hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カソードルミネッセンスによる流体生産フラクチャーの簡易検出法の開発

松川地域では,完全閉塞した熱水性鉱物脈の硬石膏は無色/青緑色のCL像,逸泥近傍の脈状硬石膏は無発光である。以上の予察結果は,CL像が生成時期を異にする硬石膏を判別するのに有効である可能性を示唆している。なお,葛根田と松川地域では観察試料が非常に少なかったので,今後試料を増やして補足観察する必要がある。葛根田,森、松川地域を対象に、地熱貯留層中の熱水性鉱物および生産井内のスケールとして産出する硬石膏と方解石について、ルミノスコープによるCL像の補足観察を行うとともに、CL-SEMによるCLスペクトル分析および流体包有物試験を実施した。これら3地域の地熱貯留層に分布する熱水性硬石膏には無発光、赤茶色、灰青色のCL像が観察され、CLスペクトル分析は赤茶色のCLがSm^<3+>とDy^<3+>、灰青色のCLがMn^<2+>の励起にそれぞれ起因することを示唆する。熱水性硬石膏はこれらの元素を微量含有するのに対して、森地域産硬石膏スケールはこれらの元素をまったく含んでいない。葛根田地域における3種類の硬石膏の3次元分布と地下温度の関係をみると、硬石膏のCLは結晶化する時の流体温度に強く規制されているが示唆される。森地域に産出する石灰岩、熱水性鉱物、スケールという、生成時期ないし起源の異なる方解石はいずれも赤色のCL像を示すが、濃度には若干の違いが見られる。CLスペクトル分析によれば、これら3種類の方解石にはMn^<2+>の励起によるピークのみが認められる。石灰岩に見られるMn^<2+>のスペクトル強度は熱水性方解石や方解石スケールのそれより弱く、石灰岩はMn含有量をあまり含まないことが示唆される。さらに、平成1112年度に得られたCLなどの各種データに基づいて、CLによる流体生産フラクチャーの簡易検出法の有効性を検討した。その結果、CL法は肉眼観察や顕微鏡観察では不可能な生成時期や起源の異なる方解石や硬石膏の判別に応用できるとともに、流体生産フラクチャーの検出に有効であることが明らかとなった。
近代日本画修理における絵具層の鱗片状の浮き上がり接着方法と修理理念について

前年度までの調査と研究で、日本画修理における絵画層の鱗片状の浮き上がり接着方法を開発することが、より多くの近代、現代日本画を鑑賞に耐えうる状態で保存することに貢献できると改めて確認することができた。修理されない作品は朽ちていってしまうが、多くの作品は時間やコストの問題で修理できない状況にある。また厚塗りの絵具の修復は修理者の技術に依存するところが大きい。従来の人の手の技術による時間をかけた修理方法と、今回研究している抜本的で革新的な修理法が共存すべきであると考えられる。複数の実験を経て、サンプルとして制作した日本画の絵具層に、人工的に鱗片状の浮き上がりを起こすことができるようになった。これを用いて修理方法を模索中である。前年度に仮説を立てたサクションテーブルと減圧機を用いて、絵具層全体を平滑にして支持体である雲肌麻紙に定着させる実験を行っている。この実験のためにオリジナルのサクションテーブルを設計した。このサクションテーブルはできる限り空気が抜ける孔を小さくし、支持体に与えるダメージを極力減らすようにした。現状サクションテーブルにつなげた減圧機の出力の問題の検討、また絵具層の上から塗布する膠水の濃度や、混ぜる溶媒の選定を行っている。日本画の修理は従来、自然で伝統的な材料に重点を置いて行われているが、この研究は科学研究であるので修理材料や用いる機具等に関しても、伝統だけにとらわれず、より視野を広げたものにしていきたい。今年度はこの実験を引き続き繰り返し、一つの修理技術としてまとめていく方針である。日本画の絵具層の鱗片状浮き上がりの再現実験が想定に近い状態まで行えるようになり、修理技法開発も継続している。