hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
画像解析を用いた再生骨材コンクリート中のひび割れ進展に関する破壊メカニズムの解明

本研究では,画像解析を用いて,再生骨材を含む各種粗骨材を用いた高強度コンクリートの圧縮破壊メカニズムを解明することを試みた.画像解析としてデジタル画像相関法を使用し,コンクート試験体表面に生じるひずみ分布中のひずみ卓越領域を,載荷によって発生したひび割れとみなすことで,圧縮荷重作用下での破壊進展を評価することを試みた.デジタル画像相関法では,任意の画素の移動量を算出できるために,卓越するひずみ位置を粗骨材とモルタルに分けて評価することが可能となる.本研究では,これらの一連の解析を実施できるプログラムを独自で作成し,高強度コンクリートの圧縮試験時に撮影した画像を用いて,ひずみ分布を計算し,破壊機構の説明を試みた.富配合で,同W/Cの下,再生骨材コンクリートの圧縮強度は,普通コンクリートの圧縮強度よりも低下する.コンクリートの強度特性と破壊機構とは密接な関係があり,破壊メカニズムを解明することで,再生骨材コンクリートの破壊抑制や防止手法の提案,このような材料の適用性が明らかになるものと考えられる.これらを進めていくことで,再生骨材コンクリートの高機能化の実現に繋がるものと考える.実際,再生骨材コンクリートと普通コンクリートの破壊機構は異なっていることがわかった.具体的には,再生骨材コンクリートでは,多くのひび割れが粗骨材部に発生しているのが確認できた.粗骨材部の破壊が,多く確認される場合には,コンクリート自体の圧縮強度が低減するものと考えられる.デジタル画像相関法により得られるデータは,高強度コンクリートの破壊機構の解明や破壊機構と強度特性との関連性の議論に際し,非常に重要であることがわかった.本研究では,画像解析を用いて,再生骨材を含む各種粗骨材を用いた高強度コンクリートの圧縮破壊メカニズムを解明することを試みた.画像解析としてデジタル画像相関法を使用し,コンクート試験体表面に生じるひずみ分布中のひずみ卓越領域を,載荷によって発生したひび割れとみなすことで,圧縮荷重作用下での破壊進展を評価することを試みた.デジタル画像相関法では,任意の画素の移動量を算出できるために,卓越するひずみ位置を粗骨材とモルタルに分けて評価することが可能となる.本研究では,これらの一連の解析を実施できるプログラムを独自で作成し,高強度コンクリートの圧縮試験時に撮影した画像を用いて,ひずみ分布を計算し,破壊機構の説明を試みた.富配合で,同W/Cの下,再生骨材コンクリートの圧縮強度は,普通コンクリートの圧縮強度よりも低下する.コンクリートの強度特性と破壊機構とは密接な関係があり,破壊メカニズムを解明することで,再生骨材コンクリートの破壊抑制や防止手法の提案,このような材料の適用性が明らかになるものと考えられる.これらを進めていくことで,再生骨材コンクリートの高機能化の実現に繋がるものと考える.実際,再生骨材コンクリートと普通コンクリートの破壊機構は異なっていることがわかった.具体的には,再生骨材コンクリートでは,多くのひび割れが粗骨材部に発生しているのが確認できた.粗骨材部の破壊が,多く確認される場合には,コンクリート自体の圧縮強度が低減するものと考えられる.デジタル画像相関法により得られるデータは,高強度コンクリートの破壊機構の解明や破壊機構と強度特性との関連性の議論に際し,非常に重要であることがわかった.
インクルーシブ教育を推進する小・中学校における「交流及び共同学習」に関する研究

本研究では、岐阜県の全ての小・中学校を対象とした「交流及び共同学習」の実態調査を実施して、障がいのある子どもと障がいのない子どもが共に学び合うインクルーシブ教育を推進する教育プログラムについて検討し、今後の展望を考察した。平成24年度の実態調査(回収率小学校84%、中学校72%)からは、交流及び共同学習の実施率が小学校で86%、中学校で80%であること、子どもの発達段階や学年に応じた到達目標や評価基準を設定していること等が明らかになった。平成25年度は、地域の障がい関係施設の情報を学校に提供する対話型調査を実施し、学校と施設とが連携することの課題を検討して、今後の展望を明らかにした。1.研究の目的及び方法:岐阜県の全小・中学校572校を対象に、当該自治体及び学区内の障害関係施設に関する情報提供とそれらの施設との交流及び共同学習に関する連携の実態等を明らかにすることを目的とした質問紙調査を実施した。2.結果:回収率は全572校中414校(72.4%:小学校73.1%、中学校70.9%)であった。1学区内の障害関係施設数の平均は、小学校1.1施設、中学校1.9施設となった。また、学区内に障害関係施設がないと回答した小学校は121校(44.0%)、中学校は45校(32.4%)であった。2連携している障害関係施設の平均は、小学校2.0施設、中学校1.6施設となった。障害関係施設と全く連携していない小学校は46校(16.7%)、中学校は30校(21.6%)となった。一方、学区内に施設はあるが、連携していないのは小学校16校(10.6%)、中学校17校(18.1%)、学区内に施設がなく連携もしていないのは小学校で32校(11.6%)、中学校で13校(9.4%)となった。3連携方法は「施設見学」が最も多く、次に「資料、写真提供」、「施設職員が授業に参加した」、「施設利用者が授業に参加した」となった。4障害関係施設の種別は、社会福祉協議会、日中活動サービス事業所、児童発達支援事業所が上位3種類となり、その連携方法は、「情報交換・意見交流」や「研修会への参加」等、多様な連携方法が展開していた。3.考察:今回の地域リソース情報の提供と実態調査により、地域のリソースと連携した交流及び共同学習は、障害関係施設の有無が制約となっていること、多様な連携方法が見られること等が明らかになった。今後、インクルーシブ教育の推進に向けた交流及び共同学習を全ての学校教育で展開するには、地域のリソースに関する情報に基づいた交流及び共同学習のプログラムを作成することが望まれる。本研究では、障害のある子どもと障害のない子どもとの「交流及び共同学習」について、岐阜県の小・中学校を対象とする実態調査を実施し、現状と課題を明らかにすることをとおして、本県におけるインクルーシブ教育を推進する立場から、義務教育における一貫した「交流及び共同学習」の教育プログラムを提示することを目的としている。平成24年度においては、岐阜県内の全ての小・中学校における「交流及び共同学習」の実態調査を実施し、現状と課題を明らかにした。小学校(376校)の調査は316校から回答(回収率84.0%)があり、「交流及び共同学習」を実施しているが274校(86.7%)、非実施が42校(13.3%)であった。全体計画者は「学年主任,学級担任」が183校(66.8%)、「特別支援教育コーディネーター」が102校(37.2%)となった。特別支援学校、施設・作業所等の障がいのある人との活動を実施しているのは42.8%の学校で,そのうち「特別支援学校」が59.3%、「施設・作業所」が31.1%となった。小学校の「交流及び共同学習」は多くの学校で実施されていることが明らかとなったが、実践の内容や取り組み方、また時間数等、学校ごとに大きな差があることが課題として示された。中学校(196校)の調査は142校から回答(回収率72.4%)があり、「交流及び共同学習」を実施しているが79.6%(113校)、非実施が20.4%(29校)となった。特別支援学校、施設・作業所等の障がいのある人との活動を実施しているのは27.4%(31校)にとどまり、そのうち特別支援学級設置校が29校であった。中学校では、特別支援学級設置の有無が実践内容や時間数等の違いになっていて、各学校が地域のリソースとどのように連携していくかの課題として示された。

