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ジャワ島西部レンバンおよびチマンデリ両断層の活動度と構造の研究

レンバンおよびチマンデリ両断層を横断するそれぞれ両側に延長約20kmおよび15kmの重力測線において約500m間隔でで高密度な重力測定を実施した。GPS観測も併行して行い、数10cmの精度で位置を決定した。観測点の総計は約170点にのぼる。その結果には、両断層近傍において明瞭な密度のコントラストと、断層の北側には北へ傾斜する構造が見られる。レンバン断層直上および同断層の北側に位置するタンクバンペラフ火山において地震観測を実施した。同断層周辺の地震活動度はわが国の類似活断層に比べかなり低いことが明らかになった。レンバン断層および周辺火山の地質調査を行った。グントール火山周辺の地震分布は北東から南西に沿って分布しており、とくにカモジャン地熱地帯の活動との関連性が深いことが明らかにされた。レンバンおよびチマンデリ断層の活動と構造が本研究の目的であるが、周辺火山の活動との関連性の究明が不可欠であるとの観点から、グントール火山とその周辺においてGPS観測を実施した。その結果、同火山体の隆起を示唆する変動が検出された。GPS測位の結果は誤差を考慮するとまだ確定的な結論とするわけにはいかないものの、山頂部が広がる傾向が認められ、水準測量の結果と合わせ、山体膨張の可能性を示しており、これは火山活動エネルギーの蓄積を示すと解釈できる。平成9年12月に研究分担者が集まってレンバンおよびチマンデリ断層のテクトニクスおよび活動に関する研究討論会を開催し、研究の中間とりまとめを行った。レンバン・チマンデリ両断層の活動とテクストニクスの解明が本研究の目的であるが,周辺の活火山の活動に関しても研究を進める必要があるとの観点に立って,平成8年度はレンバン断層の調査と,この地域で顕著な活火山であるにもかかわらずほとんど調査がなされていないグントール火山の調査を開始した。レンバン断層周辺のGPS精密測位結果は解析中であるが,過去の測位結果と比較して,地質学的に示されている断層運動と逆向きに変動傾向が見られるようである。GPS測位は上下方向の測位精度が水平方向に比べ劣るため,可能であれば水準測量を実施することが望ましい。グントール火山周辺では延べ11kmの水準測量路線に沿って測量を行い,1994年に水準測量が実施されていた一部路線について結果を比較し,グントール山頂が数mm隆起していることを明らかにした。重力値を可能な限り正確に決定することは,地下構造および地殻変動の研究のために重要である。2台のシントレックス重力計による京都-東京ーシンガポール-ジャカルタを結ぶ国際結合測定を実施して,インドネシア国内の重力点を国際重力基準網1971と結合することができた。さらに,レンバン断層,グントール火山周辺のGPS観測点およびバンドン市の北約30kmに位置する活火山タンクバンペラウ周辺の重力点において重力測定を実施したが,これらのデータは今後この地域の地殻活動および地下構造の研究のための重要な基礎資料となるものである。レンバン断層周辺の地震活動を明らかにするため,地震観測点を設ける計画であったが,予備調査の結果この地域では地盤の状況がきわめて悪く,良好な条件下での観測は困難であるとの結論に到った。このため,平成9年度においては抜き取り方式の観測を実施すべく現在検討を進めている。レンバンおよびチマンデリ断層周辺における広域地殻変動を検出し、両断層および周辺の火山活動との関連性を明らかにするためにガルートおよびレンバンでGPS連続観測を実施した。また地質調査および火山活動に関する調査も実施した。これらの成果は現在取りまとめ中である。1997年11月に,西ジャワにおいて,微小地震観測と重力測定を実施した.これらの目的は人口過密な西ジャワにおける第1級の両活断層の活動度を明らかにすることにある。地震観測としては、レンバン断層の近傍の2点に高感度短周期地震計3成分を設置し連続観測を行った。地震計は2Hzで、記録には100HzサンプリングのDAT(ディジタル磁気テープ)式記録計を用いた。刻時にはGPS時計を使用した。

その結果約10日間の連続記録を得た。重力測定はレンバン断層を南北に横断する測線(A)、およびチマンデリ断層を横断する測線(B)で実施した。測点間隔は700m1km、測線長と測点の数は、前者が約20kmで75点、後者が約25km、80点である。測定にはラコステおよびシントレックス重力計を用い、毎日基準点に戻る方法でドリフトの補正を行った。基準点には測線Aでは、バンドンにおける地学博物館の絶対重力測定点を用い、測線Bではそこと結合したスカブミにおけるホテルの玄関の仮基準点を用いた。位置および高さの決定にはGPSの相対測位を実施し,各点で10-20分間のデータを取った。いずれも良好な測定結果が得られた。GPSと地震計および重力計の組み合わせによる測定は、効率よくデータを取得するのに外国でも非常に有効であることが分かった。予備的な解析によると,重力測定では断層を挟んで重力異常が変化することが分かった。
脂肪組織マクロファージがマスト細胞の活性および代謝に与える影響の解析

本研究の目的は『肥満脂肪組織マクロファージが全身のマスト細胞に与える影響に着目し、肥満とI型アレルギーの関係性を明らかにする』ことである。これまでに個体レベルにおいて肥満がI型アレルギー反応(IgEを介したマスト細胞の活性化に基づくアレルギー反応)に影響を与えるか否かに関する報告はほとんどなされていないため、本研究ではまず肥満がI型アレルギー反応に影響を与えるか否か、マウスを用いた個体レベルでの検討を行った。高脂肪食誘導性肥満マウスをモデルとし、I型アレルギー反応を個体レベルで評価できる受動全身アナフィラキシー反応(以下PSA)を行い、肥満がI型アレルギー反応に影響を与えるか否か検討を行った。雄の6週齢C57BL/6Jマウス(日本エスエルシー社)に通常食および高脂肪食(High Fat Diet 32,日本クレア社)を8週間給餌し、体重増加率の変化を観察した。通常食給餌群8週間後の体重増加率は142.3%だったのに対し、高脂肪食給餌群では199.8%に達し、通常食給餌群と高脂肪食給餌群の間で体重増加率におよそ1.4倍の差がみられた。そこで肥満がI型アレルギー反応に影響を与えるか否かを明らかにするため、高脂肪食誘導性肥満マウスにPSA反応を行い、I型アレルギー反応の強さの指標となる血漿ヒスタミン濃度の測定を行った。通常食給餌群および高脂肪食給餌群ともにPSA反応により血漿ヒスタミン濃度の著しい上昇が見られたが、抗原刺激時における血漿ヒスタミン濃度は通常食給餌群に対し高脂肪食給餌群において有意に高値を示した。したがって肥満により個体レベルにおいてI型アレルギー反応が増強する可能性が示唆された。申請書の研究計画に基づき、初年度において個体レベルにおいて肥満がI型アレルギー反応を増強する可能性を見出すことができたため。次年度では、肥満脂肪組織に集積するマクロファージがマスト細胞に与える影響に着目し、肥満がI型アレルギー反応を増強するメカニズムの検討を行う予定である。計画通りに実験が遂行し、当初予定していたマウスや実験試薬およびキットの購入数を減らすことができたため。当初の研究費と併せて消耗品の購入(物品費)のための支出にあてる予定である。
高強度ビーム検出のためのゲイト型ビームホドスコープの開発

