睡眠負債による認知機能低下の神経機構に関する研究

サルに約24時間の断眠負荷を与え、脳機能への影響を調べるために、認知課題における行動的解析及びポジトロンエミッショントモグラフィー(PET)法を用いた非侵襲の脳機能イメージングによる解析を行った。認知行動課題における行動的解析では、視覚誘導性の単純反応課題(単純視覚反応課題のひとつで、目の前に置かれたモニターに提示される視覚刺激の左右の位置に対応し、モニターの下に配置された2つのレバーを押し分ける課題)の連続試行による反応時間(反応潜時、レバー間の移動運動時間、次の試行を始めるまでの待機時間)の変化を測定した。その結果、5頭のサルにおいて、断眠前後の行動を解析した結果、課題の正解率は断眠の影響を受けなかった。しかし、個体間のばらつきは多かったものの、すべてのサルにおいて反応時間の遅延が認められた。また、反応時間の詳細な解析によって視覚認知機能よりもむしろ、意欲を維持する精神機能が低下することが明らかになった。PETを用いて、断眠前後の脳内のGABA_A受容体の結合を調べたところ、断眠後に海馬、扁桃体、前帯状回など辺縁系において、アルファ5サブユニットを含むGABA_A受容体の結合活性の増加が認められた。さらに、各個体で認められた反応時間の遅延の度合いとこのGABA_A受容体の結合の変化との相関を解析したところ、反応時間の遅延と視床における結合活性との間に有意な正の相関関係があることが明らかになった。サルに約24時間の断眠負荷を与え、認知機能への影響を検討した。認知機能の測定には、視覚誘導性の単純反応課題の連続試行を用いた。単純視覚反応課題の連続試行では、モニターに提示された視覚刺激の左右の位置に対応し、モニターの下に配置された2つのレバーを押し分ける。この課題を100%の正解率でできるまで訓練した後もさらに数ヶ月にわたって習熟させる。同一セッションでは、同じペアが左右ランダムに提示され、図形が提示されてからレバーを押すまでの時間をパソコンにon-lineで取り込み、「反応時間」として記録した。試行はサルが自主的に自分のテンポで行うものとし、100回、サルに自発的に連続試行させた際の反応時間の経時変化を、i)反応潜時、ii)レバー間の移動運動時間、iii)次の試行を始めるまでの待機時間、の三つに分類し解析した。4頭のサルにおいて、断眠前後の行動を解析した結果、課題の正解率は断眠の影響を受けなかった。しかし、個体間のばらつきは多かったものの、反応時間は課題開始直後の初期値が有意に遅延するとともに、経時変化の傾きにも有意な増大が認められた。経時変化の詳細な解析では、反応潜時にはほとんど影響はなく、レバー間の移動運動時間や次の試行を始めるまでの待機時間がより遅れていることが明らかになった。すなわち、24時間の断眠では、視覚認知機能よりもむしろ、やる気を維持する精神機能が低下することを明らかにした。

PETを用いて、断眠前後の脳内のGABAA受容体の結合を調べたところ、断眠後に海馬、扁桃体、前帯状回など辺縁系において、アルファ5サブユニットを含むGABAA受容体の結合活性の増加が認められた。さらに、各個体で認められた反応時間の遅延の度合いとこのGABAA受容体の結合の変化との相関を解析したところ、反応時間の遅延と視床における結合活性との間に有意な正の相関関係があることが明らかになった。
住まいの屋外空間における生活者によるデザインの実態とプロセスの研究