岐阜県の全小中学校における現状と課題を実態調査で明らかにすることを目的とした研究として一定の成果を出すことができたと自己評価している理由として、調査の実施にあたって、岐阜県小中学校長会の調査協力が得られたことによって、小学校84%、中学校74%という高い回収率につながったものと関係者に感謝している。特別支援教育が小中学校で推進されていることと併せて、交流及び共同学習への取り組みが多様化してきていることが調査結果から推測されるが、年度末に結果概要を送付したことへのレスポンスを見ても、実践を担当する先生方が高い関心を持って回答していただいたことがわかり、次年度の研究を進めることへの期待に繋がっている。平成25年度は、「交流及び共同学習」の小・中学校一貫の教育プログラム(モデル試案)を岐阜県内の全市町村別に中学校単位で作成し、小・中学校にフィードバックすることで教育プログラム(モデル試案)の評価を依頼する対話型の調査を実施することを目的として、次の1、2、3の研究活動を計画している。尚、平成24年度の研究成果については、平成25年8月に開催される日本特殊教育学会にてポスター発表を行うことにしている。1平成24年度の調査結果について調査報告書を作成するとともに、中学校区別(1中学校と複数の小学校)に「交流及び共同学習」に関わる地域リソースをデータを編集・提供し、併せて小・中一貫プログラムに関する調査を実施する。21の調査結果を受けて、全ての小・中学校を対象として、1の「交流及び共同学習」の系統性に関する分析から抽出された各中学校区別のプログラム(モデル試案)を作成・郵送し、このプログラム(モデル試案)に対する対話型調査(一貫プログラムの有効性の評価、平成26年度以降の教育課程への活用に関する意向調査を内容とする対話型調査)を実施する。32を受けて、地域資源に応じた小・中学校一貫の教育プログラム(モデル試案)の最終的な取りまとめを行う。そして、本研究の研究成果について、6圏域及び各自治体別の教育プログラム(モデル試案)報告書を作成し、関係機関に調査報告書を送付する。平成24年度の残余金をもって、平成24年度分の調査報告書を作成する。平成25年度分については、研究発表旅費10万円、研究補助15万円、調査報告書作成・郵送費25万円の合計50万円を計画している。
骨粗鬆症モデルマウス(SAMP6)を用いた骨量決定遺伝子群の同定

SAMP6の3つの低骨量原因遺伝子(Pbd1,Pbd2,Pbd3)の同定と機能解析を行うため、SAMP6とSAMP2による第11,13,X染色体3領域のcongenicマウス作成が終了し、骨量決定遺伝子の効果を確認し,機能解析を行った。第11染色体(Pbd1)に関してはsub-congenic系統の解析により、12cM(9Mbp)まで領域を絞り込んだ。更なる領域の絞り込みを目指してsub-subcongenic 10系統を作製中である。マイクロアレイ解析、sub-congenicマウスの解析、SAMP6、SAMP2及び他のマウス系統のSNP解析により、第11番染色体上の1つの候補遺伝子を同定(Ifp35)した。Ifp35の骨量調節機能解析のため、SAMP6と同じhaplotypeであるC57/BLをベースにしたtransgenic mouseが完成し、現在骨密度測定中である。第13番染色体(Pbd2)に関しては、sub-congenic5系統を用いて絞り込んだPbd2の存在領域内127遺伝子の全エクソンの塩基配列解析を行い、約2cMの領域に74個の候補遺伝子が存在することを示した。この内、アミノ酸置換を生じるSNPsが15遺伝子で発見された。現在、sub-subcongenic系統を3系統作製中であり、更なる領域の絞り込みを行っている。また、congenic mouseを用いて上記遺伝子の発現量を調査している。X染色体(Pbd3)に関してはSAMP2にSAMP6のPdb3を導入したcongenic系統は退行期での骨密度減少が抑制された。さらにこのcongenic系統の骨吸収マーカーは低く、low turnoverであることが示唆され、Pbd3は退行期のboneturnoverを制御している遺伝子である可能性が示唆された。
ウェアラブルOHラジカル検出シートの開発

