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新規発光・蛍光技術ソースの探索を目指した発光生物調査

世界中にはまだまだ未解明な生物発光現象があり、これらの解明が進めば新規発光・蛍光技術が確立できる。そこで、更なる新規発光・蛍光技術を生み出すことを目標に世界各地の発光生物の海外調査・収集を行う。調査はフィジー島、南米ブラジル、ベルギー、ニュージーランド、中国南部、ロシア及び国内で実施、発光ミミズ、星虫、クモヒトデ、発光貝ラチア、発光ゴカイ、発光甲虫などを研究対象とした。その結果、フィジー島のヒカリコメツキムシ、雲南省シャングリラ地方のホタル及び富山県の発光ゴカイのルシフェラーゼ遺伝子のクローニングに成功した。また、ブラジル産ヒカリコメツキムシの系統進化に関する知見を得た。新規発光・蛍光技術の確立、新規の生物発光・蛍光技術を創出するソース探索のため、世界各地の発光生物及びその共生微生物群を現地調査する。採取されたサンプルは、現地協力者の実験室にて遺伝子を抽出、或いは低分子化合物も抽出し、協力者の許諾のもと一部は現地の研究者に、一部は申請代表者の産総研に持ち帰り、知財確保、論文作成を目指す。本年度は、気候変動や現地協力者の状況に応じて4カ国(中国、ベルギー、フィジー、ブラジル)を中心に現地調査、研究打合せを行った。具体的には(1)平成23年6月下旬、研究代表者近江谷は中国雲南省昆明市で研究協力者の中国科学院昆明動物研究所のAndy Liang教授と打ち合わせを行い、同教授が発見した星虫の野外調査に関して平成24年6月下旬に行う事で調整を完了した。(2)平成24年8月上旬,共同研究者三谷はベルギーのルーベン大学Jerome Mallefet教授の実験室を訪問、発光クモヒトデの遺伝子の抽出作業を行い、同時にライブラリーの作成を行った。現在、ルシフェラーゼ遺伝子のクローニングを行っている。(3)平成23年12月、研究代表者近江谷、共同研究者二橋、研究協力者大場、三富氏らともにフィジー島を調査、南太平洋諸島では唯一フィジー島に生息するヒカリコメツキムシを採取、遺伝子抽出を行った。現在、三谷がライブラリーを作成し、ルシフェラーゼ遺伝子のクローニングに成功したことから今後、知財化、論文化を行う予定である。(4)平成24年3月に研究代表者近江谷はブラジルサンパウロ、国立サンクラロ大学Viviani教授を訪問、サンパウロ沿岸の海洋性発光生物に関して意見交換を行い、共同研究契約のもとサンパウロ周辺の発光生物を翌年度以降に調査することで合意した。本年度は、気候変動や現地協力者の状況に応じて2カ国(中国、ブラジル)及び海外との比較を行うことを目的に国内富山県魚津市を中心に現地調査、研究打合せを行った。具体的には、1平成25年8月29日ー9月2日、研究代表者近江谷は中国での研究協力者の中国科学院昆明動物研究所のAndy Liang教授とともに同教授が発見した発光甲虫の野外調査の一環として中国青海省黄河の源流域を調査した。本年度は予備調査として現地の森林の環境調査を行った。季節的には発光甲虫の採取は困難であったが、生息可能な地域であることを確認した。2平成25年9月30日ー10月2日まで上旬,共同研究者三谷と共に富山県魚津市にて魚津水族館の協力を得て発光ゴカイの採取を行った。発光ゴカイの遺伝子の抽出作業を行い、同時にライブラリーの作成を行った。3平成26年3月に研究代表者近江谷、共同研究者三谷、二橋でブラジルサンパウロ、国立サンカルロス大学Viviani教授を訪問、共同研究契約のもとサンパウロ周辺の発光生物を調査した。インターバル国立公園にて鉄道虫の採取に成功した。また、Viviani教授と共に発光甲虫の進化・拡散を探るため、ミトコンドリア遺伝子の解析を行った。本年度は、気候変動や現地協力者の状況に応じて3カ国(中国、ベルギー、ブラジル)を中心に現地調査、研究打合せを行った。具体的には、1平成24年6月下旬、研究代表者近江谷、共同研究者二橋、及び研究協力者大場は中国での研究協力者の中国科学院昆明動物研究所のAndy Liang教授とともに同教授が発見した星虫の野外調査を実施した。しかしながら、季節的な端境期のため、ホタルは採取されたが星虫の採取には至らなかった。2平成24年8月上旬,共同研究者三谷はベルギーのルーベン大学Jerome Mallefet教授の実験室を訪問、発光クモヒトデの遺伝子の抽出作業を行い、同時にライブラリーの作成を行った。3平成25年3月に研究代表者近江谷、共同研究者三谷はブラジルサンパウロ、国立サンカルロス大学Viviani教授を訪問、共同研究契約のもとサンパウロ周辺の発光生物を調査した。各種発光甲虫を確認した。

新規発光・蛍光技術の確立、新規の生物発光・蛍光技術を創出するソース探索のため、世界各地の発光生物及びその共生微生物群を現地調査する。採取されたサンプルは、現地協力者の実験室にて遺伝子を抽出、或いは低分子化合物も抽出し、協力者の許諾のもと一部は現地の研究者に、一部は申請代表者の産総研に持ち帰り、知財確保、論文作成を目指す。本年度は、気候変動や現地協力者の状況に応じて3カ国(ロシア、中国、ニュージーランド)及び海外との比較を行うことを目的に国内富山県魚津市を中心に現地調査、研究打合せを行った。具体的には、1平成26年7月9-25日まで研究代表者近江谷と共同研究者三谷はロシア・クラスノヤルスク市ロシア科学アカデミーシベリア支所のEugene Vysotski博士のもとシベリアに生息する発光生物の採取を行った。この結果、ホタルは採取できなかったが、発光ミミズ1種の採取に成功した。2平成26年10月27-30日、研究代表者近江谷は中国での研究協力者の中国科学院昆明動物研究所のAndy Liang教授と、来年度夏期に計画する発光生物の現地調査について意見交換を行った。平成27年7或は8月に雲南省シングリラ地方で高地の発光生物を採取する方向で意見をまとめた。3平成27年3月14-20日まで研究代表者近江谷、共同研究者三谷、二橋でニュージーランドに国立水環境研究所の協力を得て、発光貝ラチアの採集を行った。研究所の許可のもとサンプルを日本に持ち込み、現在、遺伝子等の解析中である。4平成25年10月5日ー7日まで研究代表者近江谷、共同研究者三谷、二橋及び研究協力者の安野と共に富山県魚津市にて魚津水族館の協力を得て発光ゴカイの採取を行った。発光ゴカイの遺伝子の抽出作業を行い、次世代シークエンサーにより網羅的に遺伝子配列を解析した。現在、ルシフェラーゼ遺伝子のクローニングを行っている。本年度は、気候変動や現地協力者の状況に応じて3カ国(中国、ブラジル)及び海外との比較を行うことを目的に国内富山県魚津市を中心に現地調査、研究打合せを行った。具体的には、1平成27年8月2-12日、研究代表者近江谷、二橋は中国での研究協力者の中国科学院昆明動物研究所のAndy Liang教授と、雲南省シャングリラ地方で高地の発光生物の採取を行った。シャングリラ地方の低温で飛翔するホタルを採取、現地でRNAを抽出し、国内に持ち込んだ。シャングリラホタルのルシフェラーゼをクローニング、同定した。その構造解析及び機能解析を行った。現在、論文作成中である。2平成28年2月23-29日、研究代表者近江谷はブラジルサンパウロ州ソロカバ市に滞在、サンカルロス大学のViviani教授の協力のもと、ソロカバ市周辺の発光生物調査を行うと共に次年度以降の国際共同調査の打ち合わせを行った。
圧力制御液体下におけるレーザ生成化学反応場の創生

