hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳動脈瘤の発生・増大・破裂に関する分子機構の解析

腎性高血圧+食塩負荷などにより、一定の確率で自然誘発脳動脈瘤を形成することに成功し、ラットモデルど同様に、光顕レベル、電顕レベルで組織学的にヒト脳動脈瘤と同様の所見を有していることを確認した。さらにiNOS knockoutマウスではコントロールマウスと比べて脳動脈瘤の形成に抑制がかかることを見い出した。現在、ラットモデルを用い、脳動脈瘤形成過程における遺伝子発現の変化を血管リモデリング(アポトーシス関連因子;Bax, Bad, Bcl-2,Bcl-xL、Caspase-3,-7,-9、Akt、転写因子;NF-kB、Egr-1、Sp-1、AP-1)、細胞外マトリックス分解(MMP制御因子であるt-PA、u-PA、PAI-1)、平滑筋形質転換などの観点から解析を加え、脳動脈瘤の発生、増大、破裂の各々の段階における関与遺伝子・蛋白の探索を行なっている。さらに各種遺伝子操作マウスにおける脳動脈瘤の形成をwild typeと比べて比較検討する予定である。クモ膜下出血は、壮年中年期に脳動脈瘤の突然の破裂により引き起こされる予後不良の疾患であり、約半数が死亡または廃疾となるため、予防を含めた新たな治療法の開発が必要である。本研究では、脳動脈瘤の発生、増大、破裂に関する機序を遺伝子、分子レベルで明らかにすることを目的とし、脳動脈瘤発生、増大、破裂を効果的に予防する新たな治療法の開発を目指すものである。本研究において、ラット自然誘発脳動脈瘤モデル(一側頚動脈結紮+腎性高血圧+食塩負荷+BAPN負荷)を用いて、脳動脈瘤形成過程における発現遺伝子、蛋白を解析し、eNOS発現の低下、iNOS発現の上昇、活性型MMP-2,9,12の上昇、ET receptor発現の上昇、およびiNOS抑制剤、ET receptor阻害剤による脳動脈瘤の発生抑制を確認した。また、マウスにおいても一側頚動脈結紮+腎性高血圧+食塩負荷などにより、一定の確率で自然誘発脳動脈瘤を形成することに成功し、ラットモデルと同様に、光顕レベル、電顕レベルで組織学的にヒト脳動脈瘤と同様の所見を有していることを確認した。現在、ラットモデルを用い、脳動脈瘤形成過程における遺伝子発現の変化を血管リモデリング、細胞外マトリックス分解(MMP制御因子であるt-PA、u-PA、PAI-1)、平滑筋形質転換などの観点から遺伝子解析を加え、脳動脈瘤の発生・増大・破裂の各々の段階における関与遺伝子・蛋白の探索を継続して行なっている。
スペクトル共用システムへの進化ゲーム理論によるアプローチ

無線スペクトル使用状況など電波環境情報を学習し、これに基づき適応的に無線通信を行うコグニティブ無線が注目を集めている。その代表的な要素技術であるスペクトル共用において、各制御主体間の相互作用に基づくダイナミクスが、進化ゲーム理論及びその周辺理論の導入によりモデル化可能であることに着目した。その結果として、スペクトル共用システムのモデル化、それに基づく特性の解明を行った。また、スペクトル共用システムにおける干渉制御のための分散送信スケジューリング方式を少数派ゲームに基づいて提案し、分散的な制御にも関わらず送信タイミングが自己組織化され、制御対象地点での干渉を制御可能であることを明らかとした。加えて、具体的なアプリケーションとして、近年普及が進んでいるモバイルルータ向けの適応制御をモデル化し、その収束条件等を理論的に明らかにしたほか、収束アルゴリズムを提案した。無線スペクトル使用状況など電波環境情報を学習し,これに基づき適応的に無線通信を行うコグニティブ無線が注目を集めている.本研究の目的は,コグニティブ無線の要素技術の一つであるスペクトル共用について,各制御主体間の相互作用に基づくダイナミクスを,進化ゲーム理論及びその周辺理論の導入によりモデル化し,そこで知見が得られた諸特性を実現する方式を提案することである.平成21年度は初期検討として,通信サービス提供事業者間のスペクトル共用のダイナミクスモデルを作成し,スペクトルを交換する頻度と,加入者の行動の予測精度との間の関係を明らかとした.この成果はハワイで開催された国際会議IEEE GIobecomで発表した.ついで,進化ゲーム理論の周辺理論と言える少数派ゲームの知見を用い,地理的に離れた場所でスペクトルを再利用するシステムのための自律分散的送信スケジューリング方式を提案し,その特性を明らかとしつつある.スペクトル共用システムでは一般に,システム問で情報のやりとりをすれば特性を向上しうるが,そのためのオーバヘッドが問題となる.本方式ではスペクトル利用に優先権を持つシステムの情報1ビットのみを用いる方式であり,同一の情報を用いる方式の中では高い効率が得られることが明らかとなっている.この成果は電子情報通信学会ソフトウェア無線研究会で2回発表したほか,国際会議にも現在投稿中である.無線スペクトル使用状況など電波環境情報を学習し,これに基づき適応的に無線通信を行うコグニティブ無線が注目を集めている.本研究の目的は,コグニティブ無線の要素技術の一つであるスペクトル共用について,各制御主体間の相互作用に基づくダイナミクスを,進化ゲーム理論及びその周辺理論の導入によりモデル化し,そこで知見が得られた諸特性を実現する方式を提案することである.平成22年度は一つのアプリケーションとして,モバイルルータと無線端末により構成されるネットワーク間のパケット衝突に関して最小コンテンションウィンドウサイズを2値から選択する方式を提案し,進化ゲーム理論により定式化を行い,モバイルルータの振る舞いに関する理論評価を行った.それに基づき特性評価を行った結果,チャネル利用効率に関して従来方式より優れていることが分かった.また,進化ゲーム理論で用いられる収束アルゴリズムを改良し,それを計算機シミュレーションにより実装することで実際に収束するかどうかの確認を行った.これらの成果は電子情報通信学会論文誌で条件付き採録の判定を受けている.ついで,進化ゲーム理論の周辺理論と言える少数派ゲームの知見を用いて昨年度提案したスペクトルを再利用するシステムのための自律分散的送信スケジューリング方式を拡張し,閾値という新たな値を設定することで,高優先度システムの不稼働率を指標とした干渉制御が行えるようにした.この拡張により,制御特性の無線局配置への依存度が小さくなることが明らかとなった.この成果はイスタンブールで開催された国際会議IEEE PIMRCで発表を行った.
新型圧力セルを用いた高圧・低温量子状態の研究