(1)数種類の光電子増陪管(PM)に対して、高い計数時における増幅率の変化を測定し、ほとんどのPMで1MHz以上の繰り返しの光パルスに対して増幅率の減少を確認した。(2)1MHzを越える繰り返しの光パルスに対応するため、ダイノードの下段に直接高圧電源を繋ぎ、電圧を印可(ブ-スト)する事によって、増幅率の低下をある程度抑える事ができるが、この場合、ダイノード最終段をブ-ストしてもほとんど効果はなく、むしろ最終段より12段、上段のダイノードをブ-ストしてやるだけで十分な効果が認められた。(3)光電子増倍管(PM)の高い計数時における増幅率の低下はPMの空間電流に強く依存し、数nsec程度のパルス的な電流値によらないことが確かめられた。つまり、PMは短い時間内(10nsec)に複数の光パルスが入射しても1秒当たりの計数率が低く抑えられれば各光パルスに対しての増幅率の低下を招かないことが確かめられた。極端な場合、12nsec時間差で入射した2つの光パルスでも正常な増幅率をもって検出できることが判った。(4)カソードと第1ダイノード間にグリッドを持つゲイト型PMを用いて、10μsecの幅のゲートを10^3/secの頻度で開き、10MHzの光パルスに対する応答を観測したところゲートが完全に開ききった期間については全く増幅度の低下が生じないことが確かめられた。(5)上記(3)(4)の成果によって、3x10^8/sec程度の高エネルギービームの絶対強度をサンプリング計数によって直接測定することができると考えられ、新しいタイプのビーム強度モニターの開発についてかなり確実な見通しがついた。(6)このビーム強度モニターは高エネルギー研究所の陽子シンクロトロンにおいて加速が計画されている偏極重陽子ビームの強度モニターとして開発する事になっている。平成5年度には、高圧パルススウィッチの基礎的テスト、及び光電子増倍管のパルス高圧に対する動作テストを行なった。高圧パルススウィッチについては当初、トリガーに対し50nsの遅れで高圧パルスを発生できる事を期待していたが実際は100ns程度の遅延時間を持ってしまう事が明かになった。この問題はメーカーとの協力で今後改善していかなければならない。また、この高圧パルススウィッチの出力は大きな負荷に対しては高圧パルスの波形がなまってしまうという問題が生じた。通常、光電子増倍管のデバイダーは、1メガオームを越える負荷を持つので、デバイダーを改造しなければならなかった。また、高圧パルスによるスウィッチングノイズの問題はコンデンサーを適当に捜入することによって避けるようにした。パルス高圧に対する光電子増倍管の動作チェックは、光電陰極に1KV程度の幅200nsのパルス高圧を周波数1KHz程度で印加し、ライトパルサーからの光を照射することにより行なわれた。パルス高圧を印加した場合には確かに、パルス区間のみ、光電子増倍管のシグナルが確認された。更に、ライトパルサーからの光の周波数を10MHzまで上げてもシグナルの大きさに変化が認められなかった。通常、1MHzを越えるような高強度のビームを計測する場合は光電子増倍管の出力が減衰し、測定を因難にするという問題がある。これは、光電子増倍管内の電子の量が増すため、デバイダーの電流が減少し、後段ダイノードに適切な電圧がかからないためである。この解決の為にはデバイダーの後段に直接高電圧を印加したり、エミッターフォロワーを取り付けるなどの手当をおこなう。ところが、今回のテストで分かったのは、パルス高圧を1KHz程度で印加する場合は特別な手当を施さなくても10MHzまで問題がないということである。このことは、応用に関して新たな可能性を示しているかもしれない。

また、今後、残された課題はスウィッチングノイズのをいかにして減らして行くかということである。(1)光電子増倍管(PM)の高い計数時における増幅率の低下はPMの空間電流に強く依存し、数nsec程度のパルス的な電流値によらないことが確かめられた。つまり、PMは短い時間内(10nsec)に複数の光パルスが入射しても1秒当たりの計数率が低く抑えられれば各光パルスに対しての増幅率の低下を招かないことが確かめられた。極端な場合、12nsec時間差で入射した2つの光パルスでも正常な増幅率をもって検出できることが判った。(2)カソードと第1ダイノード間にグリッドを持つゲイト型PM(HAMAMATSUホトニクス、R1392-22)を用いて、10μsecの幅のゲートを10^3/secの頻度で開き、10MHzの光パルスに対する応答を観測したところゲートが完全に開ききった期間については全く増幅度の低下が生じないことが確かめられた。また、当初心配されたゲートの開閉時に発生するノイズについてはほとんど問題にならなかった。(3)上記(1)(2)の成果によって、3x10^8/sec程度の高エネルギービームの絶対強度をサンプリング計数によって、直接測定することができると考えられ、新しいタイプのビーム強度モニターの開発についてかなり確実な見通しがついた。
ボアホールジャッキ破砕による高精度応力測定システムの開発と原位置計測への適用