実験機具の調達も概ね完了している。しかしながら前年度はその他の業務も多忙を極めたため、より具体的な技術開発と安全性を多角的に検証していくために研究期間の延長申請を行った。そのような理由により、区分のやや遅れているを選択した。今年度もこれまでに引き続き、視察・調査を行う。そこでは日本画修理のみにとらわれず、多様な絵画修理の現場に調査を広げて行きたい。技術開発の面では、引き続き実験を繰り返すことで、安全で革新的な方法を確立したい。研究費は実験における人件費と調査の費用に充てる予定である。また最終年度なので、記録、発表準備も同時に進めていく。現在までの研究では、主に日本画の修理工房や美術館、博物館への視察や、専門家からの聞き取り調査を行った。そこで近現代の日本画作品に起こっている損傷の具体例や、その修理方法を多数調査することができた。その中で確認できたのは、昭和30年以降の日本画の多くは厚塗りの彩色が施され、その絵具層がひび割れを起こしているパターンが多い事だった。具体的には長い年月で膠が枯れて割れているもの、絵の表面の膠分が強すぎて絵具が紙から剥離しているもの、支持体である紙や絹と絵具のバランスが崩たことで浮きが生じているものなど、事例も様々だった。そのような事例に対しての修理はその都度、症状に適合する方法が考え出され、通り一遍の方法で対処することは困難であるということも分かった。本研究では近現代日本画の新しい修理技法と理念の確立を目的としているが、先ほどのような事例を知るたびに、画一化した技法を提案することが果たして諸問題の解決につながるのか疑問が残った。聞き取り調査の中で、膠と絵具との混ぜ具合、塗り重ね方、乾燥のさせ方などの画家の描法も将来絵具が割れるかどうかに大きく影響することがわかってきた。このことから、今後より良い修復環境を作るためには、画家側の立場からも本研究を考える必要があることを再認識できた。また、日本画の源流にあたるシルクロードの壁画の中で、中国敦煌莫高窟への視察調査も行った。敦煌の壁画は随時修復が行われていて、資料館では修理に使われる工具や方法などを知ることができた。もちろん壁画と日本画という違いはあるが、同じように鉱物や土を絵具に用いていること、厚い絵具層を支持体に定着させていることなど共通点が多く、その修復技法を知ることは今後の研究のため大いに参考になった。調査に関しては、さまざまな日本画作品や修理事例を調査する中で、早い段階から浮き上がりサンプル製作に取りかかる事に疑問が残り、初年度は現場での調査を中心とした研究に切り替えた。その結果、本研究のサンプル実験の部分はまだあまり進んでいないため進捗状況の区分を(3)とした。しかしながら、初年度での調査をへて本研究で行う実験の方向性が確認できたので、次年度より絵具や支持体の材料の購入とサンプル実験に取り組む予定である。具体的には,絵具層の鱗片状の浮き上がりを止める実験に終始するだけでなく、どう塗るとどう割れるのか、支持体と絵具と膠のより良い関係性について、など、画家側の立場からのサンプル実験も行いたいと考える。また並行して引き続き調査と修理品の調達を進めていきたい。2年間の調査の結果を通して、当初の計画通り本研究で実際の日本画作品一点を修理しても厚塗り日本画の鱗片状の浮き上がりを包括的に解決できることにはならないと感じた。これまでのように鱗片状の浮き上がり一つ一つに膠水を差していく方法では莫大な時間と労力を必要となり、しかも修理者の技術力に頼るところが大きい。国宝や重要文化財の修理のように修理期間と予算があり高度な技術者によって行われる修理はとても貴重である。