新型の高圧セルを用いて低温の量子状態の探索を行った。強磁性体UGe_2においては,圧力・磁場中で現れる量子臨界終点の位置をほぼ特定した。この量子臨界終点は近年注目されている新しいタイプの絶対零度における臨界点である。また、鉄系超伝導の中のペロブスカイト型構造を持つ系において,その超伝導転移温度の圧力変化を系統的に調べた。NMR測定用を目的とした圧力セルの開発、及び高圧下での低温量子状態の研究を行った。まず、新たに開発を行っている大型のインデンターセル(試料空間φ3.0mm×2.5mm)の圧力発生向率についての試料空間や圧力セル部品の形状について系統性を調べ、最適条件を絞った。また、新たな圧力発生原理を導入した圧力セルの開発も行っているが、現在のところ、期待通りの結果は得られていない。鉄系超伝導体の圧力効果においてはFeSeなどの11系、及びペロブスカイト型構造を含む新規超伝導体について電気抵抗測定を用いて超伝導転移温度の圧力変化を調べた。その結果、結晶構造と超伝導転移温度の間に密接な関係があることを導いた。例えば、FeSe系では鉄面からのSeの距離の重要性、ペロブスカイト系ではa軸長と超伝導転移温度及び圧力下での転移温度の上昇幅に相関が得られた。また、ペロブスカイト系は高い超伝導転移温度が期待される系であったが、今回の測定からその上限は47K程度に留まることが推察された。強磁性体UGe2においてはホール効果測定を行い、圧力・温度・磁場相図を作成し、1次の磁場誘起常磁性-強磁性転移が終結する量子臨界終点の存在を明らかにした。これは新しいタイプの量子臨界点であり、今後、新規の量子状態の発見につながる可能性も期待される。圧力下の量子現象の探索及び、その機構解明として、特に強磁性体の量子臨界点を対象とした。強磁性体において圧力・磁場下で誘起されるメタ磁性の終点(量子臨界終点)が新しい量子臨界点として最近注目を浴びている。臨界終点は1次相転移が終結する点であり、磁性のみならず気体-液体の相転移においても高温・高圧で現れる臨界点であるが、強磁性体の場合はその臨界点が圧力などのパラメータによる絶対零度まで抑えられる。現在のところ、そのような量子臨界終点を持つ物質はUGe_2やUCoAIなどの数種類に限られており、その詳細もまだ明らかになっていない。まず、強磁性量子臨界終点をもつUCoAIのNMR測定を行い、常圧の臨界終点に置いてIsing性の強い磁気揺らぎが発達していることを明らかにした。さらに圧力下の測定も開始し、圧力誘起の量子臨界終点近傍において、強いInsing的な磁気揺らぎの観測に成功した。また、同様の臨界点を持つ候補としてCeIr_3B_2に着目し、その圧力下電気抵抗測定を開始した。CeIr_3B_2は約40Kにキュリー点を持つ強磁性体であるが、今回の測定により約3.3GPaの印加により強磁性が消失することが分かった。C今後は磁場中でのより詳細な測定により、量子臨界終点の有無を確かめる予定である。同時に圧力セルの開発を行った。現状のインデンター型圧力セルの圧力発生機構ではこれ以上の性能向上が見込めないことが分かったため、現在新しい圧力発生原理で新型セルの開発を試みているところである。
広域分散協調機構の研究

高度情報化社会を構成するための基盤技術は最近のネットワーク技術の進歩を取り入れた形で発達しつつある。しかし我々の仕事をすべてネットワーク上で行うにはまだまだ不十分で、このような目的を考えた技術開発が重要といえる。この場合データの共有が重要であり、データベース技術を中心とした問題の扱いが必要となる。データを共有していればその共有データを通じた通信によってシステムや利用者の間での協調作業が可能となる。作業がトランザクションとして表される場合には問題は単純ではなくなる。ここでトランザクションとは一体となった不可分な処理で、完全に実行されるか全く実行されないかのどちらかしか許されないという性質を持つ。また、協調作業においては時間の要素も重要といえる。処理がある期限内に終了するようなものを実時間処理と呼んでいるが、データを共有している場合は他の処理が使っているデータを待つことになるため、終了時刻の予測が困難となる。さらに利用者によって扱えるデータが異なるようにすることはシステムのセキュリティ上重要であり、このような機能をビュー機能と呼んでいる。本国際共同研究ではこれらの困難な問題を扱うため、分散トランザクション処理についてはパ-デュー大学のElmagarmid教授、実時間処理についてはイリノイ大学のLiu教授、高度なビューについてはミシガン大学のRundensteiner助教授の参加を得、研究内容に対する討論や研究協力者に対する指導および外国人研究協力者の推薦等について協力してもらった。情報スーパーハイウェー技術の進展に伴って、高度に分散したコンピュータシステムを経済的に利用できるハードウェア的基盤が整いつつある。しかしながらこの上でのソフトウェアとしてはマルチメディア伝送が主であり、広域に分散したシステム上で人間が協調するためのソフトウェアは技術上まだ解決すべきことが多い。このため本研究ではデータベース技術を基本として、特に多数の競合する処理を効率よく行うための分散トランザクション処理と実時間処理を中心に共同研究を行うと共に、それを協調処理に役立てるためのプロトタイプの試作を行いつつある。データベース、分散トランザクション処理、分散オブジェクト管理、エージェント等に対する理論的考察と共に、論理回路の協同設計システム等のプロトタイプを開発し、その成果を理論へフィードバックして理論および実際の両面からの研究開発を行う。本年度の主な成果は次のとおりである。1)広域分散協調を考えたシステムの基本設計を行なった。2)そのための新しいデータベースモデルとして代行オブジェクトモデルを導入した。3)共同論理設計のための基礎として、FPGA設計の手法を開発した。パ-デュー大学則では、分散トランザクション処理の手法のうち、特にトランザクション間の優先順位をつける方式について分散協調への利用を行ない、デッドロックについても利用者との交渉を入れた新しいモデルを開発した。イリノイ大学では、実時間処理とデータベーストリガー(条件が満足されたことを検出して自動的に動作)との関連について成果を得た。情報スーパーハイウェイ技術の進展に伴って,高度に分散したコンピュータシステムを経済的に利用できるハードウェア的基盤が整いつつある.しかしながら,この上でのソフトウェアとしてはマルチメディア伝送が主であり,広域に分散したシステム上で人間が協調するためのソフトウェア技術は技術上まだ解決すべきことが多い.このため本研究ではデータベース技術を基本として,特に多数の競合する処理を効率よく行うための分散トランザクション処理と実時間処理を中心に共同研究を行うとともに,それを協調処理に役立てるためのプロトタイプの試作を行っている.データベース,分散トランザクション処理,分散オブジェクト管理,エージェント等に対する理論的な考察とともに,論理回路の共同設計システム等のプロトタイプを開発し,その成果を理論へフィードバックして理論および実際の両面から研究開発を行う.本年度の主な成果は次のとおりである1)昨年の成果として導入した代行オブジェクトモデルにもとづき,広域分散協調を考えたシステムのプロトタイプ開発を行った.プロトタイプの利用経験をシステム内に知的なエージェントを導入するための基本的な検討に結び付ける.2)時間的な分散(すなわちシステムを同時に使用することを仮定しない)を取り扱うために,データベースのビュー機構を拡張した概念を導入した.3)共同論理設計ツールの基本部分の開発を行った.ベル通信研究所側では,特にマルチデータベース環境における分散トランザクションの性質の検討を行った.イリノイ大学側では,誤りをできるだけ少なくするような実時間処理方式の提案を行った.