大気圧プラズマにより生成されるOHラジカルは多くの反応において重要である。我々はOHラジカルの検出法を開発した。この方法はテレフタル酸(TA)によりOHラジカルをトラップしてできる2-ヒドロキシテレフタル酸(HTA)を蛍光測定するものである。しかし溶液中ではHTAは拡散するため,ラジカル源の情報は得られなかった。そこでアガロースを用いてTAを内包したヒドロゲルを創製した。バリア放電、プラズマジェット、パルスコロナ放電におけるOHラジカルの可視化に成功した。ゲルシートは貼り付け可能であり、プラズマを皮膚や植物の葉に照射したとき、ラジカル供給範囲がどこまで及ぶのかを調べることもできる。活性酸素の一つとして注目されるヒドロキシラジカル(OHラジカル)を検出するために検出試薬を織り込んだゲル状物質からなる機能性ヒドロゲルを作製した。機能性ヒドロゲルは、市販のアガロースの粉末をベース材料とし、それを寒天状にする際に、テレフタル酸を含む溶液を用いることで作製可能である。ゾル状のテレフタル酸を含むアガロース溶液は、電子レンジで沸騰するまで加熱する。その後シャーレに流し込み、固体化したら取り出す。ゲルシートとしての厚さはシャーレに流し込む段階で13mm程度に調整した。作製したヒドロゲルシートは、接着剤なしで貼り付け可能であり、人体にも貼り付けできるためウェアラブルなシートとなっている。使用する観点から、ゲルの強度や柔軟性についても評価した。結果として、これまでにないOHラジカル検出シートが完成した。作製したヒドロゲルシートの応用として、放電プラズマの反応場において活用することを提案した。平行平板電極の空間にガラス板に貼り付けたヒドロゲルシートを挿入して、バリア放電によるOHラジカルの発生と分布状態を観測した。バリア放電の特徴であるフィラメント状のマイクロ放電に対応してOHラジカルが生成していることを可視化した。ゲルに含ませる水をテレフタル酸溶液の他に色素を入れてみることも実施した。着色したフィルムをバリア放電のギャップ間に挿入し、放電にさらすことにより脱色反応とOHラジカルの挙動を同時に観測することに成功した。これは放電プラズマ処理にラジカルが如何に寄与しているかを調査する手法として、今後さらに研究が展開できることを示唆するものである。本研究で開発した機能性ヒドロゲルシートに関しては、特許出願(特願2016-173928)を行った。また、東京ビッグサイトで開催された2016NEW環境展にも出品した。化学プローブ法の基本であった試薬を溶解させた溶液を用いる必要性がゲルにより解消した。さらにこれをシート状にすることで、適用可能な範囲が液中だけでなく,気相や気液界面に広がった。現在までのところ、大気圧放電プラズマとして代表的なプラズマジェット、バリア放電、パルスストリーマコロナ放電に作製したOHラジカル検出ヒドロゲルシートを適用し、それぞれの放電プラズマ発生形式に固有なOHラジカルの分布状況が可視化できることを確認した。さらにヒドロゲルシート作製のアガロースの濃度についてゲル強度との関係を調査し、最適値が1%程度であることがわかった。さらにOHラジカルのゲル内での流動性についても大気圧プラズマジェットをゲルシート上で走査することによりパターン化されたラジカル照射領域を出現させて検証を行い、トラップされたOHラジカルが拡散することはないことがわかった。保持できる時間特性については、通常の測定に要する時間程度では問題ないこと、保持時間を長くするには冷蔵保存することで数日は状態を保てることがわかった。また、厚さ1mmのシートを反応容器の内壁に張り付けて、オゾンと水蒸気によるOHラジカル生成の新たな反応経路を確認することができた。これは放電由来によるOHラジカルの生成とは全く別の反応経路を示唆するものであり、長寿命なオゾンによりOHラジカルが生成できることは極めて重要な意義をもつものと思われる。活性酸素なかでも最も注目されているヒドロキシラジカル(OHラジカル)を検出するための機能性ゲル(スマートヒドロゲル)を創製した。機能性ゲルは,アガロースをベース材料とし,それを寒天状にする際に,テレフタル酸を含む溶液を用いて作製する。ゲル化する際には,ゾル状のアガロースを厚さ13mm程度のゲルシートに調整した。ヒドロゲルシートは,接着剤なしで貼り付け可能であり,人体にも貼り付けできるためウェアラブルなシートとなっている。使用する観点から,ゲルの強度や柔軟性についても評価した。結果として,これまでにないOHラジカル検出シートが作製できた。ラジカル検出センサーを内包したゲルと言うことでスマートヒドロゲルと呼べる。また,エコテクノ2017(2017年10月1113日,西日本総合展示場)に出展し,ヒドロゲルシートの有用性を広く社会・国民に発信した。作製したヒドロゲルシートの応用として,放電プラズマの反応場において活用することを提案した。代表的なバリア放電やパルスコロナ放電におけるOHラジカルの発生と分布状態をヒドロゲルシートで可視化した。バリア放電の特徴であるフィラメント状のマイクロ放電に対応してOHラジカルが生成していることがわかった。パルスコロナ放電でもストリーマの影響を見ることができた。さらにプラズマ医療に関連して,ヒドロゲルシートを人間の皮膚に貼り付け,プラズマジェットを照射したときのラジカル供給範囲がどこまで及ぶのかを検証した。ゲルに含ませる水をテレフタル酸溶液から着色水に代えることも行った。脱色反応とOHラジカルの挙動を同時に観測できることが可能となった。これは放電プラズマ処理にラジカルが如何に寄与しているかを調査する新たな手法として有効である。

大気圧プラズマにより生成されるOHラジカルは多くの反応において重要である。我々はOHラジカルの検出法を開発した。この方法はテレフタル酸(TA)によりOHラジカルをトラップしてできる2-ヒドロキシテレフタル酸(HTA)を蛍光測定するものである。しかし溶液中ではHTAは拡散するため,ラジカル源の情報は得られなかった。そこでアガロースを用いてTAを内包したヒドロゲルを創製した。バリア放電、プラズマジェット、パルスコロナ放電におけるOHラジカルの可視化に成功した。ゲルシートは貼り付け可能であり、プラズマを皮膚や植物の葉に照射したとき、ラジカル供給範囲がどこまで及ぶのかを調べることもできる。作製したOHラジカル検出ヒドロゲルシートは,各種プラズマでの使用が可能で、OHラジカルの分布が可視化できるところまで研究は到達したが、OHラジカルの絶対量を明らかにできていない。液体での検出ではOHラジカルをすでにトラップした標準試薬である2-ヒドロキシテレフタル酸を用いて検量線を作製し、絶対量への換算が行える。しかし、ゲルは3次元網目構造からなり、その内部に溶液を保持する構造では、光の乱反射や透過率の低下による影響で、検量線の作製が難しい。この問題を克服するには、現在作製されている厚さ1mmのシートでは検出される蛍光への影響が大きいため、さらに薄くしたシートが必要である。今後、定量化を行うには、この課題を解決する必要がある。また、化学プローブ法だけでなく、他の手法として電子スピン共鳴法を使用してクロスチェックも行う計画である。これによりラジカル照射量の定量化を目指す。さらに検出限界を明らかにし,放電プラズマの照射方法や時間との関係について開発したOHラジカル検出ヒドロゲルシートの性能を明らかにする。シートの取扱易さ、耐久性、柔軟性について調査し、ウェアラブルなセンサのレベルまでになっているか評価する。研究初年度において各種プラズマで特徴あるOHラジカル分布が観測された。通常は、放電プラズマはリアクタごとで特性が異なり、例え同じ放電形式でも研究者により処理効率等が変わる。このことをラジカル計測の視点から評価する。リアクタと放電領域の関係、ガス流量と滞在時間、反応性ガスの存在の有無などによる影響をリアクタ内部でのOHラジカル分布を明らかにすることで検討する。放電プラズマ工学外国旅費として当初使用する計画であった国際会議への参加が、在籍する大学の改組による諸課題を所掌する教務委員長として事務処理するための時期と重なり見送ることにした。そのため、計上していた予算が消化されず残ったため次年度に繰り越すこととした。繰り越した額は、次年度予定していた金額と合わせて実験を遂行するための消耗品の購入や旅費に充てる。特に、研究最終年度となるため研究成果の報告をしっかりと行う予定である。
ブレーン宇宙論における摂動の進化と観測に対する予言