ボアホールジャッキ式乾式破砕プローブを試作し、新プローブで孔内載荷したときの薄板岩石供試体上のひずみ分布計測実験、二軸載荷を受けた立方体岩石供試体の破砕実験および釜石鉱山坑内における原位置計測実験を行った。これらの実験から得られた知見をもとに、再開口圧検出の精度を上げるための接線ひずみセンサーの改良し、神岡鉱山坑内における原位置応力測定を行い、その結果を高剛性水圧破砕応力測定の結果と比較して,新プローブによる高精度応力測定が可能であることを確かめた。また、載荷力を高めるための改良すなわち油圧シリンダーの断面を小判形にし、ジャッキ間隔を狭くしたミニジャッキを試作し、ミニジャッキで載荷したときの薄板岩石供試体上のひずみ分布計測実験を行った。さらに、光センサーによる接線ひずみ計測の可能性を検討するために、薄板岩石供試体を用いた室内較正実験を行った。平成18年度は、まず、応用地質株式会社エネルギー事業部の実験室において、岩石薄板載荷試験を行った。すなわち、細粒の南アフリカ産斑れい岩の供試体(595×595×50mm)6枚のそれぞれに、精研ダイヤモンドに特注したφ97.5、φ97,0およびφ96.5mm3種類のダイヤモンドビットを用いて、595×595mm中央に計測孔を切削した。その孔に、新たに開発した乾式破砕プローブを挿入して載荷実験を行い、また595×595mm上に貼られた数多くのひずみ計によるひずみ計測を行って、新ブローブの較正実験を実施した。つぎに、有限差分法解析コードFLAC-2Dを用いて、岩石薄板載荷実験の数値シミュレーションを行って、新プローブによる載荷のメカニズムおよび載荷の進行に伴う岩石薄板内ひずみ分布の変化を予測した。また、実験結果と数値解析結果とを比較し、検討した。その結果、新プローブには意図した破砕能力を発揮できる機能があることを確認できた。さらに、東大地震研究所の予算を導入して、岐阜県神岡鉱山の坑内において、鉛直方向に削孔された孔内で、新プローブによる原位置応力測定を行つた。応力測定に供されたボーリング孔は、かつて水圧破砕法による応力測定に供されたボーリング孔と3m離れているだけである。新プローブによる応力測定の結果は水圧破砕による応力測定の結果とほぼ同じであった。このことから、新プローブに装着された接線ひずみセンサーは、亀裂再開口圧を正確に検出できる機能のあること、および新プローブは少なくとも原位置応力測定に適用できることがわかった。今後は、より高精度に測定できることを実証することが課題である。新しく開発されたボアホールジャッキ式乾式破砕プローブの原位置計測への適用性の確立をめし、室内要素試験により乾式破砕プローブの有効性の実証を目的として、平成19年度においては、平成17,18年度の成果に基づき製作された、乾式プローブのシェルと加圧プレートからなる小型ジャッキを用いて、亀裂生成および亀裂の再開口に関する性能評価を行った。特に円孔の大きさと小型ジャッキの直径との関係をパラメータとして、小型ジャッキの感度係数を求めることと亀裂再開口の挙動を明らかにすることを目的とした。室内試験に用いた供試体は、硬質な班れい岩からなる縦600mm、横500mm、厚さ約60mmの直方体の薄板岩石で、その中央部に直径約98mmの円孔を設けている。また、供試体には載荷装置を用い縦方向に一定の一軸荷重を加え、円孔周りにひずみゲージを貼付した。以上の室内試験の結果から、小型ジャッキの感度係数が約0.6(従来の感度係数は約0.4)に向上したことと、き裂の再開口時の挙動に明らかな変曲点を見いだすことができたことが、今年度の成果としてあげられる。なお、平成18年度までの研究成果は、「応力計測にまつわる問題点と今後の可能性」と題して、測地学会誌53巻(2007)に、「ボアホールジャッキ式応力測定法の妥当性の検討」と題して、第28回西日本岩盤工学シンポジウム(2007)で、発表されている。本研究は、新しく開発されたボアホールジャッキ式乾式破砕プローブ(以後、“乾式プローブ"と呼ぶ)の原位置高精度計測への適用性の確立をめざし、室内要素試験および原位置試験により乾式破砕プローブの有効性の実証を行うことを目的とする。

平成18,19年度においては、小型ジャッキと一軸載荷装置を用いて、き裂生成およびき裂の再開口に関する性能評価を行った。特に円孔の大きさと小型ジャッキの直径との関係をパラメータとして、小型ジャッキの感度係数を求めることと、き裂再開口の挙動を明らかにすることを目的とした。この結果、小型ジャッキの感度係数が約0.6(従来の感度係数は約0.4)に向上したことと、き裂の再開口時の挙動に明らかな変曲点を見いだすことができた。今年度は、き裂変位を効率的に計測する手法の一つとして、光ファイバーを利用したき裂変位計を開発するための基礎的な実験を行った。光ファイバーによるひずみの計測は、従来の電気式ひずみゲージに比べ、約100mm間の範囲を連続的にひずみ分布を計測することが可能であるため、ボアホールジャッキ式乾式破砕プローブのき裂変位センサーとしては極めて有効である。また、電気を用いないため原理的に絶縁不良等のトラブルが発生しない長所を有している。今回は、昨年度の実験で利用した小型ジャッキに光ファイバーを利用したき裂変位を追加し、別途計測するひずみ計との比較において新しいき裂変位計の可能性について評価した。また、これまでの成果を国際学会における招待講演として発表した。
ネパールにおける土砂災害防止対策計画のための応用地形学的調査手法の開発

本研究は、ネパールヒマラヤの現在の地形変化プロセス・地形発達過程と災害現象との関係を調べ、土砂災害防止対策計画立案のために必要な応用地形学的調査手法を提示することを目的とする。対象現象は、土壌侵食・河岸侵食/河道変化・地すべりであり、以下の内容な成果を得た。1)土壌侵食:低ヒマラヤのガリー・表面侵食で荒廃した地区を対象として、現在の侵食機構とその進行速さを明らかにするとともに、既往の各種侵食対策の効果を10年間に及ぶ侵食量観測の結果と植生回復状況の調査から検討し、ガリー・表面侵食の発達段階に対応した土壌浸食対策の選定のしかたを示した。2)河岸侵食/河道変化:地質的脆弱性からネパールヒマラヤで流域保全が最も問題となっている亜ヒマラヤ(シワリク山地)に発源する河川について、流域の地形発達過程と降雨-流出と河岸・斜面での侵食のモニタリングによる現在の地形変化プロセスの把握の両面から、現在の河岸侵食/河道変化の原因を明らかにした。また、流域の土地被覆と河道変遷についても実態を示した。3)主として低ヒマラヤの代表的な地質の地域を対象に、地すべり地形の分布図を作成し、その分布と地質や斜面勾配の要素から地すべり発生危険箇所を把握する手法を示した。また、災害時のランドスライドの分布とその自然地理属性から発生危険箇所を把握する手法についても検討した。4)上記研究成果の技術移転のためネパールにおいてセミナー(ネパール地すべり学会主催)で発表を行った。本年度は、ネパールにおける、地すべり地形の分布からみた地すベり危険個所把握手法の検討を行った。対象地域は、ネパール中東部の低ヒマラヤ帯にあるスンコシ川中流域とその周辺である。まず、ネパール政府所有の1/50000空中写真を用いて地すべり地形を抽出し、地すべり地形分布図を作成した。次に、当地域に分布する変堆積岩・結晶片岩・花崗岩・第三紀-第四紀の堆積岩等の地質帯(これらは帯状構造をなしてネパール全体に共通する)ごとに、地すべり地形の分布密度を求めた。さらに、地すべり地形の存在する斜面の最小傾斜を、地質帯別と斜面の地質構造(具体的には流れ盤・受け盤)別に求めた。また、それらの分布と1kmメッシュでの起伏量との関係も調べた。その結果、各地質帯や斜面の地質構造ごとに、ある斜面傾斜を境に地すべり地形分布率が急増することがわかった。これを岩相・地質構造ごとの限界傾斜と考え、地質・地質構造の点からの地すべり危険度算出の重要な要素と考えられた。次に、現在活動的と判断される地すべり地形は、大規模な岩盤地すべり地形内部のガリー谷頭部に発達する2次的なものが多く、面積的にも小規模である。したがって、大規模地すべり地形がしだいにより小規模なブロックでの活動に移っていくという地すべり発達過程が考えられ、大規模地すベり地形下部の谷浸食が進む斜面が、地すべり発生危険度の高い個所と言うことができる。本年度は、亜ヒマラヤから流下する河川流域を対象に、河道変化・流域土地被覆状況の経時的変化の実態を把握した。また、ネパール低ヒマラヤを対象に地すべり地形発達過程から地すべり危険箇所評価手法の検討を行った。前者については、ネパール中部のラッカンデヒ川流域を対象として、1978年と1990年の空中写真の比較により、河道変化と土地被覆の変化を把握した。その結果、ラッカンデヒ川では、亜ヒマラヤの山地から平野に出た所から下流で河岸浸食によって、上記の12年間こ約10%河道幅が広がっていることがわかった。しかし、森林に覆われた平野に流下している河川では、河道変化は小さく、平野での森林破壊が河岸浸食の一因であると考えられた。さらに、1969年撮影の米軍偵察衛星Coronaの画像との比較から、このような河道の拡大は、亜ヒマラヤの開発の先行してすでに起こっていたと考えられた。