ミシガン大学側では,分散オブジェクト環境におけるビューのモデルと効率のよい処理方式に関して成果を得た.広域情報分散機構はコンピュータネットワークを中心とした高度情報化社会における基盤技術として重要である。本研究では、分散トランザクション処理、実時間処理及びビューに関する基本技術の研究とともに実際に遠隔分散教育を例にとって応用面からの研究を行った。データベースビューの研究としてはとくにデータウェアハウスの実現が重要である。この場合の処理の効率化や通行量の最小化について新しい成果を得ている。またトランザクション、実時間およびビューの3つの概念を考えた、動作ビューという概念を提案している。これは共同作業を行っている他の利用者の操作のうち必要な一部が実時間で観測できるもので分散ネットワークにおけるセキュリティ確保に必要な技術である。これらの技術を利用した遠隔教育システムについての開発も行っている動作ビューを拡張した動作履歴ビューは教育内容の一部を選択再生するのに必要な技術と言える。また、このシステムを利用しやすくするためのインターフェースの開発も行った。
鉄イオン調節を用いた肝細胞癌に対する免疫療法に関する基礎的研究

インターフェロンY(IFNy)のレセプターはR1とR2から構成される。IFNyは抗腫瘍効果を有するが、この抗腫瘍効果が発揮されるか否かは、細胞が発現しているR1とR2のバランスによる。理的条件下での多くの細胞や癌細胞は通常、R1は発現しているが、R2は発現していないかあるいは低レベルしか発現していない。もし癌細胞においてR2の発現を増加させることができれば、IFNyによる治療効果の増強が期待できる。平成18年度の研究においては肝細胞癌細胞株(HUH7、SNU449)を鉄キレート剤の存在下で培養することで、R2発現の増加を誘導し、IFNyの抗腫瘍効果を増強させうることを示した。平成19年度においてはこの効果を他臓器癌において検討するため、3種類の大腸癌細胞株(SW480、COLO、WiDr)を用いて検討した。鉄キレート剤(DFO)を添加することで3種類の大腸癌細胞株全てにおいてR2発現が増加した。DFO存在下で培養した3類の大腸癌細胞株にIFNyを作用させると、有意な増殖能の抑制が認められ、フローサイトメトリーではapoptosisに陥った細胞数が有意に増加していた。前年度の研究とあわせて、鉄キレートは肝細胞癌と大腸癌におけるR2発現を増加させ、IFNyの抗腫瘍効果を増強させる。この際のIFNyの抗腫瘍効果のメカニズムは癌細胞に対するapoptosis誘導によるものと考えられる。鉄キレートとIFNyを組み合わせた治療は肝細胞癌、大腸癌に対する新しい治療戦略となる可能性が示唆された。(目的)インターフェロンγ(IFNγ)のレセプターはR1とR2から構成される。肝細胞には通常、R1は発現しているが、R2については発現していないか、あるいは低レベルしか発現していない。IFNγはその生理作用として腫瘍細胞に対する増殖抑制効果を有するが、この抗腫瘍効果が発揮されるか否かは、細胞が発現しているR1とR2のバランスによると考えられている。すなわちR2の発現レベルが高い場合はIFNγの抗腫瘍効果が発揮され、低い場合は発揮されない。従って、肝癌細胞においてR2の発現を増加させることができれば、IFNγによる治療効果が期待できる。本研究においては、鉄イオンを調節することで肝細胞におけるR2の発現を増加させることが可能か、またこれがIFNγの抗腫瘍効果を増強するか否かについて検討した。(方法)2種類の肝細胞癌株HUH7とSNU449を通常の細胞培養液(G1)、鉄イオンキレート剤であるDFO添加培養液(G2)IFNγ添加培養液(G3)、DFO+IFNγ添加培養液(G4)を用いて培養した。まず、G1とG2においてR1とR2の発現FACSにより比較検討、2)増殖抑制効果をMTT法により検討、3)アポトーシスの関与をannexin V染色によるFACSで検討した。(結果)癌細胞におけるIFNγレセプターの発現を検討したところ、G2においてR2の有意な発現増加を認めた。Rについては有意な変化を認めなかった。次に、IFNγの増殖抑制効果を、MTT法を用いて検討した。その結果、G2およびG3においてG5に比して、肝癌細胞株の増殖が有意に抑制された。さらにG4においてG2およびG5よりもさらに強いIFNγの増殖抑制効果を認めた。最後にこれらIFNγの抗腫瘍効果のメカニズムにおけるアポトーシスの関与について検討したところ、G4においてアポトーシス細胞が増加していることが判明した。(考察)肝細胞癌に対しては現在も有効な化学療法が存在しない。本研究はIFNγの生理作用の一つである抗腫瘍効果を肝細胞癌治療に用いるべく検討したものである。近年、IFNγの生理作用が標的細胞の発現しているR1とR2のバランスに左右されることが、Tリンパ球を用いた検討で明らかにされてきた。

しかしこのメカニズムがTリンパ球以外にも存在するか否かは不明であった。本研究はIFNγレセプター、特にR2が鉄イオンをキレートすることで肝細胞癌細胞膜上に発現増加すること、これがIFNγの抗腫瘍効果の増強につながることを初めて明らかにした。今後は臨床応用に用いることができるよう、検討を進める予定である。インターフェロン_Y(IFN_Y)のレセプターはR1とR2から構成される。IFN_Yは抗腫瘍効果を有するが、この抗腫瘍効果が発揮されるか否かは、細胞が発現しているR1とR2のバランスによる。生理的条件下での多くの細胞や癌細胞は通常、R1は発現しているが、R2は発現していないかあるいは低レベルしか発現していない。もし癌細胞においてR2の発現を増加させることができれば、IFN_Yによる治療効果の増強が期待できる。平成18年度の研究においては肝細胞癌細胞株(HUH7、SNU449)を鉄キレート剤の存在下で培養することで、R2発現の増加を誘導し、IFN_Yの抗腫瘍効果を増強させうることを示した。平成19年度においてはこの効果を他臓器癌において検討するため、3種類の大腸癌細胞株(SW480、COLO、WiDr)を用いて検討した。鉄キレート剤(DFO)を添加することで3種類の大腸癌細胞株全てにおいてR2発現が増加した。DFO存在下で培養した3種類の大腸癌細胞株にIFN_Yを作用させると、有意な増殖能の抑制が認められ、フローサイトメトリーではapoptosisに陥った細胞数が有意に増加していた。前年度の研究とあわせて、鉄キレートは肝細胞癌と大腸癌におけるR2発現を増加させ、IFN_Yの抗腫瘍効果を増強させる。この際のIFN_Yの抗腫瘍効果のメカニズムは癌細胞に対するapoptosis誘導によるものと考えられる。鉄キレートとIFN_Yを組み合わせた治療は肝細胞癌、大腸癌に対する新しい治療戦略となる可能性が示唆された。
神経細胞初期培養系を用いた概日周期・覚醒睡眠制御機構の解析