本研究では、庶民の生活における住まいの屋外空間を対象に、空間構成、意匠、使用方法、住意識、時代的変遷を捉え、そのデザインプロセスと実態について解明していく。デザインの専門家が関わっていない生活空間に対し、生活者のデザインをデザインの系譜に位置付けることを目的としている。文献調査に加え、実測や聞き取りなどの手法を用いた実踏調査により事例収集を行う。長い時間をかけて経験則から生み出された、その生活者によるデザインを評価し、学ぶことで、文化財の活用やこれからの生活に資するデザイン研究を目指す。本研究で明らかにする課題は、1実測調査及び聞き取り調査による実態の把握、事例収集、2資料文献調査による事例収集、31、2を踏まえた生活者によるデザインプロセスの検証である。既に申請者は基礎研究として、埼玉県、茨城県、福島県、和歌山県、石川県、兵庫県の住まいの屋外空間を調査し、実態とデザインプロセスを検証している。その基礎研究を基にさらに実測調査を行い、聞き取り調査によって、生活者のデザインの条件とそのプロセスを明らかにする。また、研究資料など文献による事例収集を行う。当初の計画どおりに研究が進まない時などの対応としては、文献調査を行いまずは広範な事例収集とデザイン分析を優先する。平成30年度は、基礎調査を行なっている調査地である福島県および和歌山県の聞き取り調査と共に、資料収集などの研究環境の整備や追加調査の為の資料収集や調査対象となる住まいの選定を行った。主に上記1の聞き取り調査による実態の把握、事例収集と2を中心的に行った。当初の計画どおりに研究が進まなかったため、文献調査を行い、まずは広範な事例収集とデザイン分析を優先とした。計画通りに進まなかった主な理由として、本研究課題にて予定している住まいにおける屋外空間の実測と聞き取りについて、平成30年度に予定していた一部調査対象者との都合が合わなかった為、また、実測調査について申請時には光波測距儀の使用や平板測量による実測およびCADによる図面作成を想定していたが、庭園における実測技術研究の現状を鑑みドローンを使用した空中測量およびスキャンによるデータの取り込みへ変更を検討を行っていた為、該当期間は聞き取り調査が可能な地域の予備調査にとどまり、実測および図面作成は次年度以降とした。平成30年度に引き続き、1実測調査及び聞き取り調査による実態の把握、事例収集、2資料文献調査による事例収集、31、2を踏まえた生活者によるデザインプロセスの検証を行なう。調査対象者との都合が合わなかった場合などは文献調査による広範な事例収集とデザイン分析を行う。また、1の実測調査について、庭園実測の専門家に技術的な助言をうけ実測調査を遂行する予定である。次年度使用額が生じた理由として、平成30年度に予定していた埼玉県、茨城県の聞き取り調査と福島県、茨城県、埼玉県の実測調査を行わず、調査対象者と都合のついた令和元年度に予定していた和歌山県、兵庫県の予備調査を行った為である。

令和元年度は平成30年度に行わなかった聞き取りおよび実測調査と令和元年度に予定していた和歌山県、兵庫県の実測調査を行う予定であり、それら地域への旅費として使用する。また、調査対象者の都合等により調査がうまく進まなかった場合は文献調査を行い、まずは広範な事例収集とデザイン分析を優先する為、消耗品費による書籍購入を行う。また、実測調査について庭園実測の専門家に技術的な助言をうけ実測調査を遂行する予定であり、実測技術の変更により不要となる人件費・謝金は実測機器などの備品購入費として使用予定である。
水辺環境の緑化・修復に関する植生生態工学的基礎研究