また、空中写真による流域地形判読から、亜ヒマラヤから流出する河川は、扇状地を形成しておらず、山麓部では段丘化していることから、山麓部の隆起も河道拡大の一因の可能性がある。後者については、カリガンダキ川流域の空中写真による地すべり地形分布図を作成した。その結果、地すべりだけでなく岩壁クリープによる小崖地形も見出され、ネパールヒマラヤにおいても、岩盤クリープが、地すべりの前兆地形として危険箇所評価において重要であることがわかった。本年度は、亜ヒマラヤから流下する河川流域の地形構成単位ごとの侵食プロセスとその量の観測による地形変化の把握によって河道変化機構の解明を目指した。また、中間山地帯でのガリー・表面侵食プロセスおよびネパール農山村社会のかかえる貧困・環境問題に対応した持続可能な土壌浸食対策の検討を行った。また、海外共同研究者を日本に招聘し、国内外の防災地形学関係者と意見交換を行った。対象とした亜ヒマラヤ東部のカジューリ川流域の地形は、上部丘陵域・段丘形成域・沖積平野に分けられ、それらでの雨季(2002.6-9月)の斜面侵食および河岸侵食量・浮遊土砂量を観測した。その結果、流域からの流出土砂量は少なくとも6000ton/km2・年におよび、ネパールのほかの大河川での値にほぼ匹敵すること、また、幅方向の河岸後退速さは、河道幅(数十60m)に対して0.3-4.4m/年と非常に大きいことがわかった。そして、河岸侵食は固結度の弱い礫層が露出する場合に大きく、そこがえぐられることによって砂・シルト層が崩落して侵食が進む。このことから、亜ヒマラヤでの河岸侵食対策計画には、地形構成単位ごとに河岸構成物質の被侵食性による侵食ハザードマップ作成が必要であると言える。中間山地帯での住民参加を基本とした持続的な土壌浸食に対しては、ガリー侵食対策としてタケのガリー内への植栽が、また、ラテライト層の表面侵食対策では、テラス造成と堆肥の敷設による緑化が、住民の直接的な利益を誘導でき自己持続性のある対策として提案できる。1地すべり危険箇所評価手法ネパール低ヒマラヤ帯東部において、空中写真判読による地すべり地形の分布と地質,地質構造(受け盤,流れ盤)およびそれらごとの分布下限斜面勾配を調べた。その結果、黒雲母片岩,眼球片麻岩および千枚岩の流れ盤斜面では15度以上で地すべりが発生していることがわかり、これをもとに地質と斜面勾配から地すべり発生危険度評価ができる。2河岸侵食対策計画のための調査手法亜ヒマラヤ帯において、19642003年の空中写真と衛星画像のオルソ化による、流域の土地被覆変化と河道変遷の関係を調査した。その結果、1964-78年に20%もの森林面積減少が生じ、それに伴って丘陵域と段丘形成域で河岸侵食により山麓平野域で洪水土砂氾濫と河岸侵食により、最大で28年間で2倍の河道面積に拡大していた。以上から、近年の亜ヒマラヤ帯開発の河道変化への影響は大きいことがわかった。ネパールでは、空中写真・衛星画像による経年的な河道変化調査が可能で、その活用が河岸侵食対策箇所と工法選定に有効である。3土壌浸食対策計画手法1994年1月から2004年1月までのガリー侵食速さの推移を19951999年に実施された侵食対策工法別に比較した。その結果、タケ植栽,谷止工によるガリー底侵食防止の結果、期間降水量が多いにもかかわらず、施工後の方がかなり侵食量の減少していることがわかった。
成長力強化にIT及び無形資産投資が果たす役割

本年度は生産性に関連し、以下の多岐に亘る研究を実施し、成果を公開した。マクロ、セミマクロの研究では、産業別労働生産性の国際比較を行った。日米だけではなくヨーロッパ諸国との比較も行い、日本のサービス産業の生産性が諸外国と比べると相対的に低いことを示した。分析結果は生産性本部のレポートとして公表した。また、日本の生産性の現状及び、生産性向上に向けた取り組みについてまとめ、書籍の一部として公表した。ミクロの研究では、企業の働き方やIT、テクノロジーと生産性に関して、日本経済研究センターが主催するスマートワーク経営研究会の成果として、生産性と関係のある企業の取り組みを機械学習の手法を用いることで分析した。その結果、柔軟で多様な働き方を許容している企業や社外取締役比率が高い企業、労働時間が短い企業の生産性が高いことが分かった。これらの結果は、スマートワーク経営研究会中間報告書や日経新聞に発表し、セミナー等でも分析の結果を披露した。その他、ミクロの研究では、日本生産性本部が計測している顧客満足度指標(JCSI)で測ったサービスの質と企業属性および外部環境との関係を実証的に分析し、サービスの質が概ね生産性と正の相関があることを示した。この結果は、RIETIのDPや査読誌「経済研究」に掲載された。これらの分析結果についても、学会やセミナー報告を行った。この他、ICTに関するアンケート調査の実施に協力し、現在はアンケート結果を元にITと雇用の代替・補完関係の分析を計画中である。昨年度同様、2018年度も生産性に関連した、レポートや報告書、ディスカッションペーパーを数多く公表した。また、それらの研究成果を学会やセミナー等でも報告し、おおむね研究計画通り、研究は進展していると考えられる。現在実施中のICTアンケート調査を集計後、ICTと労働の代替・補完関係について分析する。また、異質性に注目した研究を行う。具体的には、直接投資や賃金の上昇、高齢化が事業所や企業の生産性やパフォーマンスに与える影響を分析する。スマートワーク経営調査を使った働き方と企業の生産性に関しても引き続き分析を行い、最終報告書として成果を公表する予定である。無形資産に関する研究では、「親会社からの広義の資源移転」が海外現法の生産活動へ与える影響を分析するために、当該親会社の保有する無形資産(ソフトウェア、ブランド、研究開発)を計測し、その多寡が海外現法の生産活動にどのような貢献を果たしているのかを分析した。また、無形資産と外部資金手段の選択の関係を分析した。具体的には、有形・無形資産の比率に関する企業の資産構造や企業属性が銀行借入、社債発行、株式発行に与える影響を分析し、資金調達後の企業の投資行動についても資金調達手段別に分析した。以上の研究成果は、経済産業研究所のディスカッションペーパーとして公表した。ITに関する研究では、国際IT財団のアンケートデータを用いて、IT投資の決定要因とその効果に関する実証分析を行った。得られた結果は、IT投資が現状では不十分と考えられる企業において、CIOの設置や専任セクションの存在(組織資本)、IT人材の確保(人的資本)といった補完的資産の存在がIT投資水準の将来見通しと正の相関を有していることが分かった。また、既に一定程度のIT投資を行っている企業において、こうした無形資産の有無がIT投資の効果の発現と正の相関を有することも確認された。研究成果は、日本生産性本部の生産性レポートとして公表した。成長力や生産性に関する研究として、財務省の「イノベーションを通じた生産性向上に関する研究会」の委員を務め、日本の生産性の現状、生産性向上に向けた取り組みについて報告書をまとめた。また日米の労働生産性水準を産業別で比較し、対個人サービス業について質を考慮した生産性水準も公表した。本年度は無形資産、IT、及び生産性関連で、レポートや報告書、ディスカッションペーパーを数多く公表した。また、それらの研究成果を学会でも報告し、おおむね研究計画通り、研究は進展していると考えられる。