われわれは、ショウジョウバエを用いて、概日周期・覚醒睡眠制御機構の解析を行っている。特に、われわれが樹立した、睡眠の量が減少したショウジョウバエの変異株、fumin(不眠、fmn)は、遺伝学的マッピングと、cDNA・ゲノムの配列決定により、ドーパミン・トランスポーター遺伝子の機能欠失変異であることが示されている(K.Kume et al. J. Neurosci.25:7377-7384,2005)。この変異株の解析から、ドーパミンは、ショウジョウバエが不動状態にある時の反応性そのものに関係していることを薬理学的な実験などで、確認中している。また、ショウジョウバエの概日周期の中枢は、脳の中の限られた数のニューロンであることが知られており、その多くがPDF (Pigment dispersing factor)というペプチドを産生するPDFニューロンである。そこで、ショウジョウバエの睡眠覚醒と概日周期の関係を調べるため、このPDFニューロンと、ドーパミンニューロンのそれぞれが蛍光蛋白質(GFP)でラベルされるショウジョウバエの系統を作成し、その脳を単離し、in vitroで培養する系を樹立した。従来、単離した昆虫の神経細胞は、不安定で長期培養は困難とされていたため、培養液の改良などにより、長期培養条件の検討を行った。その結果、マウスの初期培養で用いられている、マウス胎児脳の初期培養細胞の培養上清を加えることで、1週間以上の長期にわたって安定して初代培養できる条件が確立できた。この系では、単離した神経細胞が、神経突起を伸長できることまで確認している。現在、電気生理学的・分子生物学的性質を、解析中である。
転写因子AML1とチロシンホスファターゼPTPβ2から探る血管新生制御の分子機構

我々は、白血病染色体転座部位に存在する癌関連遺伝子として単離された転写因子であるAML1が、胎児期における造血幹細胞の発生と特定の領域での血管新生に不可欠であることを明らかにした。また、白血病細胞株の脱癌化(赤血球分化)を誘導するがん抑制遺伝子、チロシンホスファターゼPTPβ2/CD148のKOマウスでは、血管新生異常があり、マウスは貧血状態に見えること観察した。胎生期における血管新生と血球発生の各々の、そして相互の関係のシナリオを理解するためには、今後これらの分子メカニズムを明らかにすることが大きく寄与すると考えられる。一方、癌細胞の増殖に伴った血管新生の機構も胎生期と同様のシナリオで進むものと考えられているが、こちらも未だ不明の点が多い。この癌細胞の増殖に伴った血管新生の機構の解明を目指して、AML1転写因子とチロシンホスファターゼPTPβ2/CD148のKOマウスを用いて、血管新生と血球発生のメカニズムについて解析を加えることにした。本研究では、血球発生時、血管新生時にAML1転写因子の転写活性可能がどのような機構で制御され、作用しているのかについてと、チロシンホスファターゼPTPβ2/CD148の血管形成、血球発生における役割はいったい何なのかを明らかにすることを目的とした。その結果、AML1の転写活性を抑制する細胞骨格制御タンパク質の存在を明らかにした。またPTPβ2/CD148欠損マウスでは、血球発生能は異常が見られないが、確かに血管新生の異常による血管網形成の異常がみられることを明らかにした。さらに、少なくともin vitroの系では、血管形成能には異常が見られないことから、PTPβ2/CD148は血管を誘導する環境側の細胞で機能している可能性が示唆された。さらに、この機能を担うPTPβ2/CD148の細胞内情報伝達系の一端を明らかにした。
コメットアッセイを用いた都市水環境中のDNA損傷性の動態解析

多摩川中流域の本流および支流を対象として、コメットアッセイによりDNA損傷性の消長につき調査を行った。多摩川本流の3地点(羽村堰、日野橋、関戸橋)および支流である浅川の1地点(高幡橋)より河川水試料を各2000mL採取し、Sep-pak CSP-800樹脂(Waters製)を用いた固相抽出法により濃縮し、体積比で1000倍濃縮に相当する試料を得た。またMilli-Q水を同様に操作して陰性対照とした。濃縮試料40μLを対数増殖期にあるヒトBリンパ球由来WIL2-NS細胞株(ヒューマンサイエンス研究資源バンクより分譲、JCRB番号:JCRB9063)の培養液1.0mLと混和し、代謝活性化を行う系ではさらにS9mixを0.2mL添加した上、CO2インキュベータ内で2時間静置して接触させた後コメットアッセイに供した。多摩川の支流である浅川の高幡橋から採取した試料のみ、陰性対照との差は認められなかったが、多摩川本流の羽村堰、日野橋、関戸橋から採取した試料については陽性と判定される有意なDNA損傷が観察された。調査地点のなかで最下流に位置する関戸橋から強いDNA損傷の発現が確認されており、当該の流域においてDNA損傷性を持つ物質群が河川水中に存在していることが示された。またこれらはS9mixによる代謝活性化を受けなくとも損傷性を発現する直接変異原によって構成されることが示唆された。多摩川では流域に位置する下水処理場から河川中に処理水が放流され、下流ほど河川流量に占める下水処理水の割合が増大する傾向が見られている。特に日野橋から関戸橋の間には複数の下水処理場が存在しており、DNA損傷性に寄与する物質群の流入源の一つとして考えられる。この他、流域の道路路面排水、生活雑排水、工場排水なども流入源として想定される。東京近郊の浄水処理場を対象として、浄水処理における試料水を採取し、コメットアッセイによりDNA損傷性の測定を行った。今年度の測定では高度浄水技術であるナノろ過に注目し、ろ過前後におけるDNA損傷性の消長について検討した。採水は多摩川下流域A浄水場敷地内に設置されているパイロット試験装置で行った。当ナノろ過装置は、前段の精密ろ過膜にUMF2824FAA(三菱レイヨン、ポリエチレン系)、後段のナノろ過膜には高阻止率のES-20(日東電工、芳香族ポリアミド系、公称脱塩率99%)および低阻止率のNTR-7410(日東電工、ポリスルフォン系、公称脱塩率15%)を用いている。運転は0.5MPa以下の低圧条件で行った。流入原水である多摩川河川水、精密ろ過膜透過液、ES-20およびNTR-7410ナノろ過膜透過水をそれぞれ採水し、Sep-pakCSP-800樹脂(Waters製)を用いた固相抽出法により濃縮し、最終的に1000倍濃縮に相当する試料を得た。またMilli-Q水を同様に濃縮し陰性対照とした。濃縮試料40μLをヒトBリンパ球由来Wil2-NS細胞株(大阪HSRRBより分譲、JCRB番号:JCRB9063)の培養液1.0mLと混和して、CO_2インキュベータ内で2時間静置して接触させた後コメットアッセイに供した。その結果、すべての試料について、陰性対照と比較して陽性と判定される有意なDNA損傷が観察された。損傷の強度は[河川水原水>精密ろ過膜透過液>低阻止率ナノろ過膜(NTR-7410)透過液>高阻止率ナノろ過膜(ES-20)透過液]の順となっており、各膜の阻止性能に応じてDNA損傷に寄与する物質群が原水中から除去されていることが示された。一方で、最も高い阻止性能を有するES-20ナノろ過膜の透過液中にも依然としてDNA損傷性が残存していることが確認された。