研究代表者である浪平は、二酸化炭素雰囲気下において、圧力の増加に伴う絶縁破壊(プラズマ形成)時の発光強度増加、並びに、圧力の増加に伴うレーザアブレーション深さの増加を見出し、加えて、亜臨界水雰囲気下においては、絶縁破壊に伴う新規反応経路を経たフェノールの重合を見出している。これらの成果は、「プラズマエネルギー密度の雰囲気圧力による制御性」及び「高圧雰囲気下形成プラズマの化学反応場としての新規性」を示唆しており、本申請研究では、圧力制御下の液体・気体中にてレーザブレークダウンプラズマを形成することで、「雰囲気液体圧力によるプラズマエネルギー密度(大きさ及び温度)の制御性」や「雰囲気液体(溶媒)による化学反応の選択性」を有する新しい化学反応場を創生する。なお、その評価として、化学反応の核領域となるプラズマ界面における電界、電子温度・密度などの物理的パラメータ及び化学化合物の挙動などの化学的パラメータの計測に取り組む。平成23年度は、圧力を制御した液体・気体へレーザを照射することで、エネルギー密度を制御したプラズマを形成し、そのプラズマと雰囲気液体との界面における電界強度及び電子温度・密度などの物理的パラメータ、並びに、化学化合物の挙動などの化学的パラメータを探求することで、界面の物理的・化学的定義の導出を目指し、レーザブレークダウンプラズマによるインジゴカルミン水溶液の脱色という化学反応場の形成に成功した。しかしながら、インジゴカルミン溶液を高圧封入する容器の不具合より照射レーザ光のエネルギーを上げることが出来ず、結果としてレーザブレークダウンプラズマの活性度をその物理・化学的特性を把握するのに必要なレベルまで十分に上げることが出来なかった。本申請研究では、圧力を制御した液体・気体ヘレーザを照射することで、エネルギー密度を制御したプラズマを形成し、そのプラズマと雰囲気液体との界面における電界強度及び電子温度・密度などの物理的パラメータ、並びに、化学化合物の挙動などの化学的パラメータを探求することで、界面の物理的・化学的定義の導出を目指す。平成22年度は、流体中にレーザ光を集光することでプラズマを形成し、そのプラズマの物性を流体の圧力をパラメータとして把握することに注力する予定であったが、そのプラズマ形成に伴いYAGレーザ発振機が破損することが確認され、その対策に多くの時間と費用を費やすこととなった。YAGレーザ発振機へ施した具体的な対策としては、ファラデーアイソレータを付加したことによる基本波戻り光の減衰、及び、ダイクロイックミラーを付加したことによる2倍波と3倍波戻り光の遮断、使用ミラーの傾斜利用などが挙げられる。そのため、研究成果としては空気及び精製水中におけるレーザブレークダウンプラズマ形成に関する基礎特性の把握のみにとどまった。具体的には基本波若しくは2倍波及び焦点距離60mmの集光レンズを用いた場合の空気中及び精製水中におけるレーザの集光スポット径及びレーザブレークダウンプラズマの形成閾値エネルギーを確認した。平成23年度は、平成22年度の計画であるレーザブレークダウンプラズマの物性把握を含めて、精力的に研究に取り組むこととする。
古代人の脳と人骨のDNA解析および形態解析に関する研究

1.古代人の脳の微細形態解析弥生時代人および江戸時代人の脳組織の一部を細切し、光学顕微鏡と透過型電子顕微鏡および走査型電子顕微鏡で観察した。その結果、脳組織のミエリン鞘が三次元的なネットワークをなしているのが確認できた。現代人の脳ではこのようなネットワークの観察ができていないが、古代人の脳では、ネットワーク以外の構造物が融解していた結果による。古代人の脳の残存例は、比較的分解されにくいミエリンを構成するリポ蛋白質の残存によることが明らかになった。2.山陰の古代人の形質人類学的研究これまでに収集された山陰地方の古代人骨についてデータベースを作製し、青谷上寺地遺跡など一部の人骨資料については接合・保存処理作業を行い、写真撮影、計測を行った。山陰地方の弥生時代人・古墳時代人、江戸時代人について顔面平坦度の計測を行い、東日本の古人骨と比較検討した。さらに、岡山県彦崎貝塚遺跡の縄文人骨の形態学的解析を行った。その結果、渡来系弥生人の範疇に入る山陰地方の弥生人の中には、縄文的な色彩を残している個体があることが判明し、北部九州の渡来系弥生人とは異なった形質をもつものがあることが明らかになった。また、青谷上寺地遺跡の弥生人は、北部九州の渡来系弥生人より韓国の礼安里古墳人に近いことが統計解析によって明らかになった。3.脳と骨組織のDNAの抽出古人骨のミトコンドリアDNA抽出を試みたところ、古墳時代の骨からは検出できなかったが、弥生時代の資料では、30点中9点からDNAを抽出することができ、Dループの塩基配列を決定することができた。そのハプロタイプはD4型が多かったが、Fも存在し、当初考えていたように単一な集団ではなく、ある程度多様な遺伝子配列を持つ集団であることが明らかになった。歯牙からのDNAの抽出も試み、さらに数体分からのDNAデータが得られたが、人骨の所見とは異なっていた。コンタミネーションの可能性を含め、慎重に分析を行う必要があるものと思われる。江戸時代の脳組織からは21点中8点からDNAの抽出に成功し、ハプロタイプを決定した。弥生時代の脳からはDNAの抽出はできなかった。また、核のDNA抽出はできなかった。1.古代人の脳の微細形態解析弥生人および江戸時代人の脳組織の一部を細切し、光学顕微鏡と透過型電子顕微鏡および走査型電子顕微鏡で観察した。現代人の脳ではこのような神経ネットワークの観察ができていないが、古代人の脳では、ネットワーク以外の構造物が融解していた結果による。透過型電子顕微鏡では軸索内にニューロフィラメント様の構造物が残っているのが確認できたが、残存量が極めて少なく、免疫電顕的には証明できなかった。2.脳と骨組織のミトコンドリアDNA抽出各地から出土した古人骨を整理する中で、古人骨のDNA抽出を試みた。