しかし全国にはそのような高度な修理が受けられる作品は決して多くはないのが現状である。もう一つの問題は鱗片状の浮き上がりが起こるたびに、その部分に膠水を入れて固着させてもその隣の箇所はひび割れてくる可能性があり、結局応急処置的な修理になってしまうということである。そこで予防修理という発想がでてきた。絵具層の鱗片状の浮きや亀裂は本紙と絵具層の間にあった膠分が変質して接着力を失い、絵具層と本紙とが剥がれることで起こる。ひび割れが起き始めている絵に対して全面に膠水を注入できれば、作業効率も良く今後の亀裂の予防にもなりうると考えた。しかし絵具層の上から膠水を注入しようとしても、表面に膠水が溜まってしまい絵具層と本紙の間までは浸透し辛く新たなひび割れを促進してしまう可能性がある。当初は裏面からの処置が得策と考えたが絵画層保護の面から安全性に欠けるように思えた。そこで考えたのがサクションテーブルでの減圧による膠水の吸引である。サクションテーブルは絵画の洗浄などでよく使われる多孔形状の金属板で、減圧機とつなげることで板上の穴から空気や水分を吸引していく装置である。これを使用し絵画表面に塗布した膠水を絵具層の下まで吸引できたら、抜本的なひび割れの解消とつながるのではないかと仮説を立てた。そのことから小型のサクションテーブルを準備してサンプル実験を行うこととした。昨年度に引き続き、美術館や修理工房の視察・調査をした。また修理の専門家への聞き取り調査をして、日本画修理に関する現状を調査した。調査では、同じような技法で描かれた日本画でも亀裂が有るものと無いものがあること、比較的最近の作品でも亀裂や浮き上がりが起こっているものがあること、作品一つ一つに修理計画が立てられ、その作品に合わせた方法で修理が行われていることなどがわかった。また美術館の収蔵庫や修理工房では高水準な保存環境が保たれているが、個人所有の作品などは管理方法などの基準がない、損傷していても修理に出せないなどの理由で貴重な作品の保存維持が難しいということも感じられた。引き続き調査を続行していきたい。また、2年間の調査を踏まえて、より予防的で包括的な修理技術を開発することが多くの貴重な作品を保存することにつながると考えられた。またそれは現在行われている国宝・重要文化財修理のような高度な修理技術と共存しながら並行して研究されていくべきだと感じた。そこで浮き上がりや亀裂の予防修理としての技術開発を行う考えに至った。実験用に小型のサクションテーブルを設計した。それを減圧機に取り付け絵具層の表面に塗布した膠水を絵具層と本紙の間に吸引して固着させる実験を行っている。実験では人為的に膠を変質させ亀裂や浮き上がりを起こしたサンプルを用いる。当初の研究計画では修理物件を購入して実際に修理する予定だったが、一つの作品での修理結果がその他の多くの修理物件へと利用できるかはわからないこと、そしてあくまで新技術の開発が実験段階であることから安全面を考慮して作品購入は中止した。その分を新技術開発の実験費用に充当してよりデータを多く残したいと考えている。その点は大きく方向転換したが、進捗としては方向性が定まった分おおむね順調に進展しているといえる。
野尻湖における人類遺跡の層位学的研究

野尻湖周辺には,骨器で特徴づけられる旧石器文化(野尻湖文化)が知られ,その解明が進みつつある.本研究の目的は,野尻湖底の推積物と周辺に分布する火山灰層中の文化層準(生活面)の層位を確定することにある.層位学的研究の基本は,野外地質調査にあり,多くの時間と人手をかけて,まず,黒姫山麓一帯の広域的な地質図を完成させた.次に,その成果にのっとり,火山灰のキュリー温度,屈折率,古地磁気方位の測定,湖成層の推積学的研究,花粉分析など,多くの分野の室内研究を行い,次のような成果を上げることができた.(1)野尻湖層中の文化層準下部野尻湖層IIIから上部野尻湖層Iに遺物産出層準が多い.特に産出が多いのは, (a)下部野尻湖層IIIB(約3.43.1年前):骨製スクレイパー,骨製ナイフ,スパイラル剥片,ナイフ形石器など.(b)中部野尻湖層I(約2.92.8万年):骨製クリーヴァー,骨製尖頭器,キル,サイトとみられる化石群と巨石.