多摩川では流域に位置する下水処理場から河川中に処理水が放流され、下流ほど河川流量に占める下水処理水の割合が増大する傾向が見られている。特に日野橋から関戸橋の間には複数の下水処理場が存在しており、DNA損傷性に寄与する物質群の流入源の一つとして考えられる。この他、流域の道路路面排水、生活雑排水、工場排水なども流入源として想定される。
１９３０年代トルコ共和国における公定歴史学の研究

本研究は、トルコ共和国の1930年代で推進された公定歴史学の検討をその目的とする。公定歴史学は、その極端なナショナリズム的性格によって世界的にみても類例を見ない存在であり、ナショナル・ヒストリー研究の貴重なケース・スタディを提供する。本研究では、まず公定歴史学の前提となるオスマン帝国末期の歴史学・歴史教育の検討を進め、しかる後に、先行研究において取り扱われていない、公定歴史学の重要な作品集である「トルコ史概要草稿」の収集・検討を進めた。それによって、公定歴史学の来歴と射程を一定程度明らかにすることができた。1、2および4はオスマン帝国前近代における歴史叙述を取り扱っており、前近代の歴史叙述と近代の歴史叙述との連関を視野に入れた本研究テーマを進めるにあたって、前提となる内容である。3はオスマン帝国近代の歴史教育を扱った内容であり、前近代の歴史叙述と、トルコ共和国初期の歴史叙述の橋渡しとなる時代を対象としている。オスマン帝国(およびそれにつながるトルコ共和国)の国民化が進展した時代であり、ナショナリズムと歴史叙述の関係を論ずる際に重要だといえる。本年度は、トルコ共和国公定歴史学の検討を進めるべく、夏期と冬期にトルコ共和国の諸研究所(イスラーム研究センター、スレイマニエ図書館、アタテュルク図書館、首相府古文書館)、および冬期にはオランダ・ライデン大学において、新聞・雑誌・公文書・単行本などの史料収集を進めた。さらに収集された使用史料の読解・分析を行った。その成果としては、国内と国外で行った二点の学会報告が挙げられる。まず「オスマン帝国タンズィマート期における歴史教育と歴史教科書」(第54回日本オリエント学会、日本オリエント学会、東海大学、2012年11月25日)であり、オスマン帝国の近代化が進んだタンズィマート時代における歴史教科書の分析を行った。次に"The Biblical Origin of the Ottoman Dynasty in 15th and 16th Century"(6th Annual International Conference on Mediterranean Studies 26-29 March 2013, Athens, Greece)では、古典期オスマン帝国の歴史意識について、その旧約聖書に基づく系譜意識について検討した。この両報告は公定歴史学を直接取り扱ったものではないが、公定歴史学の前提をなすオスマン帝国時代の歴史認識を明らかにするうえで重要であり、来年度以降の研究の進展に寄与するものである。本研究は、トルコ共和国初期の1930年代に主張された、いわゆる「公定歴史学」についての研究である。公定歴史学は、古代にトルコ人が中央アジアに大文明を樹立しており、それが乾燥化によって衰退したのちにトルコ人が世界各地に広がったと論ずる。そして、世界中の言語はトルコ語を基にしている(太陽言語論)とも主張する。このように、公定歴史学は極端なトルコ民族主義的な主張を行っており、ナショナル・ヒストリーのひとつの興味深い類例とみなしうる。また、教育の場でもこの理論に基づいた歴史教科書が作成されるなど、歴史教育の観点からも重要な対象であるといえる。本研究では、まず、トルコ共和国につながる時代である、オスマン帝国末期の状況について、その歴史叙述と歴史教育について焦点を当てて検討を進めた。その結果として、タンズィマート期における歴史教科書は、前近代のリソースを多用して書かれており、いわば「近代的な王朝史」であることが明らかとなった。続くアブデュルハミト二世期では、基本的にタンズィマート期の内容を継承しつつ、より君主への忠誠を強調する内容で書かれた。帝国最末期の第二次立憲政期においては、君主の権威が失墜したことを反映していわゆる「国民史」的な内容で執筆されることとなった。また、トルコ共和国期については、史料収集を進め、公定歴史学の理論に基づいてすすめられた未完の大プロジェクトである「トルコ史テーゼ草稿」(草稿と名付けられているが、「来るべき大トルコ史の草稿」というニュアンスで用いられている)のテキストを網羅的に入手することができた。その分析によって、公定歴史学の極端に偏った面は古代史に限られており、イスラーム史やオスマン史については相対的に客観的かつ学問的な態度で書かれていることが確認できた。公定歴史学は、一概に偏っているとして断罪されえない、複雑な多様性を持つテキストであるといえる。アジア・アフリカ史2013年度は、トルコ共和国に関する研究成果はなかったが、いずれの成果もその前提となるべき重要な内容を持つ。そのため、「おおむね順調に進展している」と位置付けた。2012年度は、予定していた史料収集を十全に推敲することができ、それに加えて国内と国外でそれぞれ一回ずつ学会発表を行った。また、共著の論集に掲載予定の二編の論文も2012年度中に完成(刊行が遅れているため、刊行は2013年度になる)している。そのため、2012年度の達成度は(2)おおむね順調に進展している、といえる。