古墳時代の横穴墓から出土した骨からはDNAが検出できなかったが、弥生時代の資料では30点中9点からDNAを抽出することができ、D-ループの塩基配列を決定することができた。そのハプロタイプはD4型が多かったが、Fも存在し、当初考えられていたように単一な集団ではなく、ある程度多様な遺伝子配列を持つ集団であることが明らかになった。江戸時代の脳組織からは、21点中8点からDNAの抽出に成功しハプロタイプを決定した。弥生時代の脳からはDNAの抽出には成功しておらず、従って、今後さらに抽出方法の検討を行っていく必要がある。3.脳と骨組織の核DNA抽出核のDNA抽出、およびHLA遺伝子群の塩基配列の解析準備やその予備的解析を行ったが、これまでのところ、骨組織からも脳組織からも核DNAの抽出には成功していない。1.古代人の脳の形態および免疫組織化学的研究弥生人および江戸時代人の脳組織の一部を細切し、固定した後、定法に従って試料を作製し、光学顕微鏡、透過型および走査型電子顕微鏡で観察した。いずれも微細構造的にミエリン鞘の部分が残存しており、脳が残る原因物質としてミエリンを構成するリポ蛋白質の残存によることが明らかになった。ミエリン関連抗体を反応させて、物質の局在を検討したが、抗原物質の残存性は悪いようで、顕微鏡下には物質の同定を行うことはできなかった。2.山陰の古代人の形質人類学的研究これまでに山陰地方から出土した弥生時代人、古墳時代人、江戸時代人の古人骨のデータベースを作成し、いくつかの人骨について写真撮影を行った。同時にこれらの人骨の形態計測を行い、顔面形態については三次元的デジタイザーを用いて平坦度を検討した。その結果、渡来系弥生人の範疇に入る山陰地方の弥生人の中には、縄文的な色彩を残している個体があることが判明し、北部九州の渡来系弥生人とは異なった形質を持つものがあることが明らかになった。また、青谷上寺地遺跡の弥生人は、北部九州の渡来系弥生人より韓国の礼安里古墳人に近いことが統計解析によって明らかになった。3.脳と骨組織のミトコンドリアDNAおよび核DNAの抽出脳組織や骨組織からのDNA抽出法について検討を重ね、古代人の脳からのDNA抽出に最も効率のよい方法を検討した。その結果、江戸時代の脳組織からDNAを抽出することに成功し、Dループ領域についてハプログループをグループを決定することができた。しかしながら、弥生時代の骨組織ではDNAが抽出できたものの、脳組織からはDNAを抽出することはできなかった。1.古代人の脳の免疫組織化学的研究弥生時代人の脳と江戸時代人の脳を試料として、定法に従ってパラフィン切片を作製し、スライドグラスに貼り付けた。その後、切片に各種染色、免疫組織化学反応を試みたが、切片がスライドグラスからはげ落ちてしまい、十分な検索を行うことができなかった。貼り付け方法や遊離切片での染色・反応方法の開発が今後の課題として残された。2.山陰の古代人の形質人類学的研究これまでに収集された山陰地方の古代人骨についてデータベースを作製した。発掘時のまま放置されていた人骨も数多く、一部の試料については接合・保存処理作業を行い、写真撮影、計測を行った。山陰地方の弥生時代人、古墳時代人、江戸時代人について顔面平坦度の計測を行い、東日本の古人骨と比較検討した。さらに、今年度は岡山県彦崎貝塚遺跡の縄文人骨を検討する機会に恵まれ、その形態学的解析を行った。3.脳と骨組織のミトコンドリアDNAの抽出引き続き、DNA抽出を行った。
頚筋力測定器具の開発とその臨床への応用

従来,頚の筋力測定に関しては,徒手筋力テストによる6段階評価が行われてきた.しかし,その評価は測定者により差があり一定せず,客観性に乏しかった。そこで我々は,ひずみゲージによる徒手筋力測定器(GT-10)を応用した頚筋力測定器を開発し,健常者における頚筋力を測定し,解析した。対象は男性78人(年齢1837歳,平均22.2歳),女性104人(年齢1837歳,平均21.5歳)の計182人の健康成人で,年齢,身長,体重,スポーツ歴を聴取,記載した後,握力,背筋力,頚筋力を測定した.握力は左右2回ずつ計4回,背筋力は2回測定し,いずれもその最大数値を採用した.頚筋力は,被験者を背もたれのある椅子に安全ベルトで固定し,頚は基本肢位のまま徒手筋力測定器(GT-10)2器で前後から固定した.すなわち,頚筋肉の等尺性収縮力を測定し,それを0.5kgきざみで表示した.頚前屈筋力の平均は男女各々15.3kg(7.0kg27.5kg)と6.5kg(4.0kg11.0kg),頚後屈筋力では24.9kg(11.5kg35.5kg)と13.1kg(6.0kg20.0kg)であった.また頚筋力と握力,背筋力との相関を調べた,スピアマンの積率相関係数のもとで,握力と頚前屈筋力では男女各々0.17と0.23,握力と頚後屈筋力では0.56と0.22,背筋力と頚前屈筋力では,0.15と0.24,背筋力と頚後屈筋力では,0.40と0.34であった.何れも0.70未満であり,有意な相関は認められなかった.これについては,スポーツ歴の内容も考慮しながら今後詳細な解析が必要と思われる.また,頚筋力は前後屈とも最大筋力を数値として採用しているが,最大筋力が出ているかどうかは本人しかわからず,今後,頚筋力出力曲線を導入できれば,さらに客観性が増すものと考えている。現在、頚の筋力測定器の試作を終了し、測定方法についても確立している。測定は腰掛け座位で行う。まず被検者をイスに座らせ、骨盤、体幹、両肩をベルトで8の字にイスと背もたれにあたる後方の壁に完全に固定し、頚のみ動かせる状態とする。次にひずみゲージを応用した徒手筋力測定器(GT-10)2器を被検者の前額部と後頭部にそれぞれあて、前後よりはさむようにして頚の位置を基本肢位に保持する。筋肉の等尺性収縮力を測定するため、頚の位置は基本肢位のままで動かずに、頚の前屈・後屈の筋力を測定する。徒手筋力測定器(GT-10)はイスの周囲に立てた支柱に金属パイプを介して固定されている。今後成人男性、女性を各々200人(合計400人)測定し、性別、身長、体重、握力、背筋力などとの相関を解析し、研究発表する予定である。従来,頚の筋力測定に関しては,徒手筋力テストによる6段階評価が行われてきた.しかし,その評価は測定者により差があり一定せず,客観性に乏しかった.