(c)上部野尻湖層Iの下半部(約2.52.4万年前):スパイラル剥片,ナイフ形石器など.(2)野尻ローム層中の遺跡野尻湖周辺の丘陵では,上部野尻ローム層Iの黒色帯(約2.3万年前)から柏原黒色火山灰層最上部(平安時代)までの間に,ナイフ形石器文化,細石器文化,縄文文化など11の生活面が存在する.(3)湖底と周辺丘陵の遺跡の層位関係ほぼ,ガラス質の火山灰層(約2.2万年前)を境として,湖底では,これより下位に野尻湖文化が,周辺の丘陵では,これより上位にナイフ形石器文化以降の生活面が位置する.野尻湖周辺には,骨器で特徴づけられる旧石器文化(野尻湖文化)が知られ,その解明が進みつつある.本研究の目的は,野尻湖底の推積物と周辺に分布する火山灰層中の文化層準(生活面)の層位を確定することにある.層位学的研究の基本は,野外地質調査にあり,多くの時間と人手をかけて,まず,黒姫山麓一帯の広域的な地質図を完成させた.次に,その成果にのっとり,火山灰のキュリー温度,屈折率,古地磁気方位の測定,湖成層の推積学的研究,花粉分析など,多くの分野の室内研究を行い,次のような成果を上げることができた.(1)野尻湖層中の文化層準下部野尻湖層IIIから上部野尻湖層Iに遺物産出層準が多い.特に産出が多いのは, (a)下部野尻湖層IIIB(約3.43.1年前):骨製スクレイパー,骨製ナイフ,スパイラル剥片,ナイフ形石器など.(b)中部野尻湖層I(約2.92.8万年):骨製クリーヴァー,骨製尖頭器,キル,サイトとみられる化石群と巨石.(c)上部野尻湖層Iの下半部(約2.52.4万年前):スパイラル剥片,ナイフ形石器など.(2)野尻ローム層中の遺跡野尻湖周辺の丘陵では,上部野尻ローム層Iの黒色帯(約2.3万年前)から柏原黒色火山灰層最上部(平安時代)までの間に,ナイフ形石器文化,細石器文化,縄文文化など11の生活面が存在する.(3)湖底と周辺丘陵の遺跡の層位関係ほぼ,ガラス質の火山灰層(約2.2万年前)を境として,湖底では,これより下位に野尻湖文化が,周辺の丘陵では,これより上位にナイフ形石器文化以降の生活面が位置する.3ヶ年計画で実施されている本研究の第一年目である本年度は、研究計画に従って、次のとうりの研究実績を得た。(1)地質調査および分析・測定試料の採取8月4日13日に、野尻湖発掘調査団主催の第4回陸上発掘に参加し、野尻湖周辺の地質調査を行った。また、10月19日22日には、黒姫山東麓で本格的な地質調査を行い、1/25,000地質図を初めて作製した。これは、野尻湖周辺の人類遺跡の層位学的研究には不可欠のものであり、今後とも、さらに調査範囲を拡げ、より精密な地質図を完成させる必要がある。今年度の成果からは、野尻湖周辺に人類遺跡が出現する層準の直前に黒姫火山の大規模な噴火活動があったことが判明し、この溶岩流出を伴う火山活動によって、湖畔のキルサイトとしての条件が成立したものと推定される。(2)室内における試料の分析・測定夏の発掘で池尻川低地に掘られた深さ5mの調査坑から、層序に関する資料を得るとともに、堆積・火山灰・植物化石・花粉化石・昆虫化石・珪藻遺骸・【^(14)C】年代測定用などの試料を3000点以上採取した。これらの試料は、現在、本研究の分担者を含む野尻湖発掘調査団の各専門別グループと共同で分析・解析・測定などの作業が進行中である。このうち、火山灰層中の火山ガラスの屈折率はモノクロメーターを用いて標準ガラス法で測定中であり、測定値の一部は新規に購入したPC-9801パーソナル・コンピュータで整理中である。(3)【^(14)C】