ブレーンワールドと呼ばれる、弦理論から示唆される高次元宇宙モデルに関する研究をおこなった。特に、摂動のふるまいを中心とした重力の性質に注目し、以下のような成果をあげた。5次元の重力がガウス・ボンネ項という高階微分補正項を含む理論で記述される場合のブレーンワールドについて研究をおこなった。ブレーン上の重力場の有効方程式は、形式的には非常に複雑なものになることが知られている。これに対して微分展開法を適用することで方程式を簡略化し、バルクの曲率半径[エネルギースケール]と比べて長距離[低エネルギー]ではアインシュタイン重力が実現されていることを示した。また、このモデルにおける宇宙論的摂動を計算するための定式化をおこない、得られた一般的な摂動方程式について、いくつかの極限的な場合に摂動がどのようにふるまうかを解析した。その結果、(1)低エネルギーにおいて長波長の摂動のふるまいはアインシュタイン重力におけるものと同じである(2)低エネルギーにおいて短波長の摂動のふるまいは4次元のスカラー・テンソル理論で記述される(3)高エネルギーでは、通常の直観とは反対に高次元効果は効かなくなり、摂動は4次元的な方程式で記述されるということが明らかになった。磁束によって2次元がコンパクト化されている6次元のブレーンワールドにおいて、弱重力場の研究をおこなった。ブレーンに1次元余分な拡がりを持たせることで任意の物質場をブレーン上に置くことができるというアイデアに着目した。ブレーンに局在した物質を源とする線型摂動を解析し、ブレーン上の重力は形式上スカラー・テンソル理論で記述されるが、長距離ではスカラーモードの寄与は抑えられているために、結果として4次元の通常の重力理論が再現されていることを示した。近年、余剰次元のあるブレーンワールドと呼ばれる宇宙モデルの研究が盛んに行われている。このようなモデルでは、サブミリメートル以下のスケールで余剰次元効果が現れて、重力が通常の一般相対論とは異なるふるまいをする。この余剰次元効果の宇宙論への影響を調べること、具体的には、揺らぎの生成・進化のシナリオを明らかにし観測に対する予言をすることが本研究の目的である。そのために(1)インフレーション中における重力波揺らぎの量子論的な生成と(2)その後の宇宙における重力波の進化と観測に対する示唆に関する研究を行った。まず、ロンスキアン法にもとづいた重力波のスペクトルの計算手法の定式化を行い、また具体的に計算を実行するための数値計算コードの開発を行った。この方法の優れている点は、初期条件を量子論的に正しく設定できる点と、効率のよい計算が可能な点である。このロンスキアン法に数値計算を組み合わせる手法を、まず(1)に適用した。重力波揺らぎの初期スペクトルを様々なインフレーションモデルに対して計算した結果、ブレーン宇宙における初期スペクトルは、対応する4次元の通常のインフレーションモデルにおいて得られるスペクトルに簡単な変換を施したものでよく近似できるという有用な事実が明らかになった。続いて、同様の手法を(2)に対しても適用した。その結果、宇宙膨張率の変更により重力波の振幅が増す効果と、重力波が余剰次元に逃げることで振幅が減る効果により、LISAやDECIGOなどが直接検出を目指している背景重力波のスペクトルは変更を受けること、しかし、ふつうに考えられている、インフレーション後に輻射優勢宇宙が続くモデルでは上記2つの効果が打ち消しあい、通常の宇宙論で得られるスペクトルと同じものが予言されることが明らかになった。また、最終的に得られるスペクトルは初期条件にほとんど依存しないこともわかった。
ドラッグリポジショニングを用いた非VEGF経路に対する新規抗血管新生薬開発

現在の悪性脳腫瘍治療では外科手術、放射線療法、化学療法を用いた集学的治療である。最も悪性度の高い膠芽腫では治療技術の発達向上にもかかわらず、平均生存期間約1年数か月、5年生存率数%と極めて予後不良である。また、悪性腫瘍への抗血管新生療法の概念は古く1970年代より提唱されており、抗ヒトVEGFモノクローナル抗体のベバシズマブ(アバスチン;中外製薬)が、国内外において切除不能進行・再発大腸癌に対する標準治療と認可された後、卵巣癌、非小細胞肺癌、子宮頸癌等に対しても承認されている。悪性脳腫瘍(膠芽腫)に対する抗血管新生薬を用いた代表的な北米臨床試験AVAgliostudyにて、標準治療に抗血管新生薬アバスチン(ベバシズマブ)追加群に生存期間延長は認めなかった。そこで我々は、膠芽腫の抗血管新生療法抵抗性の原因の一つが、がん血管新生阻害薬の多くの作用点がVEGFR/VEGF-R経路にあることに着目した。言うまでも無く、VEGF経路は腫瘍血管新生において最も中心的役割果たす代表的な経路である。そこで我々は、「悪性脳腫瘍において、VEGFは腫瘍血管形成において重要な経路であるが、VEGF経路が阻害されても非VEGF経路により腫瘍血管形成が代償される機構が存在し、腫瘍血管は維持され、そのためアバスチン単独では抗血管新生治療による予後延長が得られない」との、仮説を立て実験を行った。抗血管新生薬を用いた抗血管新生療法は、理論として問題なく、抑制する経路が腫瘍により異なるのではないかと考えられた。本プロジェクトにより、VEGF非依存的な血管新生の経路を同定し、ドラッグリポジショニングに基づく阻害薬発見を行う予定である。これまでに我々は、脳腫瘍における抗血管新生薬抵抗性の理由について、抗血管新生療法による低酸素が腫瘍浸潤を高度に誘導することを報告した(Fujimura A, Michiue H, PLoS One. 2011 Mar 14;6(3):e17685)。脳腫瘍に関する低酸素の3つのマイクロアレイデータより、浸潤に関与するCyclinG2が共通して発現していることに着目し、さらにこのCyclin G2が脳腫瘍細胞浸潤の際の細胞先端部に発現し、浸潤突起を形成することを示した。これにより、抗血管新生薬による低酸素刺激が悪性脳腫瘍においては有効な治療ではなく逆に悪化させる要因となっていることを示した。低酸素刺激は、細胞障害性を誘導する場合と逆に細胞浸潤能を挙げる諸刃の剣であることを示した。我々は、これまで本研究課題である既存薬再開発に基づく薬剤開発を行ってきた。低酸素刺激に応答して浸潤細胞の先端部でアクチン重合により浸潤に必要な仮足形成が活性化されていることを示した。さらにこの仮足形成を特異的に阻害する薬剤を既存薬再開発(DR)にて発見することに成功した。本薬剤は抗うつ薬の一種であるSSRI(セロトニン再取り込み阻害薬)であり、血液脳関門を通過する薬剤であり、既に臨床で広く使用されており副作用もほとんどない。更に脳腫瘍モデルマウスにおいて、抗うつ効果を示す薬剤投与量において、抗浸潤効果を示し、生存期間の延長も認めた。さらに、抗血管新生療法で使用するVEGF経路阻害薬にて、新たにVEGF非依存的な血管新生発生し、この出現が抗血管新生療法抵抗性の原因であるとの仮説を構築した。現在、腫瘍幹細胞に起源をもつ血管内皮細胞を用いたチューブフォーメーションアッセイによる抗血管新生薬のスクリーニングを随時行っている。