そこで我々は,ひずみゲージによる徒手筋力測定器(GT-10)を応用した頚筋力測定器を開発し,健常者における頚筋力を測定し,解析した.対象は男性78人(年齢1837歳,平均22.2歳)女性104人(年齢1837歳,平均21.5歳)の計182人の健康成人で,年齢,身長,体重,スポーツ歴を聴取,記載した後,握力,背筋力,頚筋力を測定した.握力は左右2回ずつ計4回,背筋力は2回測定し,いずれもその最大数値を採用した.頚筋力は,被験者を背もたれのある椅子に安全ベルトで固定し,頚は基本肢位のまま徒手筋力測定器(GT-10)2器で前後から固定した.すなわち,頚筋肉の等尺性収縮力を測定し,それを0.5kgきざみで表示した.頚前屈筋力の平均は男女各々15.3kg(7.0kg27.5kg)と6.5kg(4.0kg11.0kg),頚後屈筋力では24.9kg(11.5kg35.5kg)と13.1kg(6.020.0kg)であった.また頚筋力と握力との相関を調べた.スピアマンの積率相関係数のもとで,握力と頚前屈筋力では男女各々0.17と0.23,握力と頚後屈筋力では0.56と0.22,背筋力と頚前屈筋力では,0.15と0.24,背筋力と頚後屈筋力では,0.40と0.34であった.何れも0.70未満であり,有意な相関は認められなかった.これについては,スポーツ歴の内容も考慮しながら今後詳細な解析が必要と思われる.また,頚筋力は前後屈とも最大筋力を数値として採用しているが,最大筋力が出ているかどうかは本人しかわからず,今後,頚筋力出力曲線を導入できれば,さらに客観性が増すものと考えている.
大容量シリンダーを用いた高温高圧下における岩石-水系の速度とQ値の精密測定

沈み込み帯の火成活動に水は重要な役割を果たしている.地球内部についてはトモグラフィーにより詳細な構造が決定されており,実験室で含水量を変化させた岩石試料の弾性波速度とQ値を決定すれば,定量的に含水量を見積もることができる.そこで蛇紋岩,花崗岩およびパイロフィライトについて,ドライとウェットな状態で,透過波と反射波の観察からトラベルタイムを正確に測定し,試料に固有の弾性波速度を精度良く決定した.ウェットな試料の重量変化から岩石の含水量も決定した.含水量の増加に伴い弾性波にダイナミックな変化が認められ,速度も振幅も共に低下した.得られた測定値は,水と岩石の複合体について,Voigt平均という計算手法により見積もられる値と一致し,速度低下が岩石中にしみこんだ水に起因していることを裏付けた.含水試料の波形の振幅変化からQ値も同時に決定できるので,水の存在が地震波の減衰に及ぼす影響についても定量的に評価することが可能である.数%までの水によりQ値は数倍変化することがあり,地球内部流体層の検出にQ値が有効であることを示した.本研究ではまた,1GPaで角閃岩についてソリダスを超える温度まで測定し,部分溶融による速度とQ値の急激な低下を認めた.数%の部分溶融により速度は6.17km/s,Q値は15と低く,溶融量の増加に伴い速度は5.90km/s,Q値は7と小さい.角閃岩についてこのような高温高圧でQ値を測定した例はなく,本研究は先駆的なものである.角閃岩は下部地殻の主要な岩石であり,今回の測定結果より,火山下の下部地殻低速度・低Q値の要因は,角閃岩の部分溶融によるものであると考えられる.特に火山活動が活発な地域の顕著な低速度層に,数%の部分溶融の存在が示唆される,世界各地の下部地殻低速度・低Q値について,温度と溶融量を見積もる際に本研究結果が適用可能である.沈み込み帯の火成活動に水は重要な役割を果たしている.地球内部についてはトモグラフィーにより詳細な構造が決定されており,実験室で含水量を変化させた岩石試料の弾性波速度とQ値を決定すれば,定量的に含水量を見積もることができる.そこで蛇紋岩,花崗岩およびパイロフィライトについて,ドライとウェットな状態で,透過波と反射波の観察からトラベルタイムを正確に測定し,試料に固有の弾性波速度を精度良く決定した.ウェットな試料の重量変化から岩石の含水量も決定した.含水量の増加に伴い弾性波にダイナミックな変化が認められ,速度も振幅も共に低下した.得られた測定値は,水と岩石の複合体について,Voigt平均という計算手法により見積もられる値と一致し,速度低下が岩石中にしみこんだ水に起因していることを裏付けた.含水試料の波形の振幅変化からQ値も同時に決定できるので,水の存在が地震波の減衰に及ぼす影響についても定量的に評価することが可能である.数%までの水によりQ値は数倍変化することがあり,地球内部流体層の検出にQ値が有効であることを示した.本研究ではまた,1GPaで角閃岩についてソリダスを超える温度まで測定し,部分溶融による速度とQ値の急激な低下を認めた.数%の部分溶融により速度は6.17km/s,Q値は15と低く,溶融量の増加に伴い速度は5.90km/s,Q値は7と小さい.角閃岩についてこのような高温高圧でQ値を測定した例はなく,本研究は先駆的なものである.角閃岩は下部地殻の主要な岩石であり,今回の測定結果より,火山下の下部地殻低速度・低Q値の要因は,角閃岩の部分溶融によるものであると考えられる.特に火山活動が活発な地域の顕著な低速度層に,数%の部分溶融の存在が示唆される,世界各地の下部地殻低速度・低Q値について,温度と溶融量を見積もる際に本研究結果が適用可能である.本研究では高温高圧下で精度の高い物性測定を行うため,内径60mm外径500mm高さ200mmの大容量シリンダーを新たに設計した.これほど大型のシリンダーを用いる物性測定は世界に類を見ない.特徴として,外径20mm長さ20mmを超える大型試料について精密な物性測定が行えること,試料部の静水圧性を高め,温度勾配を最小限におさえられること,地球内部に対応した高温が安定に発生できることがあげられる.これらのことは精密物性測定に欠かせないが,ダイヤモンドアンビルやキュービックアンビルによる物性測定では決して解決することができなかったものである.本研究のさらに重要な特徴は,透過波と反射波の両者を観察し,2つの波のトラベルタイムの差とスペクトル比をとることにより,試料のみに固有の速度とQ値を決定することにある.高温での物性測定では振動子と試料の間に音波媒体(バッファーロッド)を用いる必要がある.岩石試料の測定では,バッファーロッドとして音響インピーダンスの高いもの(タングステンや白金)を用いれば,透過波と反射波を十分な精度で測定できる.両者を測定することにより,速度やQ値のわからないバッファーロッドの効果は相殺される.白金のバッファーロッドを用い,石英ガラスについて1GPaで室温から1185°Cの高温まで透過波と反射波が明瞭に観察され,縦波速度が測定された.高温側で特に反射波に振幅の減衰が顕著であり,スペクトル比を取る手法により縦波のQ値を求めた.