平成4-6年度における現地調査資料を整理し、その成果を下記の2報告にまとめた。1.日本の主要河川における植物群落とその配分(奥田)。水辺環境のなかで、河辺における植物群落の研究は、水辺の緑化・修復に対し重要である。河辺の植物群落は河川の形状によって複雑な組成と配分を示すため様々なケースにおいて現状調査が必要である。本研究では日本列島の15河川の調査結果から42の群落単位を抽出した。さらに、各河川の群落配分のタイプをまとめた。常に洪水の影響を受け、砂礫の堆積する河川では、生育立地は強く乾燥し、栄養塩類の保持も困難な状態にあるため、乾燥に耐えられる群落で構成される。一方、河川の下流域では洲の大部分は一般にシルト質の土壌で構成され、湿性立地に耐えられる植物群落で占められる。このような植生配分を示す河川は、流域の地質がローム質土壌の卓越する場合に起こり、運搬堆積された土砂が排水不良の環境を形成する結果と考えられる。さらに、河川敷に池沼が形成されている場合には、自然のビオトープを形成し、多様性の高い水辺生態系に寄与している。2.河原植生の保全・管理に係わる群植物社会学的研究-相模川における事例(大野)。植生景観は地域の生態系の基本的な単位である。本研究では相模川において、群植物社会学的な解析手法により、河原植生を幾つかの群落複合体に分類した。さらに、それらの生態的特徴を、植生自然度と群落数を基礎に判定した。これらの報告は植生学の分野では基礎的研究を主体としているが、景観形成技術に関する生態工学的な立場からの応用的な特色をもつ考察が加えられている。また、技術的には都市近郊緑地や都市環境の整備等、都市計画の分野にも深い係わりを持ち、特に水辺景観と生態系の保全を重視し、植生を用いた水辺景観の管理、護岸形成、貯水池や遊水池の緑化計画、低湿地の樹林形成や修景などに直接役立てることが出来る。水辺環境の緑化・修復に関し、沖積地の植生の諸資料の収集と現況調査を関東地方の利根川、荒川、那珂川、多摩川、相模川の低地部を中心に行った。加えて、東北南部から近畿地方の主要な河川の冠水域の植生調査資料を得て比較検討が行われた。調査河川は北より、北上川とその支流の雫石川、名取川、阿武隈川、天竜川、矢作川、木曽川、淀川、紀ノ川などである。各調査河川では、自然度の高い地区をそれぞれ12か所見いだすことができた。河川の中流から下流にかけて、粘土質土壌が厚く堆積する沖積低地での冠水植生は、おもにジャヤナギ、アカメヤナギ、カワヤナギ、タチヤナギ、イヌコリヤナギなどの夏緑広葉樹で構成される低木林や高木林と、オギ、クサヨシ、ヨシ、セイコノヨシなどの禾本草原で成り立っていた。また、下流部まで硬質の天竜川では、砂質土壌上にコゴメヤナギ林とツルヨシ、チガヤなどの草原が特徴的であった。さらに山地渓谷部の植生として谷川岳山麓では、これまで未調査であったユビソヤナギ林の植生調査資料を得ることができた。以上の結果、河川敷の植生は土壌的環境によって構成する群落の組み合わせが異なり、さらに、生育地の状態の多様性が数多くの群落を成立させ、多様な形態、構造を示すことが明らかになった。このことは、生態系の多様性を維持する主要な条件である。

なお、河辺の緑化や修復に関しては、これらの群落を構成する植物の中から植栽適種が選定されるべきである。貯水ダムの緑化の現地調査として利根川支流と猪名川流域で緑化の現状を調べ、イタチハギ、タチヤナギなどの植栽結果や表層土壌の還元によるアカメガシワを主とする高木林の緑化の資料を得ることができた。さらに、都市河川における水辺の現況調査として、主に多摩川において近自然型工法による護岸について調査することができた。前年度に引き続き河川の沖積地の現地植生調査資料の集積に努めた。本年度の調査は本州中部の日本海側に位置する信濃川、最上川及び阿賀野川の流域を重点域とし、さらに太平洋側に位置する富士川(支流の笛吹川を含む)、豊川や関東地方の相模川、引地川、多摩川、那珂川、利根川(渡良瀬川)等において、随時行われた。信濃川と最上川の流域では、多様な植物群落で構成される良好な地区がおもに中流域に数カ所ずつ見いだされた。各地区の主要な植物群落としては、日本海側に分布するシロヤナギの優占する河畔林が特徴的であり、さらにオギ、ツルヨシ、カワラハハコ、クログワイ、エゾノサヤヌカグサ、ヤナギタデなどの草本群落を確認した。富士川本流においては釜無川(山梨県)の信玄堤を調査し、急流河川の護岸のあり方について考察した。低地部の遊水地における植生復元、特に水辺環境におけるビオトープ形成については、神奈川県引地川の大庭における調査によって有力な基礎資料が得られた。本地では遊水地造成後数年の間にヨシ、サンカクイ、コガマ、ヒメガマなどの代表的な湿原植物が侵入して群落を形成しており、またこれらに加え、タコノアシやミゾコウジュなどの絶滅を危惧される種も確認し、水湿地における遺伝子源の保護についての知見が得られた。次年度にはわが国における水辺植生を体系化し、生態工学的な研究をもとに緑化・修復についての具体的なプロセスを決定し、水辺環境の創造について総括する予定である。本年度の現地調査は狩野川、神通川、庄川、江ノ川、利根川において行われた。狩野川の河口付近には塩沼地植生のシオクグ群落がみられた。中流域にはオギ群集、メダケ群集、ジャヤナギ-アカメヤナギ群集などが生育していた。修善寺付近から上流には河川敷は狭まり、河川敷の大部分はツルヨシ群集で占められ、斜面部にはケヤキ群落が発達していた。さらに、本川の支流で富士山からの伏流水による柿田川の湧水地植生が調査された。柿田川の清流には、稀少植物であるミシマバイカモが群落を形成し、さらに、セキショウモ、エビモなどのヒルムシロクラスの特徴的な群落が確認された。神通川および庄川の上流部ではネコヤナギ群集、ツルヨシ群集などが生育していた。また中流部では礫原が広がり、全般的に植生は疎らで、おもにカワラハハコを主とする乾性立地の草本植生で占められていた。下流部ではタチヤナギ群集の他,ヨシ群落,オギ群集が分布していた。江ノ川では、三次付近の馬洗川との合流付近で調査が行われ、ジャヤナギ-アカメヤナギ群集、ネコヤナギ群集、ツルヨシ群集、オギ群集、オオクサキビ-ヤナギタデ群集など、変化のある植生域の存在が確認された。利根川では、沼田付近や老神温泉付近にコゴメヤナギの小林分が点在するが、河道の変化が激しいため河辺植生の発達域は一般に狭い。しかし、上流域の片品川流域ではツルヨシ群集を主に、タチヤナギ群集、ヒメヤシャブシ群落、サワグルミ群落など変化のある群落が確認された。
微分ガロア・グルポイドの可積分性とパルヴェ方程式への応用