年代測定発掘の際に採取した主として木材化石による【^(14)C】測定を依頼し、10試料の年代値を得た。これらの値は地質調査および古環境解析の結果から推定されている年代と矛盾しない。(1)地質調査および分析・測定試料の採取8月と10月に黒姫山体の地質調査および試料採取にとり組み、昨年度、黒姫山麓で作製した1/25000地質図を山体にまで拡大した。11月2月には、発掘地に近い野尻湖畔および仲町丘陵周辺において、精密な地質調査と測量を行ない、昨年度の調査を補充した。また、この調査によって、年度末新年度にまたがるために、本研究計画には加えていないが、実質的に本研究と関連する第10次野尻湖発掘(昭和62年3年25日4月3日)を行なうための基礎的な地質・地形に関する資料を得ることができた。第10次野尻湖発掘で得られる豊富な地質,古地理,古生物,人類遺物などの試料は、昭和62年度における本研究のまとめに活用する予定である。(2)室内における試料の分析・測定本年度は、主な備品としては、磁気天秤を講入し、火山灰中の強磁性鉱物のキュリー温度測定を開始した。モノクロメーターによる火山ガラスの屈折率測定およびこの資料のデータベース化をはかり、統計処理による火山灰同定ならびに対比,昨年度調査で採取した試料の花粉分析,現野尻湖底堆積物の粒度分析も進行中である。現湖底堆積物の堆積学的研究,花粉化石,植物化石,昆虫化石,火山灰中の強磁性鉱物のキュリー温度に関する研究成果の一部は、野尻湖発掘調査団専門グループ協力を得て、「野尻湖の発掘4」(1987)として公表した。
文化財建造物の防火対策手法に関する調査研究-檜皮葺屋根・茅葺屋根の防火-

本研究では下記の項目において成果が得られた。1.檜皮葺・茅葺屋根等の植物性屋根の火災安全に関する文化財建造物所有者へのアンケート調査檜皮葺・茅葺屋根等植物性屋根を持つ文化財建造物の所有者852人に対するアンケート調査の結果、過疎化・老齢化・都市化の進行による地域社会の変化への対応が遅れ、防火管理や消火対策の上で困難な事例が増え、消防署との緊密な連携を必要とする事例が多いことが判明した。また、消防法で設置を義務づけられている自動火災報知器の非火災報の苦情が多く、火災時に有効的に機能する放置設備の実験・検討を行った。2.檜皮葺・茅葺屋根等の燃焼特性と消火特性の観測檜皮葺・茅葺・柿葺の模型を使い、屋根への飛び火火災を想定した実験を行い、火災成長過程を観測し、火災感知、各種消火の応答性を調べた。燃焼特性は、檜皮葺屋根の火災では燻焼燃焼が起りやすく、燻焼燃焼が持続している間に局所的な発炎が繰り返された。茅葺屋根は、発炎性は他の屋根材料に比べて悪いが、1度発炎すると継続的に燃焼して拡大する。柿葺屋根は、無炎着火は極めて容易に起きるが、局所的に発炎しながら燻焼領域が屋根を貫通し、屋根に開口部が生じるという実験結果が得られた。火災感知は、風速や葺仕様を変更することで燃焼状態が変化するものの、檜皮葺屋根では燻焼燃焼が長く続き、早期発見は困難である。茅葺・柿葺では、建物外部に設置した炎検出器が炎感知器より早く動作したという結果が得られた。同時に消火方法に関する実験も行い、屋根表面からの消火は難しく、屋根葺材の裏面からの消火に大きな効果があるという実験結果が得られた。3.檜皮葺・茅葺・柿葺屋根の防火対策システムの検討1,2の結果をもとに、建築工法・材料、消防用設備、消火技術、総合的防火対策手法の検討を行った。平成6年度は,下記の調査及び実験を行った。1.檜皮葺・茅葺屋根の文化財建造物の火災安全に関するアンケート調査檜皮葺・茅葺など植物性屋根を持つ文化財建造物の所有者852人に対し,管理・公開・防火対策・防火設備・周辺環境等の実態についてアンケートを行い,現状における防火上の問題点を明らかにし,次年度以降に防火対策手法を策定するための基礎データを得た。2.檜皮葺・茅葺屋根の文化財建造物の火災事例調査重要文化財建造物の実際の火災事例のうち,旧笠石家住宅(青森)・旧太田家住宅(神奈川)・日吉神社三重塔(岐阜)・大恩寺念仏堂(愛知)の火災事例について,火災発生・発見,初期消火,消防隊による消火活動の状況や問題点等について調査を行い,防火対策手法を策定するための基礎データを得た。3.