1GPaで昇温と共に急激なQ値の減少が認められ,1100°CでQ=72,1185°CでQ=37であった.1GPaでこのような高温でQ値を測定した例はなく,本結果は先駆的なものである.Q値は温度や流体量と共に急激に変化し,また高温における岩石・鉱物の塑性(流動性)とも関連し,弾性波速度と並んで非常に重要な基礎的物性量である.本研究では高温高圧下で透過波と反射波の両者を観察し,2つの波のトラベルタイムの差とスペクトル比をとることにより,試料のみに固有の速度とQ値を同時にしかも正確に決定する手法を開発した.岩石や鉱物試料の測定では,バッファーロッドとして音響インピーダンスのかなり高いものを用いれば,透過波と反射波の両者を十分な精度で測定できる.反射波には,透過波のパスに試料部のみを一往復余分に伝わったパスが加わっており,両者の観察から,温度勾配のため速度とQ値のわからないバッファーロッドの効果は相殺される.高インピーダンスのバッファーロッドとして白金を用い,試料として高温高圧物性が調べられている石英ガラスを使用し,縦波の速度とQ値を1GPaで1200°Cまで測定した.測定結果は石英ガラスについて報告されている値を再現し,今回の手法が高温高圧物性測定に適用可能であることを示した.速度は20°C,660°C,1185°Cでそれぞれ5.52,5.97,6.39km/sであった.またQ値は昇温により急激に減少し,1100°Cで72,1185°Cで37であった.さらに角閃岩についてソリダスを超える温度まで測定し,部分溶融による速度とQ値の急激な低下を認めた.角閃岩のソリダス近傍で速度は6.17km/s,Q値は15と低く,10%を超える部分溶融の発生で速度は5.90km/s,Q値は7と小さい.これらの物質について1GPaでこのような高温でQ値を測定した例はなく,本結果は先駆的なものである.Q値は温度や流体量と共に急激に変化し,また高温における岩石・鉱物の塑性や流動性とも関連し,弾性波速度と並んで非常に重要な基礎的物性量である.今回の角閃岩ソリダス周辺での低速度・低Q値は,日本列島の火山フロントから背弧側の下部地殻で認められる顕著な低速度・低Q値と調和的であり,火山下の下部地殻に部分溶融の存在が示唆される.沈み込み帯の火成活動に水は重要な役割を果たしている.地球内部についてはトモグラフィーにより詳細な構造が決定されており,実験室で含水量を変化させた岩石試料の弾性波速度とQ値を決定すれば,定量的に含水量を見積もることができる.そこで蛇紋岩,花崗岩およびパイロフィライトについて,ドライとウェットな状態で,透過波と反射波の観察からトラベルタイムを正確に測定し,試料に固有の弾性波速度を精度良く決定した.ウェットな試料の重量変化から岩石の含水量も決定した.含水量の増加に伴い弾性波にダイナミックな変化が認められ,速度も振幅も共に低下した.得られた測定値は,水と岩石の複合体について,Voigt平均という計算手法により見積もられる値と一致し,速度低下が岩石中にしみこんだ水に起因していることを裏付けた.含水試料の波形の振幅変化からQ値も同時に決定できるので,水の存在が地震波の減衰に及ぼす影響についても定量的に評価することが可能である.数%までの水によりQ値は数倍変化することがあり,地球内部流体層の検出にQ値が有効であることを示した.
既存の海洋法秩序への挑戦ー国家管轄権外区域における海洋環境の保護

本研究は、国家管轄権外区域(公海・深海底)も含む、海洋生物・海洋汚染にも適用可能な、包括的な海洋環境保護法の態様を提案することである。そのために、既存の海洋法秩序に基づく海洋環境保護関連のルール及び国家管轄権原則をどのように変更するのか、伝統的な海洋法ルールである「公海自由の原則」がどの程度制限されるべきか、その際の法的根拠は何かをEUの動向も参照しながら探求する。研究の第1段階として、国家管轄権外区域における海洋生物多様性保護のための新条約の作成に関する国連での議論について、EU、その他先進国、途上国の主張に分けて各々の主張の法的根拠、既存の国際法との整合性、実効性の観点から議論を整理・分析した。特に海洋環境の保護に対するEUの積極的な姿勢はEUの近隣諸国の海洋環境に関する取組みに影響を与えるとともに、国家管轄権外区域に関する新協定等のグローバルな議論にも影響を与える可能性がある。2018年1月16日にEU議会が採択した「2030年持続可能な開発のためのゴールに向けた国際的な海洋ガバナンスに関する決議」の中では、『国家管轄権外区域及び大陸棚の開発のための許可を与えないよう、EU委員会が加盟国に働きかけること』や『深海底の開発活動が海洋の環境、生物多様性及び海洋における活動に与える影響が十分に検討され、全ての潜在的なリスクが明らかになるまで、深海底の商業開発に国際的なモラトリアムを設定するようEU委員会と加盟国に要請する』ことが盛り込まれた。そのうち、EUの主張の基盤をなすと考えられる予防原則(予防アプローチ)に関し、「EU環境法のチャレンジー国家管轄権外区域の海洋環境保護と予防原則」と題して論文投稿を行った。研究の第1段階として、国家管轄権外区域における海洋生物多様性保護のための新条約の作成に関する国連での議論について、法的根拠、既存の国際法との整合性、実効性の観点から議論を整理・分析を行った。その際、EU、その他先進国、途上国の主張に分けて各々の主張の法的根拠、既存の国際法との整合性、実効性の観点から議論を整理・分析している。2018年7月、EUの立場について一橋大学EU法研究会にて中間報告を行い、その際の議論を踏まえた成果を「EU環境法のチャレンジー国家管轄権外区域の海洋環境保護と予防原則」としてまとめ、学術誌に投稿した。研究は順調に進んでいる。当初の計画どおり、2019年度は第2段階として、昨年度の検討結果を基に、国家管轄権外区域における海洋環境保護のための新たな国際ルール作成の課題を明らかにする。その際、元はEUにおける法の態様を論じる際に唱えられ、現在ではグローバル立憲主義という議論もなされるようになった「立憲主義」という論理も踏まえて検討する。第2段階におおよそのめどがついた場合には、早めに第3段階として、国家管轄権外区域も含む、海洋生物・海洋汚染にも適用可能な、包括的な海洋環境保護法について、国家が負う義務の態様、国際的な履行確保制度を提案する準備に取り掛かりたいと考えている。