本年度は、これまでの成果を前提として、オスマン帝国末期からトルコ共和国初期にかけての歴史叙述と歴史教育の在り方について検討を進める。国内外での学会発表および論文執筆も精力的に進める予定である。2013年度においては、トルコ共和国における史料収集を遂行する。イスタンブルにおけるイスラーム研究センター、スレイマニエ図書館、アタテュルク図書館、バヤズィト国立図書館、国民図書館における収集を予定している。その一方で、史料の読解と分析を進め、学会発表と研究論文という形で成果を発表していく。なお2013年5月12日には、大阪大学で行われた日本中東学会第29回年次大会において「「愛国」なき国民史ーオスマン帝国アブデュルハミト二世専制下における歴史教科書の分析ー」という題目で学会発表を行っている。2013年度は、夏期に史料収集のためトルコ共和国への出張を予定している(30万円程度)。それ以外には、史料購入や複写費として研究費を使用する予定である。
文理解における「予測」の働き：認知能力の個人差と母語・非母語の差異に注目した研究

文理解研究で注目されている処理の仕組みの1つに「予測」がある。これは時間軸上で高速に展開される文理解処理の各時点で、その後にどのような要素が続くか、全体がどのような言語構造体となるかを先読みするという仕組みである。近年の文理解研究において、この「予測」が原因で文理解処理にかかる負荷の大小が変化するという報告が提出されており、文理解処理における「予測」の働きを解明することは、人間の言語理解モデルの精緻化には不可欠である。2年度目は2つの成果を得ることができた。1つ目は、研究環境の構築に関わることである。初年度から計画していた視線計測法による読文時間計測実験の実施ができたことである。限られた予算の中で研究計画を達成させるために産業用高速カメラと心理実験プログラムを連携させることで、十分な精度を有する視線計測システムを構築したが、これを用いての実験を実施することができた。今後はこのデータを解析し、個々の実験データ間の関係について検討する必要がある。2つ目の研究成果は、中国語母語話者を対象とした実験刺激の準備が完了したことである。日本語母語話者に対する日本語文刺激と並行的な素材を中国語母語話者に対して呈示する計画があり、まずは十分な質での中国語での刺激を作成する必要があった。中国語母語話者数名の協力を得ることができ、良質な刺激セットを作成することができた。また、数名分のデータを取り、大きな問題がないことが確認された。当初の予定通り、日本語母語話者に対する読文時間計測、視線計測が終わり、日本語学習者のデータ収集が一部終わっている。引き続きデータ収集に努めれば、初年度の計画通りにデータ収集および解析が終わる予定である。まずは中国語を母語とする日本語学習者のデータをより多く集めることが必要である。所属の大学・部局だけでなく、近隣の大学への留学生などに協力を依頼することができる体制が整いつつ有るので、それらを有効に活用させていただく。初年度は2つの成果を得ることができた。1つ目は、日本語母語話者に対する実験の成果である。日本語の主語関係節と目的語関係節の処理負荷の大小について、数量詞を含む関係節の場合に、その負荷が逆転することがあるという報告がこれまでにあったが、このような逆転現象が生じる原因として、関係節主要部名詞が入力されるより前の語連続の意味的妥当性と格助詞の種類が重要な情報源となっているということをこれまでの研究(Kahraman et al.,2014; Yasunaga, 2016など)とは異なる実験で示すことができた。このような逆転現象が安定的に確認されるということは今後の研究計画にとって非常に有効な成果である。2つ目の研究成果は、研究環境の構築に関わることである。本研究計画では2年度目以降に視線計測法による読文時間計測実験を計画しているが、この実験を実施するための環境を限られた予算で構築する必要があった。産業用高速カメラと心理実験プログラムを連携させることで、十分な精度を有する視線計測システムを構築できた。これにより、次年度以降の研究計画をスムーズに進めることができるようになった。初年度の予定通りに、母語話者に対する実験で、安定的な結果を得ることができる実験刺激の項目を作ることができた。これを利用することで、学習者に対する実験を行うことで、本研究計画の目標達成に近づくことができる。また、視線計測実験の環境構築が順調に進んだので、文だけでなく、文章の読解実験を行うことができるようになった。

当初の予定通り、日本語母語話者に対する読文時間計測、視線計測が終わり、日本語学習者のデータ収集が一部終わっている。引き続きデータ収集に努めれば、初年度の計画通りにデータ収集および解析が終わる予定である。視線計測実験の環境を比較的安価に構築できることがわかったので、その方法について他の研究者と情報共有をするため、手続きの公開等を早く進める必要があると考えている。まずは中国語を母語とする日本語学習者のデータをより多く集めることが必要である。所属の大学・部局だけでなく、近隣の大学への留学生などに協力を依頼することができる体制が整いつつ有るので、それらを有効に活用させていただく。実験の実施にかかるアルバイトの雇用が予定よりも少なかったため。残額は次年度以降のアルバイト雇用にあてる予定である。旅費が当初よりも安価になったことが原因で少額の次年度使用額が生じた。他大学からの実験参加者へは交通費等の支払いが想定されるので、その分として充当する予定である。
知的障害児の身体活動の基礎研究：スマートフォンを媒体とした身体活動支援ツール開発