微分方程式のガロア理論と付随する葉層構造のガロア理論の関係は、微分体の拡大の観点から梅村浩教授により研究されているが、これを微分方程式の観点から研究し両者の関係を明らかにすることが目的の一つである。一方、パンルヴェ方程式のガロア理論の観点からの研究は日本で盛んに研究されているが、ここでも微分グルポイドの視点は有効であると期待される。例えば、パンルヴェ方程式の既約性について新しい証明を得ることを目標の一つとしている。前者が微分ガロア・グルポイドの可積分性に関する研究であり、後者がそのパンルヴェ方程式への応用である。これら2つの研究は今のところ独立に並行して遂行する。第一の研究課題が進展すれば、その第二の課題への適用が可能となり、ともに発展が期待できる。具体的にまず考察すべきは以下の視点である。すなわち、非線型微分方程式のガロア理論においては、微分体の拡大と微分方程式の特殊解との関係を確立することが肝要であり、そのときの鍵となるのが付随する葉層構造のガロア理論である。分担者の今回の滞在予定期間は当初一年であったが、2ヶ月ほど延長し上記研究目的に挙げた研究を遂行した。目標の一つは、微分方程式のすべての解を含む微分体を構成するであるが、これはすぐ上に述べた付随する葉層構造の完全第一積分を含む微分体を通して行われるものである。パンルヴェ方程式の既約性について、ガロア・グルポイドを用いるやり方はもとのパンルヴェ自身が考察したアイデアに近いものであるので、何とか完成したい。とりわけ、パンルヴェ方程式に関するデュラックの予想についての研究はじゅうようであるからこれを遂行した。日本各地の研究者との交流は重要であるから、引き続き積極的に行った。また、得られた成果は部分的なものであったとしても研究会などで発表し、これはさらなる発展に資するものと期待している。そのためには他機関の研究者との交流に取り組み、研究打ち合わせを行った。海外の研究集会にも参加し、研究成果を公表した。また、研究代表者がパンルヴェ方程式に関する若手研究者を中心とする研究グループの構築を図っているのでこれに協力したが、今後とも協力するつもりである。微分方程式のガロア理論と付随する葉層構造のガロア理論の関係を微分方程式の観点から研究し両者の関係を明らかにすることが、目的の一つである。この間パンルヴェ方程式への応用については、上記の既約性の新しい証明に取り組んだ。具体的なテーマとして、上述のように、微分体の拡大の観点からの関係付けから微分方程式の観点での関係付けを明らかにすること、また、パンルヴェ方程式の既約性に関するデュラックの仕事を見直すことから始めた。名古屋でのこの分野に関するシンポジウム、東京で行われた可積分系に関する国際研究集会に参加した。また、この分野においては名古屋大学の梅村浩教授が日本における第一人者であるので、同教授と集中的なディスカッションを行ったところである。

また、得られた成果は部分的なものであったとしても研究会などで発表し、これはさらなる発展に資するものと期待している。そのためには他機関の研究者との交流に取り組み、研究打ち合わせを行った。海外の研究集会にも参加し、研究成果を公表した。また、研究代表者がパンルヴェ方程式に関する若手研究者を中心とする研究グループの構築を図っているのでこれに協力したが、今後とも協力するつもりである。
超低周波磁歪超音波センサーを用いた線形化逆散乱解析法の開発と利用