当初の計画どおり、2019年度は第2段階として、昨年度の検討結果を基に、国家管轄権外区域における海洋環境保護のための新たな国際ルール作成の課題を明らかにする。その際、元はEUにおける法の態様を論じる際に唱えられ、現在ではグローバル立憲主義という議論もなされるようになった「立憲主義」という論理も踏まえて検討する。第2段階におおよそのめどがついた場合には、早めに第3段階として、国家管轄権外区域も含む、海洋生物・海洋汚染にも適用可能な、包括的な海洋環境保護法について、国家が負う義務の態様、国際的な履行確保制度を提案する準備に取り掛かりたいと考えている。海外出張旅費に関し、他の予算から支出することができたため、本科研費の旅費を次年度の出張に有効利用できることとなった。また、書籍に関し、海外の研究所及び国際裁判所図書館のデータベースを無料で利用できたため、大量の電子書籍(雑誌及び図書)を無料でダウンロードするとともに、図書を賃借・コピーすることができたため、書籍費用の大幅な節約となった。その差額は次年度以降の書籍購入費(特に立憲主義に関する和洋図書)に充てることにより、研究内容の充実化を図りたいと考えている。
環境因子の発がんリスク評価

1)Diethylnitrosamine(DEN)投与ラット肝におけるglutathione S-transferase placental form(GST-P)陽性細胞巣の発生は0.00010.01ppmまでは、対照群と全く差はなく0.1ppm以上で有意に増加が認められ、平坦-立ち上がり曲線を示し、DENの肝発がん性には無作用量の存在が強く示唆された。2)SCIDマウスは2-amino-3-methylimidazo[4,5-f]quinoline(IQ)の低用量の大腸発がんに高感受性で、発がんリスク評価に有用である可能性が示唆された。3)非遺伝毒性発がん物質であるphenobarbitalによりラット肝にP450を誘導し、それとともにOHラジカルを産生し、8hydroxyguanine(8-OHG)を形成することが示された。4)各種トランスジェニックあるいはノックアウト動物の変異原活性、および発がん感受性を検討した。リスク評価に有用な高い発がん受性を示すものも多いが、発がんリスク評価に対する有用性にはさらなる追究を要する。5)がん関連遺伝子変異の高感度検出法としてPLACE-SSCP法を検討した。10^<-7>の頻度で生じる突然変異の検出系を開発しつつある。6)被検物質の1回投与後3日における標的臓器の8-OHGレベルの高値を指標として発がんリスクを評価し得る可能性が示唆された。1)dimethylnitrosamine(DMN)の低濃度および高濃度域における発がんリスクに関する動物実験を全員の協力のもとに行った。すなわち21日齢の雄性F344ラット1520匹を用い、0、0.001、0.01、0.1、1、10、25および100ppmの濃度のDMNを飲料水で16週間連続投与し、DMNの肝発がんリスクを検討した。肝の前癌変化の指標であるglutathione S-transferase placental form(GST-P)陽性細胞巣の発生はDMN16週連続投与実験では、DMNの濃度が0.0010.1ppmまでは、対照群と全く差はなく、1ppm以上で有意に増加が認められた(平坦-立ち上がり直線)。この結果からMeIQxの場合と同様に高濃度の反応曲線から低濃度の反応を推定できないことを明らかにした。2)MeIQx16週および32週投与実験から投与期間に関わらず、MeIQxの肝に対する作用には一定量の無作用量が存在することが示唆された。3)肝発がん物質のα-BHCの作用にはphenobarbitalと同様に闘値が存在する可能性が示唆された。4)P53ノックアウトマウスは胃発がん物質の短期スクリーニングモデルとして応用できる可能性が示された。5)カフェインがヘテロサイクリックアミン」の発がんを促進することが示された。6)がん遺伝子変異高感度検出法としてPCR-PIREMA法およびPLACE-SSCP法が検討され、その有用性と今後の検討課題が示された。7)イニシエーション活性中期検索法を用いてDMHのイニシエーション活性加算効果を明らかにした。8)XPノックアウトマウスを用いて、発がん物質に対する感受性ならびに発がん物質の検索系としてのこのマウスの有効性を検討した。その結果、発がん物質の検索系としては不適であると考えられた。9)MeIQxを0.001から100ppmの6つの濃度のMeIQxを含む飼料をF344雄ラットに、4,16および32週間投与し、MeIQx-DNA付加大量とMeIQx投与量との間には直接関係が認められることを明らかにした。環境因子の発がんリスク評価のための信頼に答えうる基礎的データを作ることを目的とし、次の如くの結果を得た。1)2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[5,6-b]pyridine(PhIP)投与ラット大腸におけるaberrant crypt foci(ACF)の発生は平坦-立ち上がり曲線を示し、PhIPの発がん性には無作用量の存在が強く示唆された。2)2-amino-

3,8-dimethylimidazo[4,5-f]quinoxaline(MeIQx)によるラット肝のglutathione S-transferase placental form(GST-P)陽性細胞巣の発生には系統差や経胎盤、経乳による影響はみられなかったが、20%食餌制限はその発生を減少させた。3)非遺伝毒性発がん物質であるdieldrinによるGST-P陽性細胞巣の発生はU字型曲線傾向を示し、その肝発がん性には閾値が存在する可能性が示唆された。4)dimethylhydrazineのラット肝に対するイニシエーション活性の低用量加算効果を認めた。5)各種トランスジェニックあるいはノックアウト動物の変異原活性、発がん感受性を検討した。低用量発がんリスク評価に対する有用性にはさらなる追究を要する。6)胎児および新生児において8-hydroxyguanine(8-OHG)レベルを検索すると、8-OHGは出生後、種々の組織で検出され、日齢が増えるにつれて増加した。7)新生児はミルクを介してMeIQxに曝露され、肝にMeIQx-DNA付加体が検出された。8)がん関連遺伝子変異の高感度検出法としてPeptide nucleic acid法、PLACE-SSCP法を検討した。1)Diethylnitrosamine(DEN)投与ラット肝におけるglutathione S-transferaseplacental form(GST-P)陽性細胞巣の発生は0.00010.01ppmまでは、対照群と全く差はなく0.1ppm以上で有意に増加が認められ、平坦ー立ち上がり曲線を示し、DENの肝発がん性には無作用量の存在が強く示唆された。2)SCIDマウスは2-amino-3-methylimidazo[4,5-f]quinolineの低用量の大腸発がんに高感受性で、発がんリスク評価に有用である可能性が示唆された。3)非遺伝毒性発がん物質であるphenobarbitalによりラット肝にP450を誘導し、それとともにOHラジカルを産生し、8-hydroxyguanine(8-OHG)を形成することが示された。4)各種トランスジェニックあるいはノックアウト動物の変異原活性、および発がん感受性を検討した。リスク評価に有用な高い発がん受性を示すものも多いが、発がんリスク評価に対する有用性にはさらなる追究を要する。5)がん関連遺伝子変異の高感度検出法としてPLACE-SSCP法を検討した。10-^7の頻度で生じる突然変異の検出系を開発しつつある。6)被検物質の1回投与後3日における標的臓器の8-OHGレべルの高値を指標として発がんリスクを評価し得る可能性が示唆された。
所有権界・境界と筆界をめぐる総合的研究～民法・手続法・実務による総合的アプローチ