檜皮葺・茅葺屋根の燃焼特性の観測檜皮葺・茅葺・こけら葺屋根の建物模型を製作し,屋根への飛火火災を想定した火災実験を行い,火災の発生過程を観測すると共に既存・新型各種の感知器の応答性を調べた結果,以下が明らかになった。(1)燃焼特性檜皮葺屋根は,火の粉により燻焼燃焼が起こりやすく,燻焼燃焼が持続している間に局所的な発炎が繰り返された。茅葺屋根は,発炎性は他の屋根材料に比べて悪いが,一度発炎すると継続的に燃焼して拡大する。これら葺屋根は,無炎着火は極めて容易に起きるが,局所的に発炎しながら燻焼領域が屋根を貫通し,屋根に開口部が生じる。(2)火災感知檜皮葺屋根の火災は燻焼燃焼が長く続くため,既存の感知器では早期感知が難しい。茅葺・こけら葺では,建物外部に設置した炎検出器が炎感知器より早く作動した。また風のある場合には,屋根内部に設置した煙感知器が侵入した煙を感知してかなり早く作動した。平成7年度は,下記の調査及び実験を行った。1,檜皮葺・茅葺屋根等の植物性屋根の火災安全に関する文化財建造物の所有者へのアンケート調査の分析平成6年度に配布回収したアンケート調査結果を分析した結果,過疎化・老齢化・都市化の進行による地域社会の変化への対応が遅れ,防火管理や消火対策のうえで困難な事例が増え,消防署との緊密な連携を必要とする事例が多いことが判明した。消防法で設置義務のある自動火災報知設備の非火災報の苦情が多いため,来年度にむけて現地調査をおこない,実際の文化財建造物に複数タイプの報知設備を設置して実験をおこなう計画を検討している。2,檜皮葺・茅葺屋根等の燃焼特性と消火特性の観測檜皮葺・茅葺・こけら葺の模型を,平成6年度に引き続き制作し,屋根への飛び火火災を想定した火災実験を行い,火災の発生成長過程を観測し,火災感知,各種消火の応答性を調べた結果,以下が明かとなった。(1)火災感知風速や葺仕様を変更することで燃焼状態が変化するものの,平成6年度結果と大きな相違はない。(2)消火方法屋根表面からの消火が困難で,とくに屋根小屋組内部に火災が拡大した場合には,高圧大量放水でも外部からの放水では消火不可能となる。逆に屋根葺き材の裏面からの消火放水は,小量の低水圧でも葺き材の内部に容易に吸水されて表面火災まで消火する大きな効果がある。3,具体事例観察による総合的防火手法検討重要文化財建造物である法華経寺祖師堂(こけら・千葉)・旧田中家住宅(茅・岐阜)・富部神社本殿(檜皮・愛知)

・旧伊藤家住宅(茅・神奈川)等で,火災感知・消火放水手法を総合的に検討した。茅屋根建物では多く室内からも屋根裏面が見える構造が多く,裏面にも水をはじく化粧的茅層などがあって,これが吸水を妨害する。着火した茅材を早期に取り外す破壊消防手法が重要である。檜皮葺・こけら葺の場合は,小屋組内部にスプリンクラ-消火装置を防火区画兼排水用二重屋根とともに設置することが効果がある。小屋内部への延焼速度を遅くする不燃素材を葺き材の下に設置することと共に,引き続き次年度研究の課題となる。平成8年度は,平成6,7年度の実態調査,事例研究,火災実験結果及び屋外実験結果に基づき,引き続き具体事例での機器設置方法等の改良検討,また必要な補足実験を行い,最終的な研究のとりまとめとして桧皮葺・こけら葺・茅葺屋根に最適な防災対策システムの検討を行った。1.桧皮葺・こけら葺・茅葺屋根の燃焼特性の観測(平成6,7年度から継続)2.屋根面の火災に有効な火災感知機器の検討(平成6,7年度から継続):燃焼実験による各種火災検出器の特性,分布式作動型感知器等の非火災報減少のための実験と検討。3.具体事例での機器設置方法等の改良検討:重要文化財建造物では日本最大の茅屋根である「正法寺本堂」(岩手県水沢市),福島県「下郷町大内宿伝統的建造物群保存地区」の茅葺き集落等の防災設備の改良検討。4.桧皮葺・こけら葺・茅葺屋根の防災対策システムの検討(研究のまとめ)(1)建築工法・材料の検討:屋根内部小屋組での各種延焼防止区画の設置,防災薬剤塗布による茅材等の実験と検討。