本年度の主な研究業績をまとめると次のようになる.1.3次元線形化逆散乱解析法の非均質材料への拡張ここでは前年度の成果を用いてコンクリートと鉄筋界面の損傷域の再構成を試みた.土木構造物を構成するコンクリート等の非均質部材を評価対象とすることから,計測実験を行うにあたり非均質材料としてセメントペーストを用い,中に鉄筋を模擬した鋼棒を埋め込みその表面に界面損傷域を模擬した欠陥モデルを作成した.これらを用いて波形計測を行い,線形化逆戦乱解析法を適用した.その結果,ボルン逆散乱解析法,キルヒホフ逆散乱解析法の双方でセメントペースト供試体中に作成した欠陥モデル部の形状が再構成された.2.磁歪センサーの超低周波数域化と形状再構成法への適用セメントペースト製供試体を使用し,欠陥モデルから得られる散乱振幅データを取り出す.このためには被検査対象から得られる散乱波形を,リファレンス供試体からの波形を用いてデータ処理する必要があるが,磁歪センサー等の接触型のセンサーを使用した場合においても水浸法の場合と同様に供試体中央部に平面を有するリファレンス供試体より得られる参照波形を用いてデータ処理を行うことにより欠陥再構成用散乱振幅を得ることが可能である.平成13年度は以下の課題について研究を推進した.1.3次元線形化欠陥形状再構成法の基盤部の開発を行った.3次元の欠陥形状を再構成する逆散乱法を定式化し,供試体内に作成した人工欠陥からの散乱振幅を計測し,その測定した散乱振幅波形より供試体内の3次元欠陥形状を再構成できることを示した.2.100KHz磁歪センサーの開発と波形計測を行った.コンクリート構造物に適用する目的でフェライトの磁歪現象を利用した100KHz域磁歪センサーを製作した.そしてセメントペースト製試験体を用いて発生した超音波の測定を行い受信時間波形および周波特性について検討を行った.その結果,作成した磁歪センサーを用いた超音波の波形は,磁歪振動子本体の共振の影響により長時間振動が続く波形となることがわかった.今後製作した磁歪センサーを上述の線形逆散乱法に用いるためには広帯域な周波数特性を持つ必要がある.そのためこの共振を減少させ,広帯域な周波数特性を持つ波形をるため,以下の3つの方法を試みた.・フェライト製コアの一端に鉛片を取り付けてダンパーとする.・センサーのケーシング内をタングステン粉末を混ぜたエポキシ樹脂で充填し共振を抑える.・共振周波数100KHzの周波数成分を含まない50KHzの1周期のsin波で駆動する.その結果,磁歪センサーに鉛製ダンパーを取り付けることにより,ある程度共振を抑制することができることがわかった.このことより狭帯域の圧電型センサーと同程度の周波数特性を得ることができ,作成した磁歪センサーで超音波の送・受信が可能となった.本年度の主な研究業績をまとめると次のようになる.1.3次元線形化逆散乱解析法の非均質材料への拡張ここでは前年度の成果を用いてコンクリートと鉄筋界面の損傷域の再構成を試みた.土木構造物を構成するコンクリート等の非均質部材を評価対象とすることから,計測実験を行うにあたり非均質材料としてセメントペーストを用い,中に鉄筋を模擬した鋼棒を埋め込みその表面に界面損傷域を模擬した欠陥モデルを作成した.これらを用いて波形計測を行い,線形化逆戦乱解析法を適用した.その結果,ボルン逆散乱解析法,キルヒホフ逆散乱解析法の双方でセメントペースト供試体中に作成した欠陥モデル部の形状が再構成された.2.磁歪センサーの超低周波数域化と形状再構成法への適用セメントペースト製供試体を使用し,欠陥モデルから得られる散乱振幅データを取り出す.このためには被検査対象から得られる散乱波形を,リファレンス供試体からの波形を用いてデータ処理する必要があるが,磁歪センサー等の接触型のセンサーを使用した場合においても水浸法の場合と同様に供試体中央部に平面を有するリファレンス供試体より得られる参照波形を用いてデータ処理を行うことにより欠陥再構成用散乱振幅を得ることが可能である.