これまでに我々は、脳腫瘍における抗血管新生薬抵抗性の理由について、抗血管新生療法による低酸素が腫瘍浸潤を高度に誘導することを報告した(Fujimura A, Michiue H, PLoS One. 2011 Mar 14;6(3):e17685)。脳腫瘍に関する低酸素の3つのマイクロアレイデータより、浸潤に関与するCyclinG2が共通して発現していることに着目し、さらにこのCyclin G2が脳腫瘍細胞浸潤の際の細胞先端部に発現し、浸潤突起を形成することを示した。これにより、抗血管新生薬による低酸素刺激が悪性脳腫瘍においては有効な治療ではなく逆に悪化させる要因となっていることを示した。低酸素刺激は、細胞障害性を誘導する場合と逆に細胞浸潤能を挙げる諸刃の剣であることを示した。我々は、これまで本研究課題である既存薬再開発に基づく薬剤開発を行ってきた。低酸素刺激に応答して浸潤細胞の先端部でアクチン重合により浸潤に必要な仮足形成が活性化されていることを示した。さらにこの仮足形成を特異的に阻害する薬剤を既存薬再開発(DR)にて発見することに成功した。本薬剤は抗うつ薬の一種であるSSRI(セロトニン再取り込み阻害薬)であり、血液脳関門を通過する薬剤であり、既に臨床で広く使用されており副作用もほとんどない。更に脳腫瘍モデルマウスにおいて、抗うつ効果を示す薬剤投与量において、抗浸潤効果を示し、生存期間の延長も認めた。さらに、抗血管新生療法で使用するVEGF経路阻害薬にて、新たにVEGF非依存的な血管新生発生し、この出現が抗血管新生療法抵抗性の原因であるとの仮説を構築した。現在、腫瘍幹細胞に起源をもつ血管内皮細胞を用いたチューブフォーメーションアッセイによる抗血管新生薬のスクリーニングを随時行っている。現在、脳腫瘍幹細胞を腫瘍内皮細胞へと分化させ、チューブフォーメーションアッセイによる薬剤スクリーニング実験を行っている。薬剤スクリーニングにより予算の執行状況が変わっているが、今後動物モデルを用いた実験を行うため、計画通り予算執行が行われると考える。
明らかな骨量減少をきたすItpr1遺伝子トラップマウスの機能解析

骨粗鬆症などのロコモティブシンドロームの病因・病態解明のために、可変型遺伝子トラップ法により樹立した変異マウス系統を用いて骨軟骨代謝関連新規遺伝子のスクリーニングを実施している。それらトラップクローンデータをデータベース『EGTC』(Database for the Exchangeable Gene Trap Clones)に公開し、骨軟骨代謝に異常をきたすモデルマウスライブラリーを構築中である。その中のItpr1遺伝子欠損マウスは骨量骨強度異常を呈し、同遺伝子が骨代謝で重要な働きをする可能性は高い。そこで同マウスを用いて骨代謝関連の詳細な解析を行い骨粗鬆症治療に向けて研究を進めている。
産業副産物を結合材としたグリーンコンクリートにおける自己養生機能の付与と評価

普通ポルトランドセメントを使用しない,廃石膏ボード微粉末を刺激材とし,アルカリ刺激材とともにフライアッシュおよび高炉スラグを結合材としたコンクリート(Composite Cement Concrete: CCC)の適用性を検討するとともに,この種のコンクリートを用いた鉄筋コンクリートに代わる新しい構造材料の可能性について包括的な実験を行った。CCC結合材のペースト実験より,廃石膏ボード微粉末-高炉スラグ-フライアッシュの最適混合比を本研究において特定した。また,高炉スラグ骨材および再生骨材を用いることで,自己収縮ひずみをほぼ0とすることができた。さらに,竹に自己収縮がほぼ0に近い高炉スラグ骨材および再生骨材を用いたCCCを充填したCFB(Concrete-Filled-Bamboo)を提案した。低炭素型社会への変革が求められている中で,建築・土木分野の主たる構造材料であるセメントが,その製造過程において1tonあたり約800kgの二酸化炭素を排出する事実は重い。本研究は,このセメントに代わるものとして,産業副産物であるフライアッシュ(F)および高炉スラグ微粉末(S)に加え,今後益々その排出量の増大が予想される廃石こうボード微粉末(G)を結合材料として用いたグリーンコンクリート(F-S-Gコンクリート)の高度化を図るものである。しかしこの材料は,その長所を引き出すために十分な湿潤養生環境を必要とするとともに,セメントのような強アルカリを持たないため,構造部材としての適切な補強筋を模索する必要がある。本研究は,このグリーンコンクリートへ自己養生機能を付与するための材料選定と調合方法からなる材料設計手法を提案し,新しい素材による補強効果を構造部材レベルで検討するものである。F-S-Gコンクリートは,セメントのような強アルカリを持たない。したがって,構造部材における補強筋として従来一般に用いられている鉄筋はその使用の前提条件が崩れることになる。新たな補強筋を模索する第一のステップとして本年度では,まず「竹」を用いることを検討した。その結果,以下の成果が得られた。1)充分なる湿潤養生効果をもたらすことを意図した高炉スラグ骨材および再生骨材を使用したCCCは,普通骨材を用いた場合と同等の強度発現を示した。2)高炉スラグ骨材界面において結合材との反応生成物を確認することができ,複合硬化体において連続体を形成していることが示唆された。3)高炉スラグ骨材を用いることにより,自己収縮ひずみを適切に低減できることが示された。4)補強筋として竹を用いた新しい構造部材(Concrete filled bamboo)を提案し,この構造特性を定量的に把握した。鉄筋代替材料として十分な利用可能性を持つことを確認した。本研究は,このセメントに代わるものとして,産業副産物であるフライアッシュ(F)および高炉スラグ微粉末(S)に加え,今後益々その排出量の増大が予想される廃石こうボード微粉末(G)を結合材料として用いたグリーンコンクリート(F-S-Gコンクリート)を対象に検討するものであり,このグリーンコンクリートへの自己養生機能の付与するための材料選定と調合設計手法を提案し,新しい素材による補強効果を構造部材レベルで評価するものである。すなわち,・自己養生機能の付与方法の効果の確認高炉スラグやフライアッシュを混和材として用いる場合に水分の適切な供給(養生)が重要であることは古くから指摘されている。この高炉スラグやフライアッシュそのものを主たる結合材として利用する場合,硬化体への水分の供給の重要性はさらに増すものと考えられる。この課題を解決するために,高強度コンクリートの分野において,主として海外で精力的に研究された多孔質骨材や吸水性ポリマーなどによる内部養生効果の適用性を,本F-S-Gコンクリートにおいて検討し,自己養生機能の付与手法を提案する。本研究で検討するF-S-Gコンクリートは,セメントのような強アルカリを保持しない。したがって,構造部材として従来一般に用いられている鉄筋はその使用の前提条件が崩れることになり,新たな補強筋を模索する必要がある。本研究ではまず,補強筋としてだけでなく,水分供給効果を有する「竹」の可能性について検討する。本研究で得られた知見を以下に述べる。(1)CCC結合材のペースト実験より,高炉スラグ微粉末をより多く用いるほど,より高い高強度が達成できることを示した。