(2)消防用設備の検討:植物性屋根の表面及び内部小屋組でのスプリンクラ-等による放水消火の実験と検討。(3)消化技術の検討:消化した茅材の屋根からの除去用具の作業実験と検討。(4)総合的防火対策手法の検討:文化財建造物での各種屋根での防火消火設備の検討,防災設備設置の総合的計画設計管理の向上検討。本研究では下記の項目において成果が得られた。1.檜皮葺・茅葺屋根等の植物性屋根の火災安全に関する文化財建造物所有者へのアンケート調査檜皮葺・茅葺屋根等植物性屋根を持つ文化財建造物の所有者852人に対するアンケート調査の結果、過疎化・老齢化・都市化の進行による地域社会の変化への対応が遅れ、防火管理や消火対策の上で困難な事例が増え、消防署との緊密な連携を必要とする事例が多いことが判明した。また、消防法で設置を義務づけられている自動火災報知器の非火災報の苦情が多く、火災時に有効的に機能する放置設備の実験・検討を行った。2.檜皮葺・茅葺屋根等の燃焼特性と消火特性の観測檜皮葺・茅葺・柿葺の模型を使い、屋根への飛び火火災を想定した実験を行い、火災成長過程を観測し、火災感知、各種消火の応答性を調べた。燃焼特性は、檜皮葺屋根の火災では燻焼燃焼が起りやすく、燻焼燃焼が持続している間に局所的な発炎が繰り返された。茅葺屋根は、発炎性は他の屋根材料に比べて悪いが、1度発炎すると継続的に燃焼して拡大する。柿葺屋根は、無炎着火は極めて容易に起きるが、局所的に発炎しながら燻焼領域が屋根を貫通し、屋根に開口部が生じるという実験結果が得られた。火災感知は、風速や葺仕様を変更することで燃焼状態が変化するものの、檜皮葺屋根では燻焼燃焼が長く続き、早期発見は困難である。茅葺・柿葺では、建物外部に設置した炎検出器が炎感知器より早く動作したという結果が得られた。同時に消火方法に関する実験も行い、屋根表面からの消火は難しく、屋根葺材の裏面からの消火に大きな効果があるという実験結果が得られた。
シナプス前終末内ミトコンドリアによるシナプス可塑性の制御機構

1.海馬スライス標本のCA1領域において、細胞外電位記録法を用いて興奮性シナプス応答を記録した。NMDA受容体を阻害した状態で5Hz、3分の刺激を与えると、刺激終了後に二相性の短期可塑性が誘導されることを見出した。早い相では2発刺激促通の減少を伴う短期増強が消失していくところが観察され、遅い相では短期抑圧が徐々に回復していくところが観察された。ミトコンドリアの機能を変化させる種々の薬物によりこの短期可塑性が修飾されることから、これらの短期抑圧にミトコンドリアのカルシウム放出能やエネルギー産生が関与していることが明らかとなった。これまで知られていなかった神経機能におけるミトコンドリアの新たな役割を解明することができた。シナプス前終末のミトコンドリアの機能を阻害した遺伝子改変マウスなどを用いて、さらに解析を進めている。2.海馬歯状回においては、シナプスが1Hz程度の比較的低頻度で活性化しても、顕著なシナプス抑圧が起こることが知られているが、その抑圧発現機構についてはよくわかっていなかった。海馬歯状回スライス標本において、電気生理学的手法を用いて、シナプス伝達に関する種々のパラメーターを検討したところ、このシナプス伝達抑圧には、シナプス後細胞での変化は関与しておらず、シナプス前性の修飾により発現していることがわかった。さらに、シナプスの種類により神経伝達物質の放出確率の低下とシナプス小胞プールの枯渇のいずれかがおもな原因であることが明らかとなった。NMDA受容体を阻害した状態で5H_z、3分の刺激を与えると、刺激終了後に二相性の短期可塑性が誘導されることを見出した。早い相では2発刺激促通の現象を伴う短期増強が消失していくところが観察され、遅い相では短期抑圧が徐々に回復していくところが観察された。