また、それらの研究成果を学会やセミナー等でも報告し、おおむね研究計画通り、研究は進展していると考えられる。ITについては、情報処理実態調査といった個票データを申請し、ITと生産性に関する研究を進める。無形資産については、スマートワーク経営研究会の委員を務めていることから、企業の働き方に関するアンケートデータを使った無形資産と生産性などのパフォーマンス予測に関する研究も実施する予定である。研究計画にも示した顧客満足度と無形資産、生産性に関する分析は、現在データを入手し分析中で、今年度中の研究成果の公表を予定している。マクロ及び産業レベルの研究では、ITと雇用に関する研究や、日米以外の国々との産業別労働生産性水準の国際比較などを行い、成長力強化に向けた政策提言を目指す。現在実施中のICTアンケート調査を集計後、ICTと労働の代替・補完関係について分析する。また、異質性に注目した研究を行う。具体的には、直接投資や賃金の上昇、高齢化が事業所や企業の生産性やパフォーマンスに与える影響を分析する。スマートワーク経営調査を使った働き方と企業の生産性に関しても引き続き分析を行い、最終報告書として成果を公表する予定である。2018年6月にボストンにて開催される国際学会に参加が決定し、航空券を早期に購入する必要があったため、前倒し支払い請求を行った。2019年度に開催される国際学会に研究成果を発表するための出張費として繰り越しを行ったため。
火炎内における酸化履歴が炭素質PMの排出濃度とナノ構造に及ぼす影響の解明

火炎構造が比較的単純であり,計測の容易な気体燃料の層流火炎を対象として実験を行った.燃料にはエチレンを用い,エチレン拡散火炎およびエチレン/空気部分予混合火炎を計測対象とした.炭素質PM(PM:粒子状物質)を構成する炭素結晶子の成長に「水素引き抜き-アセチレン付加反応機構(HACA機構)」が関与すると考えられていることから,火炎内のアセチレン濃度測定を行った.石英ガラスプローブを用い,火炎内ガス流速と同一速度でサンプリングを行う等速吸引により火炎中心軸上の各位置でガスを採取し,ガスクロマトグラフでアセチレン濃度を求めた.また,熱電対により火炎中心軸上の火炎温度を測定した.得られたアセチレン濃度と火炎温度より,火炎中心軸上の各位置におけるHACA機構の反応速度を見積もり,火炎中心軸上のPM一次粒子径および炭素結晶子サイズの変化率と比較した.その結果,一次粒子径の成長はHACA機構による寄与が大きいものの,炭素結晶子の成長に関してはHACAの寄与が小さいことを表す結果が得られた.したがって,炭素結晶子の成長については,「アニーリング」あるいは「Carbon Addition and Hydrogen Migration機構(CAHM機構)」等の他のメカニズムによる寄与が大きいものと推測される.PM一次粒子径の成長領域では炭素結晶子の増大が見られ,成長したすす粒子がOHラジカルの存在する酸化領域に入ると粒子径は減少するものの,炭素結晶子の増大は継続する.本研究より,OHラジカルが存在する領域にはアセチレンがほとんど存在しないことが明らかとなり,ここでもHACA機構による炭素結晶子の成長を支持しない結果が得られた.すす粒子がOH濃度の高くなる領域に入ると炭素結晶子の縮小が始まるが,OH濃度が高く火炎温度が高いほど縮小率が大きくなることを明らかにした.炭素質PM(PM:粒子状物質)はディーゼル機関を始めとする各種燃焼装置の排ガスに含まれる有害物質であり,その酸化反応性は炭素質PM内部のナノ構造に大きく左右される.申請者の過去の研究において,火炎内で成長した炭素質PMがその後火炎内で経験する酸化履歴が,最終的に火炎外に放出される炭素質PMの排出濃度とナノ構造を決定づけることを見出したものの,その詳細は明らかにされていない.本研究では火炎内における炭素質PMの酸化履歴がナノ構造に及ぼす影響を明確にすることを目標としている.平成28年度は,火炎構造が比較的単純であり,計測の容易な気体燃料の層流火炎を対象として実験を行った.エチレンを燃料とする同軸噴流拡散火炎を用い,炭素質PMの前駆物質である多環芳香族炭化水素(PAHs),炭素質PMの主な酸化剤であるOHラジカルおよび炭素質PMの火炎内における濃度分布をレーザ誘起蛍光法(LIF)とレーザ誘起赤熱発光法(LII)で計測した.さらに,火炎中心軸上の各高さにおける炭素質PMの一次粒子径を,時間分解レーザ誘起赤熱発光法(TiRe-LII)により評価するとともに,プローブを用いて火炎内の炭素質PMを採取し,その内部構造をレーザラマン分光法で解析した.その結果,炭素質PMを構成する炭素結晶子のサイズは火炎の位置によって変化することが確認された.炭素質PMの成長領域では炭素結晶子の増大が見られ,成長した炭素質PMがOHラジカルの存在する酸化領域に入ると粒子径は減少するものの,炭素結晶子の増大は継続する.その後,炭素質PMがOH濃度の高くなる領域に入ると炭素結晶子の縮小が始まることを明らかにした.研究の主な目的は,火炎内における炭素質PMの酸化履歴がナノ構造に及ぼす影響を明らかにすることであるが,成長した炭素質PMがOHラジカルの存在する酸化領域に入っても粒子径は減少する一方で炭素結晶子は成長を続け,その後,炭素質PMがOH濃度の高くなる領域に入ってから炭素結晶子の縮小が始まるという新規的な知見が得られており,おおむね順調に進展していると言える.炭素質PM(PM:粒子状物質)は,ディーゼル機関をはじめとする各種燃焼装置の排ガスに含まれる有害物質であり,その酸化反応性は炭素質PM内部のナノ構造に大きく左右される.申請者の過去の研究において,火炎内で成長した炭素質PMがその後火炎内で経験する酸化履歴が,最終的に火炎外に放出される炭素質PMの排出濃度とナノ構造を決定づけることを見出したものの,その詳細は明らかにされていない.本研究では火炎内における炭素質PMの酸化履歴がナノ構造に及ぼす影響を明確にすることを目標としている.平成29年度も火炎構造が比較的単純であり,計測の容易な気体燃料の層流火炎を対象として実験を行った.PMを構成する炭素結晶子は,火炎内における水素引き抜き-アセチレン付加反応機構(HACA機構)で成長すると考えられており,その成長速度の見積もりには火炎内のアセチレン濃度の情報が必要である.昨年度,ステンレス製のプローブを用いて燃焼ガスのサンプリングを行ったところ,アセチレン濃度が予想よりも大幅に低いものであった.これは,プローブがステンレス製のためプローブ内における触媒作用によりアセチレンが反応し,測定場のアセチレン濃度が正確に測定できていない可能性が考えられた.そこで今年度は新たに石英ガラス製のプローブを作成しアセチレン濃度の再測定を行った.得られたアセチレン濃度はステンレス製プローブの値よりも格段に高く,炭素結晶子の成長率と比較し妥当性のある濃度であった.研究の主な目的は,火炎内における炭素質PMの酸化履歴がナノ構造に及ぼす影響を明らかにすることであるが,酸化が開始する領域はPMの成長も継続しており,酸化と成長が競合している.