一方,この場合の収縮は大きくなることも明らかとなった。これらの事前検討を踏まえ,廃石膏ボード微粉末ー高炉スラグーフライアッシュの最適混合比を本研究において特定した。(2)高炉スラグ骨材を使用したCCCは相対的に強度発現が高い傾向がみられた。(3)SEM画像観察結果から,高炉スラグ細骨材表面では反応生成物が確認でき,一方,普通細骨材にはこれを確認することができなかった。このことから,上記の強度発現はこの骨材界面の反応が寄与していることが示唆された。(4)高炉スラグ骨材および再生骨材を用いることで,自己収縮ひずみをほぼ0とすることができた。(5)竹に自己収縮がほぼ0に近い高炉スラグ骨材および再生骨材を用いたCCCを充填したCFB(Concrete-Filled-Bamboo)を提案した。本部材に対して曲げ試験を行った結果から,竹による力学的な補強効果が確認された。一方圧縮試験においては,竹の節は断面的に弱点となりやすく,強度を低減する可能のあることも確認できた。竹による内部養生効果の定量化と併せて今後検討が必要である。また,竹素材間のバラつきも考慮した評価方法の確立が重要であることを示した。1)充分なる湿潤養生効果をもたらすことを意図した高炉スラグ骨材および再生骨材を使用したCCCは,普通骨材を用いた場合と同等の強度発現を示した。2)高炉スラグ骨材界面において結合材との反応生成物を確認することができ,複合硬化体において連続体を形成していることが示唆された。3)高炉スラグ骨材を用いることにより,自己収縮ひずみを適切に低減できることが示された。4)補強筋として竹を用いた新しい構造部材(Concrete filled bamboo)を提案し,この構造特性を定量的に把握した。鉄筋代替材料として十分な利用可能性を持つことを確認した。以上より,概ね研究目的を達成することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,産業副産物である高炉スラグ微粉末およびフライアッシュに加え,今後益々その排出量の増大が予想される廃石こうボード微粉末を用いた系をセメント代替材料として検討している。これまでセメントの混和材として用いられてきた高炉スラグ微粉末やフライアッシュを,全面的に使用することによって顕在化する養生方法や補強筋の問題点を解決するための手法を検討することは,この種の材料の実用化を図る上で必須の事項であり,独創的で学術的な特色と有用性をもつと考える。低炭素型社会に向けた変革の中で,セメント代替材料を今後検討してゆかざるを得ない状況ある。構造材料はこれまで,その高性能化を志向して技術的な発展がなされてきた。高層建物を志向した高強度コンクリートの開発はその典型ともいえる。しかし,本研究を実施することにより,従来の鉄筋コンクリート部材とは異なる,次の世代に向けた新たな構造部材としてのあり方を見出すことができるものと考える。
遺構計測法の効率化ならびに体系化に関する研究

本研究は、近年のコンピューターや測量機器の急速な進歩にもかかわらず、それらを充分に生かした発掘遺構計測法が確立されていない現状に鑑み、機器の発達と普及に対応した新しい計測方法の確立とその体系化を図ろうとするものである。上記の目的を達成すべく、まず、過去から現在にいたる各種の発掘遺構計測法に関する収集・整理作業をおこなった。平板測量・遣方測量からトータルステーションやGPSを用いた測量まで、計測法の変遷を整理し、それぞれの得失を比較する作業である。あわせて、各地における遺構計測法の実態を把握するための資料調査を実施した。そして、そこで明らかになった問題点に基づき、現在考えうるもっとも効果的かつ精度的に安定した計測法として、トータルステーションまたはGPSによる実測基準線の設置、複数の調査員による並行実測、という手順を開発した。いわば、遣方測量の長所を生かしつつ、精度・能率両面の飛躍的向上を図った方法といえる。さらに、標高の測定作業を簡便かつ統一的な手法でおこなうため、目盛りの振り方を通常と逆にした標高測定シールを開発した。これによって、高低差が大きく、年次や日時を異にする調査であっても、統一した標高表記が可能となり、現地作業や以後の室内作業の能率向上に大きく寄与することができた。また、地形測量についても、トータルステーションを活用することにより、平板測量の問題点を克服した方法を実用化した。そして、有用性をテストするため、標高約1600mに位置する江戸時代の宿坊(小篠宿)跡の測量調査を実施し、その成果を公刊した。使用可能な機器の数量や大きさなど、制約の多い条件下で、広大な面積の遺跡や遺構を迅速かつ正確に計測する方法として、今後、幅広い方面での応用が期待できる。本研究は、近年のコンピューターや測量機器の急速な進歩にもかかわらず、それらを生かした発掘遺構計測法が充分に確立されていない現状に鑑み、機器類の発達と普及の水準に対応した新しい計測方法の体系化とその共有化を図ろうとするものである。上記の目的を達成するために、まず、初年度にあたる本年度は、過去から現在までの発掘遺構計測法に関する収集・整理作業を開始した。とくに、奈良文化財研究所(奈良国立文化財研究所)での40年近くにおよぶ発掘調査事例を中心に、平板測量から遣方測量、そして現在のトータルステーションやGPSを用いた測量にいたる計測法の変遷を整理し、それぞれの得失を具体的に比較する作業をおこなった。この対象には、筆者が関わった新規開発を含む機器の選定と、より効果的な運用をめざした過去の試行結果が含まれている。また、これらが実際に充分な有用性をもつかどうかを確かめる意味で、大峰山系の稜線上、標高約1600mに位置する江戸時代の宿坊(小篠宿)跡の測量調査を実施した。平地に比べて使用できる器材の数量が限定される厳しい条件下で、広大な面積を対象に、いかに能率的な作業が進められるかのテストとなり、多くの成果を挙げることができた。このほか、上記の作業と並行して、各地における発掘遺構計測法の実態を把握するために、山陰、東海など現地での資料調査を開始した。本研究は、近年のコンピューターや測量機器の急速な進歩に鑑み、それらを生かした発掘遺構計測法が充分に確立されていない現状を打破するため、機器類の発達と普及の水準に対応した新しい計測方法をさぐるとともに、その体系化を図ろうとするものである。上記の目的を達成するために、本年度は、まず、過去から現在までの発掘遺構計測法に関する収集・整理作業を、前年度から継続しておこなった。これは、奈良文化財研究所で蓄積された発掘調査事例を中心として、平板測量・遣方測量から、現在の主流をなすトータルステーションやGPSを用いた測量まで、計測法の変遷を整理し、それぞれの得失を比較する作業である。