知的障害児の身体活動量に関する基礎研究では、特別支援学校の体育で行われる高強度の活動時間が生徒のBMIに影響を及ぼしているが、一方で夏季休暇中の身体活動量は通学日よりも減少することが明らかになった。登校日は生徒の運動時間の確保や、学校と家庭の連携による健康管理が行われているが、長期休暇になるとそれらの支援を十分に確保することが難しくなる。そこで、身体活動量の確保や体重増加予防といった健康管理を、長期休暇中も継続的に行える支援システム開発に取り組んだ。主には、スマートフォンをディバイスとして用い、知的障害を有する子どもの身体活動量の確保を学校と家庭の連携によって支援できるシステムを構築した。平成24年度は2つの事業を遂行した。1つ目は知的障害を有する生徒の身体活動量の測定である。前年度と同様に富山県立富山総合支援学校高等部にて夏季休暇、2学期の2回にわたって歩数計(ライフコーダ4秒版)を用いて測定を実施した。2、3年生については前年度に引き続き2年連続で測定を実施した生徒もいることから、当該年度の結果と合わせて縦断的・横断的な考察が可能となった。当該年度の測定結果については次年度の学会にて報告予定である。また、当該年度は前年度の身体活動量の測定結果に関して日本体力医学会、日本学校保健学会にて報告をした。2つ目の事業は、長期休暇中に家庭と学校が密に連携しながら知的障害を有する生徒の健康管理を行うことができる身体活動支援システムの開発である。生徒が学校へ通学しない長期休暇中の健康管理を行う際に、学校と家庭を繋げるツールとしてiPhoneも用い、そのアプリケーションを作成した。このアプリケーションには歩数計や運動カウンター、栄養管理の機能を搭載した。このアプリケーションの大きな特徴は、一人ひとりの動きの方向や大きさに対応してカウントができるように、運動カウンターを開発する際に『遺伝的アルゴリズム』を採用したことである。これにより、身体の動きの範囲が小さい生徒にも使用することができる、もしくは決められた動きをしなければカウントしないので、より動きに意識をしながら運動ができるといったリハビリテーションの要素を含むことができる。このシステムに関しては、国内学会のファジィシステムシンポジウム、国際会議Society for Information Technology and Teacher Education (SITE 2013)にて発表している。そして、現在このiPhoneアプリケーションは実用化に向け富山県内の特別支援学校にて試用している段階である。平成25年度は、前年度に実施した知的障害児の身体活動量に関する基礎研究の成果を、日本体育学会にて発表した。そして、当該年度はスマートフォンを用いた身体活動支援システムの実用化に向けて、他機関や企業の協力を得ながらアプリケーションとwebサーバーの開発を重点的に取り組んだ。今回の研究期間全体としての成果は、知的障害児の身体活動量に関する基礎研究、およびスマートフォンを用いた身体活動支援システム開発の2点である。まず、知的障害児の身体活動量に関する基礎研究は、平成2324年度の2年間にわたって富山県内の特別支援学校高等部の協力のもと、夏季休暇と2学期の2回にわたって測定を実施した。その結果、長期休暇中の身体活動量が登校日に比べて有意に少なかった。特別支援学校の教育活動が生徒の身体活動量の確保に大きな影響をおよぼしているというプラスの面と、長期休暇中では身体活動量の確保が難しいというマイナスの面を図り知ることができた。この結果については国際学会、国内学会にて5件発表した。基礎研究で明らかになったマイナスの面の改善策として、学校と家庭が連携をして知的障害児の身体活動を支援することができるシステム開発に取り組んだ。平成2324年度は、まずスマートフォン内臓の加速度計を利用した歩数計の機能を含んだアプリケーション、およびそのデータの解析ソフトウエアを開発し、平成24年度には特別支援学校にて実装試験を行った。そして、平成25年度はそのシステムの実用化に向けて、これまでは歩数を測定し、そのデータをメールでPCに送信し解析を行っていたが、それをGPSを利用して計測した歩行距離のデータをwebサーバーへ随時転送し、、データ管理ができるシステムへと再構築した。これにより、多くの生徒とその家族が同時に利用できるシステムへと改善された。この成果については国際学会にて2件発表した。平成23年度は大きく分けて2つの計画を実行した。1つ目が知的障害児の日常の身体活動量の測定である。当該年度は富山県立富山総合支援学校、東京YMCAの協力を得て、918歳の知的障害児を対象に歩数計(ライフコーダ4秒版スズケン社製)を用いて測定を行った。東京YMCAは夏季休暇の1回のみではあったが4名の測定を実施し、富山県立富山総合支援学校では夏季休暇と2学期の2回にわたり22名の測定を行った。また、知的障害児の身体活動量に関する研究ついてイギリスで行われた16th European College of SportScienceのポスターセッションにて2演題発表を行った。

2つ目の計画は、長期休暇中に家庭と学校が密に連携しながら知的障害児の健康管理を行うための身体活動支援システムの開発である。このシステムにはスマートフォンのiPhoneを用い、iPhoneに内蔵されている3軸の加速度計を利用した歩数計・運動カウンター、食事内容・体重を入力できるカレンダーといった機能が全て備わったアプリケーションを開発し、そのデータをメールを介してコンピュータに送信できるようにした。またこのアプリケーションは数字の概念が難しい知的障害児のために、目標の達成度をアニメーションや音で知ることができるような工夫を行った。一方、データを受信したコンピュータでは、そのデータを簡易にグラフ化し身体活動量を評価できるソフトウエアも開発した。これらの成果については、アメリカで行われたGrace Hopper Cerebration of Women in Computing Conference 2011のポスターセッションにて1演題発表を行った。知的障害を有する子供の身体活動量の測定は計画通り進み、2年間継続して富山県立富山総合支援学校高等部の協力の下で測定を実施することができた。これにより、前年度と当該年度の結果を踏まえて横断的、縦断的に評価することが可能となった。さらに当該年度は前年度とほぼ同じ条件で測定を実施することができたため、当該年度と前年度に測定を実施した生徒のデータを合わせることで被検者数が増加し、結果に対する因果関係により説得力を持たせることができる。また、被検者数が増えたことにより、多様な生徒の実態や障害の程度に応じた運動や健康づくりに関する支援方法の確立へと将来的に本研究が発展していくことが期待できる。従来の計画では、当該年度は知的障害を有する成人の身体活動量の測定も予定していたが、現在所持しているライフコーダ(歩数計)の個数が十分ではなかったため、特別支援学校での測定と並行して成人の測定を実施することができなかった。これについては次年度の課題として実施する予定である。スマートフォンを利用した身体活動支援システム開発では、スマートフォンのアプリケーションおよびそれで測定したデータをコンピュータ上で処理するソフトウエアを作成した。これは、家庭と学校が連携して行う知的障害を有する生徒の健康づくり支援を想定している。スマートフォンで測定した日常の身体活動量(歩数)を遠隔にある学校のコンピュータから教員が確認をし、その結果について本人およびその家族へフィードバックするというサイクルを繰り返すことにより、健康づくりのための運動習慣の形成やモチベーションの維持を図ることを目的としている。そして、現在はそのアプリケーションの実用化に向けて、1人の特別支援学校生を対象に利用してもらっており、その実用性や利便性などを実証している段階である。
土粒子レベルの直接計算とマルチスケール解析による土構造物の動的特性の評価