現在、判例・学説は、公法上の[筆界]と民法上の所有権の範囲[所有権界]、そして占有による事実的支配[占有権界]は異なる概念を有する別箇の制度と解する。したがって、境界、所有権界、占有権界は、各界の法制度に則って個別に争うことが可能である。しかし、現実的には筆界と所有権界、占有権界は一致することが一般的である。問題は、これらの制度と現実が乖離している点にある。そこで、問題解決のためにまず、第一に、公法上の筆界の争いは私法上の所有権界の争いと捉えること、第二に、現在実施している地図整備事業を第一の視点に立って進めること。以上の二つの視点から関連法制の改正を行うことを提言する。平成24年度は、さきの平成23年度実施の調査に基づき、田中が実体法上の観点からの分析を、和田が手続法上の観点からの分析を行い、交錯領域につき相互に分析を行うことを予定していた。さらに分析の制度を上げるため、平成23年度の実地調査について、適宜の補充調査(愛媛地域)および他地域(普遍性の検証)での実態調査(実務家へのヒヤリング)を実施した。さらに、東日本大震災によって、土地の境界が混乱している地域に赴き、現況と問題点、さらには土地家屋調査士の試み等の調査を実施した。当初、具体的な調査地域として、愛媛県と各種条件(地理的条件、地域調査士会の組織的条件、地図整備の状況等)が近い岡山・宮城等の地域を予定していたが、この地域の調査は次年度に回し、本年度は宮城、仙台を中心に聞き取り調査、現地調査を実施した。仙台も東北地方の中核都市であり、特別な問題状況下の調査ではあるが、平時に生じている境界問題等も顕在化していることもあり、調査地域としてのサンプルとして重要な調査を行うことができた。筆界紛争の予防や早期解決については、筆界の調査・測量・相談を行う土地家屋調査士の役割が大きい。そのような調査士が民事実体法の理論的な状況を踏まえて業務に当ることで紛争防止効果があるものと考える。そこで、平成25年度は、調査士の民事実体法の理論的状況の理解状況(田中担当)を、手続法な理論的状況の理解状況(和田担当)を研修会等に参加することで調査した(愛知、岐阜、富山、愛媛、岡山等)。調査士会による研修によって、民事実体法、手続法の理解の必要性は伝えられているものの、調査士各位の意識の違いにより、理解状況、理解の必要性の認識についてもばらつきがあるように見受けられた。具体的には、筆界紛争に関わる場合であっても、境界の立会に同意を与えた場合の法律上の効果や意思表示の無効・取消し、撤回、代理制度、契約法制、時効制度や物権変動論、損害賠償制度、相続法、その他、成年後見制度、消費者契約法に及ぶ民事法関連の法的知識が必要であることについて理解が十分ではない点が明らかになった。筆界紛争が多面的・複眼的、総合的な検討が必要な問題領域であること、調査・測量・相談業務は一連の業務であることから、当該実務上の業務内容と民事実体法・民事手続法のどの領域が関連する問題なのか。そしてのその問題解決に必要な法的理解とはなにか。この点について、具体化、明確化することが、紛争解決に一定の効果がもたらされることが明らかになった。これまで民法・実体法の体系の中で、筆界特定制度、あるいは境界紛争ADRによってもたらされた解決との理論的整合性、あるいは結論に対する実体法上の理論的裏づけについて具体的かつ詳細な検討がなされた研究成果はない。土地境界紛争を適正かつ合理的に解決するため、あるいは地図整備を促進させるためには、表示登記申請の実務、筆界特定制度、境界紛争ADR、筆界確定訴訟の相互のつながりを意識することが重要であると考えられるが、実際には、これらの制度の連携は十分であるとはいえない。本研究は、実体法領域、手続法領域、実務領域という横断的領域にかかる問題に対し、総合的な考察に基づき理論的基盤を提供しようとするものであり、土地境界にかかる様々な問題解決について、高い効果が期待できる。そこで平成23年度計画に従い、土地家屋調査士会と法務局との間でのADRと筆界特定の手続との相互連携に向けた協議が、14条地図作成作業への活用も視野に含めたものとして進められている愛媛県における14条地図作成作業(地籍調査事業)の実態調査(実務家へのヒヤリング)を行った(平成23年12月9日、10日実施)。このような具体的な取り組みを「ひとつのモデルケース」とし、そこで抱える問題点を明らかにした。

また、制度間の効果的な連携の可能性を検討することが本研究の目的の一つでもあるため、愛媛県土地家屋調査士会が設置するADR機関(境界問題相談センター愛媛)と、松山法務局における筆界特定の手続との連携のあり方について実態調査(関係各所へのヒヤリング)を行った(平成24年3月3日実施)。そこでは登記実務上の問題点(論理、制度の運用について研究者と実務家、関係当事者間にかなりの相違があり、問題解決には制度の抜本的な改正も必要となることが明らかになった)。研究最終年度として、1表示の登記と実体的法律関係との間で生じる問題の発生状況を調査するため本年度は沖縄県沖縄市でのヒアリング調査を実施した。沖縄県は、戦災により台帳・公図が焼失し、土地の原形も確認することが困難であり、戦前の境界が再現できない特別の事情がある。戦後に米国施政権の下、特別の法制度に従って土地の所有権の確認がなされ、それを戦前からの境界とみなし、登記法上の登記として確定されてきた歴史的経緯にその特徴がある。米軍の基地施設が存在することからも地積の明確化が急がれたため、地図整備の整備率は高い。しかし、地図の精度が低く(人的、技術的な問題等)、境界の復元を原因とする境界紛争が多いことが問題の特徴の一つとなっていること等がわかった。2本年度までの各地域におけるヒアリング調査ならびに研究会を通じ以下の点が検証できたといえる。すなわち、所有権界、境界、筆界の理論的位置づけは政策的な判断も必要となるため、民法、不動産登記法等の法的整備が不可欠である。法的整備の具体的方向性は今後、実体法研究者において示す必要がある、併せて地籍整備事業の推進のための基礎データの精度を高める実務的な取組みが土地家屋調査士の業務において求められる。加えて、境界をめぐる紛争に対し、筆界特定制度、境界紛争ADR制度を有機的に関連づけながら運用する仕組みを手続法研究者から示される必要がある。筆界特定制度・境界紛争ADR共に制度内在的な限界がある現状を解決するには、結果的に地図整備への寄与も限界的となる。これらしくみを理論・実務の両面を一つの解決モデルとして提言することが急務であることが証明されたものといえよう。民事法調査対象地域の変更はあったものの、それは震災という特殊事情が生じたことによる変更であり、概ね計画通りに進展している本年度は、当該研究の最終年度であり、計画によれば、平成23年24年度で得た調査分析結果を基に、相談業務を含め各制度の適切な運用、効果的な連携に向けた理論的基盤を提示することになっていた。しかしながら、研究分担者の1名の当該研究からの離脱が生じ、実体法領域、手続法領域そして、実務領域の横断的検討ができなかった。そのため、自己点検評価として、(3)やや遅れている、との評価をしなけえばならない。その他の各領域については、概ね順調にすすんでいる。平成23年度の研究計画は、土地家屋調査士会と法務局との間でのADRと筆界特定の手続との相互連携に向けた協議が、14条地図作成作業への活用も視野に含めたものとして進められている愛媛県における14条地図作成作業(地籍調査事業)の実態調査(実務家へのヒヤリング)を実施し、「ひとつのモデルケース」を構築すること、また、制度間の効果的な連携の可能性を検討することが本研究の目的の一つでもあるため、愛媛県土地家屋調査士会が設置するADR機関(境界問題相談センター愛媛)と、松山法務局における筆界特定の手続との連携のあり方について実態調査(関係各所へのヒヤリング)を実施することであった。いずれの調査も実施し、平成23年度の研究目的であった登記実務上の問題点(論理的検証を必要とする問題)を明らかにすることができた。
自然界の流体が作る形に基づく空間構造の耐風性と形態創生