また、このなかで、実際に有用性をテストするために、大峰山系の主稜線上、標高約1600mに位置する江戸時代の宿坊(小篠宿)跡の測量調査を実施したが、その測量成果をまとめる作業にとりかかった。現地では、トータルステーションを用いて、作図者(研究代表者)が、方眼紙上に1:200の縮尺で地物や等高線を描画した。この原図をスキャナーで取り込み、コンピューター上で編集をおこなって、必要な範囲を任意の縮尺で出力することができるようにした。使用できる器材の数量や大きさが限定された条件下であったが、多大な成果を挙げることができ、広大な面積の遺跡や遺構を迅速かつ正確に計測する方策として、今後、幅広い方面での応用が期待できる。このほか、上記の作業と並行して、各地における発掘遺構計測法の実態を把握するための資料調査をひきつづいて実施した。本研究は、近年のコンピューターや測量機器の急速な進歩に鑑み、それらを生かした発掘遺構計測法が充分に確立されていない現状を打破するため、機器類の発達と普及の水準に対応した新しい計測方法をさぐるとともに、その体系化を図ろうとするものである。上記の目的を達成すべく、まず、過去から現在までの発掘遺構計測法に関する収集・整理作業を、前年度から継続しておこなった。これは、奈良文化財研究所で蓄積された発掘調査事例を中心として、平板測量・遣方測量から、現在の主流をなすトータルステーションやGPSを用いた測量まで、計測法の変遷を整理し、それぞれの得失を比較する作業である。また、この一環として、実際の測量における有用性をテストするために、大峰山系の主稜線上、標高約1600mに位置する江戸時代の宿坊(小篠宿)跡の測量調査を実施しており、その測量成果をとりまとめて公刊した(『大峰山岳信仰遺跡の調査研究』)。使用可能な機器の数量や大きさなど、制約の多い条件下であったが、広大な面積の遺跡や遺構を迅速かつ正確に計測する方法として、今後、幅広い方面での応用が期待できる。そして、以上の成果に基づき、現在の測量および発掘調査の環境下で、もっとも適した遺構計測法を体系化するための調査マニュアルを目下作成中である。
沿岸砂州の性状からみた日本の砂浜海岸の地形特性:野外調査・実験・モデリング

わが国の太平洋沿岸、日本海沿岸、さらに非外洋性海浜から190地点のデータを収集・解析し、砂浜海岸における陸上部の地形特性の1つである暴浪の遡上限界すなわち後浜上限高度を調査した。その結果、後浜上限高度は底質粒径に大きく支配されるとともに、外洋性海浜においてはバーの数で代表されるフィルター効果が顕著に現れ(すなわちバーの数が多いほど高度が低く)、非外洋性海浜ではその効果はほとんどなく、襲来波浪の規模が重要であることが明らかにされた。外洋性海浜におけるバーの数が何によって決定されるのか?太平洋ならびに日本海沿岸から合計25地点を選定し、次元解析を適用してデータを整理した結果、バーの数はBreaker-type indexの3/2乗で表せることがわかった。日本海沿岸ではほとんどが多段バーを示すが太平洋沿岸では1段バーが多いということに対する理由として、両海域での波候の違い(前者では風波、後者はうねりが卓越)を考えた。どちらの沿岸域においても、バーは暴浪時のSpilling型砕波によって形成され、底質粒径が同じ場所であるならばほぼ同数のバーができるが、日本海沿岸では風波の減衰特性によりバーの形態が維持されるのに対して、太平洋沿岸では一度形成されたバーが暴浪後の、あるいは暴浪間のうねりにより平坦化されてバーの段数が減少するためである。バーの発生機構を解明すべく二次元造波水路実験を実施した結果、従来、存在が指摘されていた下降渦(斜降渦とよばれている)とは異なる乱流水塊の降下現象が見出された。航空気象学でいうダウンバーストとよばれる現象と類似のものである。これが底面に作用すると大きな撹乱が生じ,多量の砂の浮遊現象が発生し,この砂が沖方向に運搬されてバーの発生・発達をもたらすものと考えられる。ダウンバーストはSpilling型砕波に特有の現象であるので、バーの発達・形成のモデリングには必須の要素であると考える。バー(海底砂州)が発達する海岸では、波はバー上で砕けやすく、その時、かなりのエネルギーを失うので、バーより岸側の波が小さくなる。これをバーの波に対するフィルター効果という。複数のバーが発達する多段バー海岸では、波は砕波を繰り返すことによって多くのエネルギーを消耗するので、バーのフィルター効果の総和は大きくなる。石川県の羽咋市から小松市にかけての海岸は、場所的にバーの段数が異なる。北端部で4段、徐々に段数を減らし、南端部で1段となる。現在、この海岸において、バーの段数とフィルター効果との関係を調べているが、バーの段数が増加するにつれて、後浜上限高度(海岸の高さ)が小さくなることを確認している。これは、バーの段数が増えると、バーのフィルター効果の総和が大きくなるので、汀線砕波波高が小さくなり、その結果、波の遡上限界高度が小さくなるためであると考えている。一方、若狭湾沿岸・瀬戸内海沿岸・大阪湾沿岸・徳島県南部の小規模内湾群における現地調査の結果、内湾や内海ではバーが有効なフィルターとして機能していないことがわかった。これは、内湾や内海では波の規模が小さいので、バー上で波が砕けにくいためであると考えている。次に、バーの段数と海岸全体の勾配との関連を、襲来波浪の地域差が少ないと考えられる上記石川海岸において調査した結果、4段から1段となるにつれて勾配が大きくなることがわかった。この関係は、北海道の日本海沿岸の天塩地区においても認められる。

昨年度の研究計画に多少の遅れが生じたため、非外洋性海浜におけるデータを補足的に収集・解析した。その結果、暴浪の遡上限界には沿岸砂州(バー)のフィルター効果はほとんど関与せず、もっぱら海浜に入射する波の規模が遡上限界を規定しているということが判明した。一方、外洋性海浜においてはバーの効果が顕著であることが昨年度の研究から明らかとなったため、本年度はその研究目的であるバーの発生機構を解明するため二次元造波水路実験を実施した。バーが発生しやすいような波浪条件を固定床上に設定して、砕波点近傍の流体場の特性を把握することに焦点を当てた。水路側面と水路底から同時に撮影が可能となるような装置を水路内にセットして三次元空間での現象を高速度ビデオカメラで記録した。その結果、砕波に起因する乱流水塊の降下現象が見出された。底面が砂で構成されている場では、この水塊により、活発な浮遊砂が生じ、これが砕波帯内の流れによって砕波点直下にまで運搬されバーが形成されるという機構が明らかとなった。最終年度では、まず、わが国の太平洋沿岸、日本海沿岸、さらに非外洋性海浜から190地点のデータを収集・解析し、砂浜海岸における陸上部の地形の1つである暴浪の遡上限界すなわち後浜上限高度を調査した。この高度に大きな影響を与える要因としては(1)襲来波浪、(2)波浪に対するフィルター効果をもつ沿岸砂州(バー)の数や(3)海浜の底質粒径がある。これらのデータを解析した結果、後浜上限高度は底質粒径に大きく支配されるとともに、外洋性海浜においてはバーの数で代表されるフィルター効果が顕著に現れ(すなわちバーの数が多いほど高度が低く)、非外洋性海浜ではその効果はほとんどなく、襲来波浪の規模が重要であることが明らかにされた。このように外洋性海浜においてはバーの数の重要性が明らかとなったため、次に、バーの数が何によって決定されるのかという問題に取り組んだ。太平洋ならびに日本海沿岸から合計25地点を選定し、地形特性、波浪条件、底質粒径のデータに次元解析の手法を適用して要因間の結びつきを調べた結果、バーの数はBreaker-type index(砕波の波形勾配と浅海域の勾配)の3/2乗で表せることがわかった。これには底質粒径の影響は直接には包含されていないが、浅海域の勾配という要因の中に間接的に含まれていることも判明した。また、日本海沿岸ではほとんどが多段バーを示すが太平洋沿岸では1段バーが多いということに対する理由として、両海域での波候(wave climate)の違い(前者では風波、後者はうねりが卓越)を考えた。どちらの沿岸域においても、バーは暴浪によって形成され、底質粒径が同じ場所であるならばほぼ同数のバーができるが、日本海沿岸では風波の減衰特性によりバーの形態が維持されるのに対して、太平洋沿岸では一度形成されたバーが暴浪後の、あるいは暴浪間のうねりにより平坦化されてバーの段数が減少するためである。
これまでの検知性能を圧倒的に上回る不発弾除去のためのレーダ技術