本年度は,前年度に再検討した研究方針に則り,多孔質体内部の間隙流れに関する知見との整合を取りつつ研究を進めるために,考察する透水現象については粒子の流動を制限した状態を対象とし,飽和状態における単相流れの直接数値シミュレーション手法を用いて,地盤材料を模擬した解析モデルに対する浸透流のシミュレーションを行った。堤体スケールの数値解析手法との連携は,粒子法を用いた連成解析の構想を検討して実施を計画していたが,本年度中途での辞退により完了には至っていない。当初の計画では,本年度の解析モデルにおいて不飽和状態を取り扱う予定だったが,前年度の飽和状態におけるシミュレーションによって解析モデルの改良点や検討事項が明らかになったため,本年度は飽和状態における解析モデルの取り扱いの高度化に重点を置いた。よって本年度は不飽和状態を取り扱わず,シミュレーションの対象を飽和状態のものに絞り込んだ上で,解析結果に大きな影響を与える内部構造の特徴量について昨年度から引き続き検討を行った。具体的には,ミクロスケールの乱流効果に由来する材料の透水性能逓減を定量的に捉えるため,シミュレーション結果を基に空間的な乱流の存在量を定量化し,透水係数の逓減との比較を試みた。これにより,レイノルズ数の比較的高い流れにおいて,乱流の存在量増加に伴う透水係数の逓減が確認され,透水係数の非線形性を説明するための物理的な根拠を示唆する成果が得られた。また,昨年度までに取り組んだ単一粒径の球充填構造に加えて,解析モデルの内部構造について異なる粒径の球から構成される充填構造を新たな解析対象として作成し,シミュレーションを行った。当該シミュレーションについてはまだ部分的な結果が得られたのみであるが,ミクロ領域における幾何形状と浸透流れの関連性について,より綿密な考察が可能となることが期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は土木分野において急務と考えられる合理的な堤防の破壊予測手法の検討をモデルケースとしてとらえ、離散体の直接数値シミュレーションによる土構造内部のミクロ領域メカニズム検証から段階的にスケールアップし,最終的にマクロ領域である連続体の堤防スケールのシミュレーションに接続することを目指す。本年度は土構造内部のミクロ領域におけるメカニズム検証を主眼に置き,本研究で取り扱う直接数値シミュレーション手法とその解析結果について,土粒子スケールにおける物理現象を表現する能力を十分に有していることを確認した。土粒子形状の表現には埋め込み境界法を,流体の運動は非圧縮性流体のNavier-Stokes方程式を支配方程式とした有限差分法をそれぞれ用いて,数値モデル化した地盤材料内部の浸透流に関するシミュレーションを行った。これらの結果について,多孔質体の透水に関する実験的知見との定量的な比較に加えて,シミュレーション結果の可視化から得られた空間的な流れの分布変化を対応付けることで,透水係数の非線形挙動とそのメカニズムについて示した。今後の展開のために,シミュレーションで考察可能な現象を拡大する必要がある。解析結果の整理について,本年度に用いた多孔質体の透水に関するレイノルズ数以外の指標を用いた方法を検討する必要があると考えられた。また,シミュレーションで用いる固液連成解析手法に関して,固体領域の形状複雑化についても考慮する必要があると考えられた。次年度以降のシミュレーションでこれらを扱うための実装を進めている。本年度の研究計画として,当初の予定ではシミュレーション手法について本年度中に気液2相系の流体を扱えるものに拡張することを目標としていたが,本年度は単相流解析の結果に対する分析の高度化と内部領域のメカニズム考察に重点を置いた研究を行った。その結果,指標の選定や数値モデルの改良点について具体的な追加の検討事項が挙がったため,これらについてもレビューを行った。今後のマルチスケール展開のためにミクロ領域の検討を十分に行うことが重要であるため,本年度における研究計画の部分的な変更は妥当であると考えている。以上より,当初の研究計画に対してやや遅れが生じている。本年度は,前年度において検証した土粒子スケールの直接数値シミュレーション手法を用いて,地盤材料を模擬した解析モデルに対する浸透流のシミュレーションを行った。また,シミュレーションの高度化のため,大規模並列化を念頭に置いたプログラムの再構成や境界条件設定の検討による数値解析の効率化を,浸透流のシミュレーションに並行して行った。これにより,前年度において実施した規則的な土粒子配置のモデルに対する浸透流のシミュレーションに必要な計算資源を大幅に削減した。浸透流のシミュレーションにおける解析モデルの取り扱いは,前年度において飽和状態を対象とした考察を深める必要があることがわかっており,モデル内部の幾何形状の複雑化を考慮することが課題となっていた。これについて,本年度は周期境界条件を適用したランダムパック解析を実装したことで,解析対象として想定する土のミクロ領域に対して,内部構造をより大きな自由度で設計することが可能となった。内部構造の自由度が大きくなったことで,解析モデルを代表体積要素として用いる際のスケールの影響について検討が必要となったため,解析モデルの流下方向長さがシミュレーションに与える影響について検証を行った。シミュレーション結果は多孔質体の透水に対するレイノルズ数によって整理され,これによって解析モデルの内部構造変化に伴う透水係数の変動が既往の研究報告と定性的に対応することがわかった。なお,スケールアップを見据えた計画としての,内部構造を表現する具体的なパラメータの選定については考察途中であり,早急に検討を進める必要がある。

よって本年度は,引き続きシミュレーションの対象を飽和状態のものに絞り込んだ研究を行ったため,不飽和状態は取り扱っていないが,解析モデルの内部構造の設計自由度が向上し,ミクロ領域における幾何形状と浸透流れの関連性について考察が可能となった。以上より,当初の研究計画に対してはやや遅れが生じている。本年度は,前年度に再検討した研究方針に則り,多孔質体内部の間隙流れに関する知見との整合を取りつつ研究を進めるために,考察する透水現象については粒子の流動を制限した状態を対象とし,飽和状態における単相流れの直接数値シミュレーション手法を用いて,地盤材料を模擬した解析モデルに対する浸透流のシミュレーションを行った。堤体スケールの数値解析手法との連携は,粒子法を用いた連成解析の構想を検討して実施を計画していたが,本年度中途での辞退により完了には至っていない。当初の計画では,本年度の解析モデルにおいて不飽和状態を取り扱う予定だったが,前年度の飽和状態におけるシミュレーションによって解析モデルの改良点や検討事項が明らかになったため,本年度は飽和状態における解析モデルの取り扱いの高度化に重点を置いた。よって本年度は不飽和状態を取り扱わず,シミュレーションの対象を飽和状態のものに絞り込んだ上で,解析結果に大きな影響を与える内部構造の特徴量について昨年度から引き続き検討を行った。具体的には,ミクロスケールの乱流効果に由来する材料の透水性能逓減を定量的に捉えるため,シミュレーション結果を基に空間的な乱流の存在量を定量化し,透水係数の逓減との比較を試みた。これにより,レイノルズ数の比較的高い流れにおいて,乱流の存在量増加に伴う透水係数の逓減が確認され,透水係数の非線形性を説明するための物理的な根拠を示唆する成果が得られた。また,昨年度までに取り組んだ単一粒径の球充填構造に加えて,解析モデルの内部構造について異なる粒径の球から構成される充填構造を新たな解析対象として作成し,シミュレーションを行った。当該シミュレーションについてはまだ部分的な結果が得られたのみであるが,ミクロ領域における幾何形状と浸透流れの関連性について,より綿密な考察が可能となることが期待される。研究計画で挙げた項目に加えて,本年度において挙がった追加の検討事項についても考慮する。序列としては土粒子の表現の高度化を優先し,単相流解析における土粒子の流動性と複雑形状を考慮したシミュレーションを行い,その影響について第一に考察する。本研究の課題である堤体スケールへのスケールアップを達成するために,地盤材料のミクロ領域における内部構造と透水応答を矛盾なく関連付けることが重要である。