したがって,PMの成長に寄与する化学種であるアセチレンの正確な濃度分布の把握は極めて重要であり,今年度はその測定方法を確立することができたため,おおむね順調に進展していると言える.火炎構造が比較的単純であり,計測の容易な気体燃料の層流火炎を対象として実験を行った.燃料にはエチレンを用い,エチレン拡散火炎およびエチレン/空気部分予混合火炎を計測対象とした.炭素質PM(PM:粒子状物質)を構成する炭素結晶子の成長に「水素引き抜き-アセチレン付加反応機構(HACA機構)」が関与すると考えられていることから,火炎内のアセチレン濃度測定を行った.石英ガラスプローブを用い,火炎内ガス流速と同一速度でサンプリングを行う等速吸引により火炎中心軸上の各位置でガスを採取し,ガスクロマトグラフでアセチレン濃度を求めた.また,熱電対により火炎中心軸上の火炎温度を測定した.得られたアセチレン濃度と火炎温度より,火炎中心軸上の各位置におけるHACA機構の反応速度を見積もり,火炎中心軸上のPM一次粒子径および炭素結晶子サイズの変化率と比較した.その結果,一次粒子径の成長はHACA機構による寄与が大きいものの,炭素結晶子の成長に関してはHACAの寄与が小さいことを表す結果が得られた.したがって,炭素結晶子の成長については,「アニーリング」あるいは「Carbon Addition and Hydrogen Migration機構(CAHM機構)」等の他のメカニズムによる寄与が大きいものと推測される.PM一次粒子径の成長領域では炭素結晶子の増大が見られ,成長したすす粒子がOHラジカルの存在する酸化領域に入ると粒子径は減少するものの,炭素結晶子の増大は継続する.本研究より,OHラジカルが存在する領域にはアセチレンがほとんど存在しないことが明らかとなり,ここでもHACA機構による炭素結晶子の成長を支持しない結果が得られた.すす粒子がOH濃度の高くなる領域に入ると炭素結晶子の縮小が始まるが,OH濃度が高く火炎温度が高いほど縮小率が大きくなることを明らかにした.今後は液体燃料の層流拡散火炎を解析対象とする.プール燃焼器を用いて液体燃料の定常なプール拡散火炎を形成し,平成28年度と同様の解析を行う.1.単一成分液体燃料の解析燃料種の影響を調べるため,炭素数が同一かつ沸点が同程度である以下の炭化水素をベース燃料とし,各燃料の拡散火炎を解析対象とする.【パラフィン系炭化水素:n-デカン(C10H22,沸点174°C)】・【ナフテン系炭化水素:n-ブチルシクロヘキサン(C10H20,沸点181°C)】・【芳香族炭化水素:n-ブチルベンゼン(C10H14,沸点183°C)】2.炭素質PMのナノ構造と酸化反応性の評価サンプリングした炭素質PMを赤外線加熱炉で昇温加熱し,炭素質PMの酸化で生成するCO2濃度(部分酸化で生成するCOは酸化触媒でCO2に転換)の測定を行う.そして,CO2濃度の時間変化から酸化反応性を評価する.今後も引き続き気体燃料の層流拡散火炎を測定対象とし,下記の解析を行う.1.火炎内におけるPMの酸化履歴の影響解析PM濃度とPMの主な酸化剤であるOH濃度の測定を行い,火炎内における酸化履歴が火炎外に放出されるPMの濃度やナノ構造に及ぼす影響を明確にする.2.炭素質PMのナノ構造と酸化反応性の評価
新概念高速液流気液界面プラズマによる短寿命活性種バイオサイエンスの基盤確立