本研究では地雷や不発弾探知用地中レーダの性能を向上させる目的で、ボウタイアンテナと呼ばれる広帯域アンテナの周波数特性改善を、銅箔面形状を三角形から変更することで行った。様々な銅箔面形状のアンテナの周波数特性の計算を行った結果、銅箔面形状を五角形とすることで、正三角形ボウタイアンテナに比べ周波数帯域が約81[MHz]広く、H/L値が24%高いH/L=6.7の五角形ボウタイアンテナを開発することが出来た。本アンテナは地中レーダ用アンテナとしては従来型ボウタイアンテナやヴィバルディアンテナ等の他の広帯域アンテナよりも有用であり、探査可能深度や地中イメージング性能の向上などが期待できる。地中レーダーシステムに必要とされる装備、ベクトル計測用のネットワークアナライザ及びシステム制御、データ解析保存用のノートパソコンの選定を行い、平成25年度内に導入が完了した。研究開発においては周波数帯域や周波数の下限や上限を任意に選ぶことのできるシステムが重要であり、パルス型システムに比べ、ベクトルネットワークアナライザを用いたステップ周波数掃引型地中レーダシステムが構築出来る装備が導入出来た。地中内に埋設された不発弾や地雷検出に対応した送受信アンテナモジュールに必要とされる部材、アンテナエレメント用ガラスエポキシ基板、バラン用パルストランス、SMAコネクタ等の導入が完了した。既に反射防止用の電波吸収材、シールド用の銅板は用意されており、最適設計がなされれば短期にアンテナモジュールを組上げることが出来る。不発弾検出に対応した地中レーダー用送受信アンテナモジュールの最適化を行う目的で、新居浜高専に導入済みの電磁界シミュレータにおいて空気/土壌境界にアンテナモジュールを設置するモデル環境を構築し、アンテナとして数種の形状、サイズをパラメータとしたボウタイ型広帯域アンテナ、ビバルディ型広帯域アンテナ、狭帯域ダイポールアンテナを用いた場合の伝搬特性(S21の振幅、位相)の周波数依存性、スミスチャート等のシミュレーションを開始した。現状ではボウタイ型広帯域アンテナがビバルディ型広帯域アンテナに比べ、不発弾検出に対応した地中レーダーに必要とされる周波数帯においては振幅特性をより平坦に出来ている。平成26年度に継続してシミュレーションを行うことで地中レーダー用アンテナモジュールの最適化が完了する予定である。カンボジアで地雷、不発弾の処理活動を行う松山のNPO法人IMCCD高山理事長とカンボジアの現状と本研究の計画及びスケジュール、今後のカンボジアでの実証実験の可能性について打合せることが出来た。1.高性能SFCW地中レーダ用ボウタイアンテナの広帯域化の実現汎用で商用のRAMAC250、RAMAC500、RAMAC800の3台のパルス地中レーダを1台の広帯域SFCWレーダで実現するのに必要とされるアンテナの周波数帯域を算出したところ、広帯域SFCW GPR用のアンテナとして3dBダウン上下限周波数、上限と下限周波数の比はそれぞれ、1.200GHz、0.125GHz、9.6が期待されたが、広帯域アンテナとされているビバルディアンテナ、ボウタイアンテナのいずれともが上限と下限周波数の比は4.55.5程度であり、上限と下限周波数の比として不十分であることが判明した。今年度においては、ボウタイアンテナの形状の改良及び最適化を電磁界シミュレータにより行い、3dBダウン周波数の上限と下限周波数の比の拡大を試みた。最終的には先端の尖った形状を、角の無い丸みを持った形状に変えることで周波数の上限と下限周波数の比を5.5から6.2へと約15%向上させることが出来た。以下に従来と改良されたボウタイアンテナの性能を比較して示す。今回実現できた上限と下限周波数の比6.20や8.85であれば周波数帯域の不足分は補正形の周波数窓の適用等の後処理で十分対応可能な範囲である。よって3台の商用の汎用パルス地中レーダを1台の広帯域SFCW GPRでカバー可能と判断できた。平成27年度において成果の詳細を学会誌に論文発表する予定である。1.高性能周波数掃引型CW地中レーダ用ボウタイアンテナの広帯域化の実現1台の高性能周波数掃引型CW地中レーダで、汎用型商用RAMAC250、RAMAC500、RAMAC800の3台のパルス地中レーダの帯域特性を実現するのに必要とされる広帯域地中レーダ(GPR)用アンテナの周波数帯域を算出した。そこから広帯域周波数掃引型CW GPR用のアンテナとして3dBダウン上下限周波数、上限と下限周波数の比はそれぞれ、1.200GHz、0.125GHz、9.6が所望されたが、広帯域アンテナとされているビバルディアンテナ、三角形ボウタイアンテナのいずれともが上限と下限周波数の比は4.55.5程度であり不十分であることが判明した。それゆえ今年度引き続きもボウタイアンテナの形状の改良及び最適化を電磁界シミュレータにより行い、今年度最終的に3dBダウン周波数の上限と下限周波数の比を従来の正三角形型ボウタイアンテナに対して以下のように拡大させることが出来た。最終的には、従来の正三角形型ボウタイアンテナから曲線形ボウタイアンテナ及び五角形ボウタイアンテナに形状に変えることで、周波数の上限と下限周波数の比を正三角形型ボウタイアンテナに比べそれぞれ30%と25%向上させることが出来た。今回実現できた上限と下限周波数の比7.0(-3dB)、9.6(-6dB)であれば周波数帯域の不足分は周波数窓の補正等の後処理で十分対応可能な範囲である。よって3台の商用パルス地中レーダを1台の広帯周波数掃引型CW GPRでカバー可能と判断できた。