■平成30年度(最終年度):風紋の生成理論に基づく屋根について、鉛直荷重に対して部材が許容応力度内で最も高い剛性を示すモデルの垂直な壁面を、45度に傾けたモデルを同じ条件で流体解析した。斜め壁の効果としてy方向からの風圧の最大値が37%低下したが、x方向からの風では44%増加した。前年度までの成果と合わせ、形態の工夫で構造全体の風圧を小さく抑えることは可能だが、尖った局所で生ずる最大風圧は、そこを滑らかにして小さくする工夫が必要と分かった。■平成27年度:PCと流体解析ソフト(FINE/Open with Labs)を購入し、研究代表者と学生は講習会に参加、その後モデルのメッシュ分割と解の収斂性を検討した。■平成28年度:1海洋波の生成理論に基づく屋根:60m×60mの平面、凸な半周期のy方向正弦波(周期24秒)に5つのx方向小正弦波(周期2.4秒)を加えたモデルの波高を変化させ、鉛直荷重に対して最も高い剛性を示す形態を求め、屋根面に30m/sの風を作用させて風圧分布を求めた。x方向で最大風圧はアーチ構造より大きく、y方向では小さい値を示した。2風紋の生成理論に基づく屋根:風紋と正弦波で近似した砂丘を組合せた屋根モデルに、同様の風を作用させた。x方向で風上端部付近の風圧は低下し、頂部、凹凸の大きい部分では風圧が高くなる傾向を示した。3河床の変動理論に基づく屋根:河床がほぼ平坦、凹凸がある場合、深い凹凸の場合について、それを屋根に応用したモデルの流体解析を行った。建物は50×50mの平面形、風がモデル衝突する面で高い正圧が生じ、屋根面では上昇気流が起こり、負圧が生じた。■平成29年度:1のモデルの小波を5.5波に変更し、屋根が両端で上に凸な形とした。風圧が低下すると予想した風上側の屋根面に前年度の6.1倍の負圧が生じた。3モデルの成果を国際会議IASS2017で発表した。本研究費により、ワークステーション型コンピュータ(HP社Z230SFF)と流体解析ソフトウェア(FINE/Open with Labs)を購入し、インストールとシステム調整をして東京電機大学建築学科情報・設計工学研究室に設置した。汎用流体解析ブログラムを使用する場合、講習会は必要不可欠なため、ベンダーのNUMECAジャパンの協力を得て2日間実施し、研究代表者、大学院生1名、学部学生2名が参加した。オペレーションに関する基本技術を習得した後、別途研究「自然地形の形成理論に基づく空間構造形態の生成(課題番号24656328)」で開発した一方向風による風紋と半周期分の正弦波で近似した砂丘を組合わせた形態について、流体解析を試みた。このモデルは60m×60mの平面と最高高さ15.82mを持ち、正弦波で近似した砂丘部分の最高高さは14.8mである。比較するためのアーチ構造は同様な平面に対して頂部の高さは14.8mとした。解析における風速は30m/sで、風向はx,y方向それぞれを想定した。いずれの方向においても負圧が大きくなる傾向を示したが、x方向において前者の風圧力は、後者アーチの1.75倍となり、y方向では、0.94倍となった。現時点では解析時のメッシュ分割の妥当性などをさらに検討中である。汎用流体解析プログラムの操作は、複雑で習得するのに時間を費やしてしまい、研究の進捗状況に遅れが生じた。また、このプログラムを学外の大分高等専門学校からアクセスする方法についても技術的な解決方法を見出していない。この2つの原因が研究の進行を遅れさせているものと考えている。平成28年度は、流体解析ソフト(FINE/Open with Labs)を用い、形態生成理論の異なる3種類の空間構造の風圧分布特性を解析した。1.海洋波の生成理論に基づく屋根の風圧分布:これまでの研究により、60m×60mのスパンを持ち、上に凸な半周期のy方向の波(周期24秒)に5つの正弦波によるx方向の小波(周期2.4秒)を加えた空間構造モデルを作成し、x方向y方向それぞれの波高を変化させて鉛直荷重に対して部材が許容応力度内で最も高い剛性を示す形態を求め、その屋根面の風圧分布を検討した。解析では風速、30m/s、風向はx方向(正負)、y方向、30度、60度の場合に対して風圧分布を求めた。x方向断面では風向によらず、風圧の最大値はアーチ構造に比較して本モデルの方が大きい値を示し、y方向では逆に小さい値を示した。本モデルの場合、屋根の端部で局所的に大きな風圧を受けるが、これは屋根の小波の形状が端部で滑らかでないことが原因と考えられる。2.風紋の生成理論に基づく屋根の風圧分布:風紋と正弦波で近似された砂丘を組合せた屋根形状を持つ同様な構造モデルを作成し、風速30m/秒の風を上記同様に作用させて風圧分布を検討した。x方向風に対し、端部から20m60mで屋根面の凹凸によるものとみられる風圧力の低下が確認できたが、屋根端部や頂部、凹凸の大きい部分では風圧が高くなる傾向を示した。