本研究では,気液界面プラズマで生成される活性種を寿命で区別して細胞に作用させる技術を確立し,「極短寿命活性種」による細胞応答の機序解明と生命機能制御の学術基盤を創成することを目的としている.1.気液界面プラズマで生成される極短寿命活性種の選択計測手法の確立:初年度は,直径0.1mm程度の開口から純水および導電性液体を高速で噴射(10m/s以上)する装置を製作し,その高速液流中で極短寿命活性種の計測を蛍光プローブを用いて行った.テレフタル酸を高速液流中に導入し,極短寿命活性種のOHラジカルと反応して形成されたヒドロキシテレフタル酸の蛍光強度を観測することで濃度を算出した.その結果,OHラジカルが高速液流界面の10nmという極薄層で30mMの高密度で生成されていることを明らかにした.2.高速液流への高密度短寿命活性種供給気液界面プラズマ発生技術の開発:初年度は,第一に,高速液流に高エネルギーイオン・電子を照射することで液相界面に高密度活性種を生成する実験を実施した.具体的には,液流ノズルから噴出させた導電性液流を電極として放電させることで,高速液流の極近傍でプラズマを発生させ,高密度のOHラジカルを液流界面に生成することに成功した.第二に,液流ノズルと円筒電極間で放電させることで,高速液流として純水を用いてプラズマを生成することに成功し,気相中のガス種を変化させることで,高速液流に供給する短寿命活性種の組成を制御できることを示した.3.高速液流中の短寿命活性種の細胞への選択的作用手法の確立と細胞応答機序解明:初年度は,微小流路内に高速液流を流して,その流路途中に細胞を配置できる実験装置の作製を行った.さらに,プラズマ生成位置から下流に向かって,リアルタイムに活性種を計測できるように,光アドレス型半導体化学センサを用いて,高速で水素イオン濃度を計測するシステムを構築した.高速液流中で生成される極短寿命活性種の計測に成功し,さらにその濃度を精密に算出することで,当初予想していなかったOHラジカルの局所的な空間分布と30mMという高密度での生成が明らかとなった.さらに,高密度の極短寿命活性種を生成するために,初年度は高速液流として導電性液体を用いた実験のみを計画していたが,液流ノズルを電極として円筒電極との間で放電させることで高速液流として純水を用いたプラズマ生成を実現し,当初の計画に予定されていなかった高速純水流中での極短寿命活性種の生成に成功した.以上の理由により,当初の計画以上であると言える.初年度の成果を踏まえて,今後は以下の研究を推進する.1.気液界面プラズマで生成される極短寿命活性種の選択計測手法の確立:初年度に,純水および導電性液体を高速で噴射した高速液流中で,蛍光プローブを用いて極短寿命活性種の計測を行うシステムを構築した.2年目は,紫外領域に吸収を持つOHラジカルおよび可視域に吸収を持つ水和電子の吸収分光を高速液流中で行うシステムを構築する.このとき,本システムでは吸光経路が極めて短いため,測定感度を向上させる目的で,レーザーキャビティリングダウン分光法(CRDS)による検出を試みる.2.高速液流への高密度短寿命活性種供給気液界面プラズマ発生技術の開発:初年度は,生理食塩水などの導電性液体に直流電圧を印加することで放電させ,イオンおよび電子をエネルギー制御して高速液流に照射した.2年目は,「帯電反転制御プラズマ」を用いる.これは純水で利用できる大気圧での気液界面プラズマであり,ナノ秒パルスにより生成される気液界面の気相側を伝播する電離波現象を利用する.大気成分由来の活性種を気液境界で生成するため,種々の活性種を高密度に生成でき,直接的に高速液流中に供給できる.3.高速液流中の短寿命活性種の細胞への選択的作用手法の確立と細胞応答機序解明:初年度は,微小流路内に高速液流を流して,その上流端に高圧プラズマ照射部を設置し,流路途中で水素イオン濃度の計測を行った.2年目は,各寿命の活性種を計測するとともに,それらの活性種に対する細胞応答を調べるため,微小流路内に細胞を同様に流すことで,極短寿命活性種の細胞への影響を明らかにする実験を行う.細胞導入路の流路内位置を変更することで,極短寿命活性種の細胞への作用を明らかにできる.また,活性種の分解・捕捉を行うスカベンジャーを下流で導入することで,長寿命活性種の影響を切り分けることが可能となる.本研究では,気液界面プラズマで生成される活性種を寿命で区別して細胞に作用させる技術を確立し,「極短寿命活性種」による細胞応答の機序解明と生命機能制御の学術基盤を創成することを目的としている.1.気液界面プラズマで生成される極短寿命活性種の選択計測手法の確立:初年度は,直径0.1mm程度の開口から純水および導電性液体を高速で噴射(10m/s以上)する装置を製作し,その高速液流中で極短寿命活性種の計測を蛍光プローブを用いて行った.テレフタル酸を高速液流中に導入し,極短寿命活性種のOHラジカルと反応して形成されたヒドロキシテレフタル酸の蛍光強度を観測することで濃度を算出した.その結果,OHラジカルが高速液流界面の10nmという極薄層で30mMの高密度で生成されていることを明らかにした.2.高速液流への高密度短寿命活性種供給

気液界面プラズマ発生技術の開発:初年度は,第一に,高速液流に高エネルギーイオン・電子を照射することで液相界面に高密度活性種を生成する実験を実施した.具体的には,液流ノズルから噴出させた導電性液流を電極として放電させることで,高速液流の極近傍でプラズマを発生させ,高密度のOHラジカルを液流界面に生成することに成功した.第二に,液流ノズルと円筒電極間で放電させることで,高速液流として純水を用いてプラズマを生成することに成功し,気相中のガス種を変化させることで,高速液流に供給する短寿命活性種の組成を制御できることを示した.3.高速液流中の短寿命活性種の細胞への選択的作用手法の確立と細胞応答機序解明:初年度は,微小流路内に高速液流を流して,その流路途中に細胞を配置できる実験装置の作製を行った.さらに,プラズマ生成位置から下流に向かって,リアルタイムに活性種を計測できるように,光アドレス型半導体化学センサを用いて,高速で水素イオン濃度を計測するシステムを構築した.高速液流中で生成される極短寿命活性種の計測に成功し,さらにその濃度を精密に算出することで,当初予想していなかったOHラジカルの局所的な空間分布と30mMという高密度での生成が明らかとなった.さらに,高密度の極短寿命活性種を生成するために,初年度は高速液流として導電性液体を用いた実験のみを計画していたが,液流ノズルを電極として円筒電極との間で放電させることで高速液流として純水を用いたプラズマ生成を実現し,当初の計画に予定されていなかった高速純水流中での極短寿命活性種の生成に成功した.以上の理由により,当初の計画以上であると言える.初年度の成果を踏まえて,今後は以下の研究を推進する.1.気液界面プラズマで生成される極短寿命活性種の選択計測手法の確立:初年度に,純水および導電性液体を高速で噴射した高速液流中で,蛍光プローブを用いて極短寿命活性種の計測を行うシステムを構築した.2年目は,紫外領域に吸収を持つOHラジカルおよび可視域に吸収を持つ水和電子の吸収分光を高速液流中で行うシステムを構築する.このとき,本システムでは吸光経路が極めて短いため,測定感度を向上させる目的で,レーザーキャビティリングダウン分光法(CRDS)による検出を試みる.2.高速液流への高密度短寿命活性種供給気液界面プラズマ発生技術の開発:初年度は,生理食塩水などの導電性液体に直流電圧を印加することで放電させ,イオンおよび電子をエネルギー制御して高速液流に照射した.2年目は,「帯電反転制御プラズマ」を用いる.これは純水で利用できる大気圧での気液界面プラズマであり,ナノ秒パルスにより生成される気液界面の気相側を伝播する電離波現象を利用する.大気成分由来の活性種を気液境界で生成するため,種々の活性種を高密度に生成でき,直接的に高速液流中に供給できる.3.高速液流中の短寿命活性種の細胞への選択的作用手法の確立と細胞応答機序解明:初年度は,微小流路内に高速液流を流して,その上流端に高圧プラズマ照射部を設置し,流路途中で水素イオン濃度の計測を行った.2年目は,各寿命の活性種を計測するとともに,それらの活性種に対する細胞応答を調べるため,微小流路内に細胞を同様に流すことで,極短寿命活性種の細胞への影響を明らかにする実験を行う.細胞導入路の流路内位置を変更することで,極短寿命活性種の細胞への作用を明らかにできる.また,活性種の分解・捕捉を行うスカベンジャーを下流で導入することで,長寿命活性種の影響を切り分けることが可能となる.
種々のメッシュ層導入による炭素繊維複合材の層間特性モディファイ

本研究課題では,高分子や金属でできた種々のメッシュ層をCFRP積層板に挿入することで,CFRP積層板の補修部や接着界面部など,必要な箇所のみのCFRPの層間特性や界面特性を用途に応じてモディファイする技術の実現を目指す.研究初年度は,層間メッシュ層導入による,層間き裂の進展挙動の変化やこれに伴う層間破壊靱性の向上,および積層板および構造全体の強度や破壊に及ぼす影響を実験的に明らかにすることを目的とした.まず,1方向CFRP積層板にポリアミド(PA)メッシュを挿入することにより,層間でのき裂進展がメッシュに沿った複雑な経路をとることで層間破壊靱性が向上し,特にモードIIのき裂進展においては,き裂進展過程の破壊靱性値が約3倍となることを示した.また,挿入するメッシュの形状パラメータとして開口率に注目し,これがき裂進展挙動の複雑化に及ぼす影響を明らかにした.さらには,3Dプリンタを用いて任意形状のメッシュ層を導入し,層間破壊挙動の制御に関する検討も始めた.次に,層間メッシュ層導入によるCFRP積層板やCFRP構造の機械的特性の改善への取り組みとして,まず,CFRPアングルプライ積層板の層間にメッシュ層を導入することで破壊につながる層間はく離を抑制し,その分,母材き裂を蓄積し大変形を示すことを明らかにし,この損傷の蓄積を簡単な損傷解析モデルにより説明した.また,CFRP積層板スカーフ補修部への適用も検討したが,補修部強度を改善するにはメッシュの配置方法に課題が残った.最後に,層間メッシュ層にチタンメッシュを用いることで,新規のファイバメタル積層材(FML)としてCFRP/チタンメッシュ積層板を提案した.FMLではFRP/金属界面でのはく離が常に問題視されるが,メッシュ構造の採用による界面形状の複雑化が,界面はく離の発生を抑制することを,3点曲げ試験や面外衝撃試験により実証した.CFRP積層板に高分子メッシュ層を導入することによる層間破壊靱性の向上を実証したほか,この層間高靱性化がCFRP積層板やCFRP構造全体の強度や損傷挙動に及ぼす影響も評価し,期待した成果が得られたことから,初年度の計画をほぼ達成できた.また,研究2年目での実施を計画していた,3Dプリンタで作製した任意形状の層間メッシュ層の導入による層間破壊挙動制御に関する検討や,金属メッシュを用いたCFRP/チタンメッシュ積層板を対象とした評価にも取り組み始めることができたため,当初の計画以上に進展していると判断した.これまでの準静的な試験による評価だけでなく,疲労負荷のもとでの層間メッシュ層周辺のき裂進展挙動の評価に取り組む.また,層間メッシュ層を導入したCFRP積層板やCFRP構造を対象とした疲労試験も実施し,層間高靱性化が疲労損傷挙動や疲労寿命に及ぼす影響を明らかにしていく.同時に,層間メッシュ層導入による層間高靱性化のメカニズム解明に向けて,実験と数値解析の両面からアプローチする.任意形状のメッシュ層導入による層間破壊挙動制御,CFRP補修部での強度改善,金属メッシュを用いたファイバメタル積層材の機械的特性評価についても引き続き取り組む.本研究課題では,高分子や金属でできた種々のメッシュ層をCFRP積層板に挿入することで,CFRP積層板の補修部や接着界面部など,必要な箇所のみのCFRPの層間特性や界面特性を用途に応じてモディファイする技術の実現を目指す.研究初年度は,層間メッシュ層導入による,層間き裂の進展挙動の変化やこれに伴う層間破壊靱性の向上,および積層板および構造全体の強度や破壊に及ぼす影響を実験的に明らかにすることを目的とした.まず,1方向CFRP積層板にポリアミド(PA)メッシュを挿入することにより,層間でのき裂進展がメッシュに沿った複雑な経路をとることで層間破壊靱性が向上し,特にモードIIのき裂進展においては,き裂進展過程の破壊靱性値が約3倍となることを示した.また,挿入するメッシュの形状パラメータとして開口率に注目し,これがき裂進展挙動の複雑化に及ぼす影響を明らかにした.さらには,3Dプリンタを用いて任意形状のメッシュ層を導入し,層間破壊挙動の制御に関する検討も始めた.次に,層間メッシュ層導入によるCFRP積層板やCFRP構造の機械的特性の改善への取り組みとして,まず,CFRPアングルプライ積層板の層間にメッシュ層を導入することで破壊につながる層間はく離を抑制し,その分,母材き裂を蓄積し大変形を示すことを明らかにし,この損傷の蓄積を簡単な損傷解析モデルにより説明した.また,CFRP積層板スカーフ補修部への適用も検討したが,補修部強度を改善するにはメッシュの配置方法に課題が残った.最後に,層間メッシュ層にチタンメッシュを用いることで,新規のファイバメタル積層材(FML)としてCFRP/チタンメッシュ積層板を提案した.FMLではFRP/金属界面でのはく離が常に問題視されるが,メッシュ構造の採用による界面形状の複雑化が,界面はく離の発生を抑制することを,3点曲げ試験や面外衝撃試験により実証した.CFRP積層板に高分子メッシュ層を導入することによる層間破壊靱性の向上を実証したほか,この層間高靱性化がCFRP積層板やCFRP構造全体の強度や損傷挙動に及ぼす影響も評価し,期待した成果が得られたことから,初年度の計画をほぼ達成できた.また,研究2年目での実施を計画していた,3Dプリンタで作製した任意形状の層間メッシュ層の導入による層間破壊挙動制御に関する検討や,金属メッシュを用いたCFRP/チタンメッシュ積層板を対象とした評価にも取り組み始めることができたため,当初の計画以上に進展していると判断した.

これまでの準静的な試験による評価だけでなく,疲労負荷のもとでの層間メッシュ層周辺のき裂進展挙動の評価に取り組む.また,層間メッシュ層を導入したCFRP積層板やCFRP構造を対象とした疲労試験も実施し,層間高靱性化が疲労損傷挙動や疲労寿命に及ぼす影響を明らかにしていく.同時に,層間メッシュ層導入による層間高靱性化のメカニズム解明に向けて,実験と数値解析の両面からアプローチする.任意形状のメッシュ層導入による層間破壊挙動制御,CFRP補修部での強度改善,金属メッシュを用いたファイバメタル積層材の機械的特性評価についても引き続き取り組む.計画していた疲労試験用油圧サーボ試験機の修理と補正に追加の経費が必要であることが判明したためこれを見送り,当該予算の一部を高倍率マイクロスコープの購入に充てたが,残額として次年度使用額が生じた.2019年度請求分の助成金と合わせて,主にCFRPの成形・加工や評価試験のための材料費や消耗品費として有効活用する.