ミトコンドリアの機能を変化させる種々の薬物によりこの短期可塑性が修飾されることから、これらの短期抑圧ミトコンドリアのカルシウム放出能やエネルギー産生が関与していることが明らかとなった。遺伝子改変マウスなどを用いて、さらに解析を進める予定である。2.海馬CA3領域の苔状線維シナプスでは、2発刺激によりきわめて大きな促通が誘導されることが知られている。また、このシナプスにおける長期増強は、神経伝達物質の放出が増加するというシナプス前性の長期的な変化により発現していることもわかっている。このような特性にシナプス前終未内のカルシウムストアーが関与しているか、関与しているとするとどのような機構により影響を及ぼすかについてはよくしられていない。リアノジン受容体を阻害すると、一発刺激によるシナプス前終未内のカルシウム濃度はまったく変化しないが、連続刺激の最中には大きく減少することを見出した。また、免疫電顕の解析から、シナプス前終未ではなく軸索部の滑面小胞体に2型リアノジン受容体が発現していることが明らかとなり、軸索の興奮によるカルシウム上昇により2型リアノジン受容体を介したカルシウム放出が起こることか明らかとなった。これらの結果から、リアノジン受容体を介した新たなシナプス前修飾機構を解明することができた。
口腔扁平上皮癌の遊走能におけるケモカインレセプターの役割

癌転移の臓器特異性にケモカインレセプターであるCXCR4が関与していると報告されている。唾液腺腫瘍は扁平上皮癌に比べ発育緩慢であるが,局所再発や遠隔転移を起こしやすい.口腔癌ではCXCR4頸部リンパ節転移に関する報告があるが,唾液腺腫瘍とCXCR4に関する報告はわずかである.われわれは,これまでにin vitroにおいて唾液腺腫瘍細胞株HSG,HSG-AZA3において細胞膜上にCXCR4の高発現を認め,細胞浸潤・遊走能に関与していることを報告してきた.さらに,平成6年から平成16年までに当科にて唾液腺腫瘍症例の手術材料31例を用いて,CXCR4発現の免疫組織学的検討を行った.手術時年齢は16-73歳,平均年齢50.3歳,性別は男性12例,女性19例であった.対象は,腺様嚢胞癌10例,腺癌2例,筋上皮腫2例,粘表皮癌2例,多形性腺腫15例であった.多くの唾液腺腫瘍症例でCXCR4の強発現認めた.口腔扁平上皮癌症例の原発手術材料20例を用いてCXCR4発現の有無を検討した.対象の内訳として頸部リンパ節転移を認めた症例と転移を認めなかった症例をそれぞれ10例とした.CXCR4レセプターとそのリガンドであるSDF1について免疫染色をおこなって発現を検討したが,2群間でSDF1/ CXCR4の両者の発現に明らかな差を認めなかった.さらに平成17,18年における症例を追加して検討中であるが,現在明らかな差は認められない.癌転移の臓器特異性にケモカインレセプターであるCXCR4が関与していると報告されている。唾液腺腫瘍は扁平上皮癌に比べ発育は緩慢であるが、局所再発や遠隔転移を起こしやすい。口腔癌ではCXCR4と頸部リンパ節転移に関する報告があるが、唾液腺腫瘍とCXCR4に関する報告はわすかである。われわれは、これまでにin vitroにおいて唾液腺腫瘍細胞株HSG, HSG-AZA3において細胞膜上にCXCR4の高発現を認め、細胞浸潤・遊走能に関与していることを報告してきた。さらに、平成6年から平成16年までに当科にて唾液腺腫瘍症例の手術材料31例を用いて、CXCR4発現の免疫組織学的検討を行った。手術時年齢は16-73歳、平均年齢50.3歳。性別は男性12例、女性19例であった。対象は、腺様嚢胞癌10例、腺癌2例、筋上皮腫2例、粘表皮癌2例、多形性腺腫15例であった。多くの唾液腺腫瘍症例でCXCR4の強発現を認めた。口腔扁平上皮癌症例の原発手術材料20例を用いてCXCR4発現の有無を検討した。対象の内訳として頸部リンパ節転移を認めた症例と転移を認めなかった症例をそれぞれ10例とした。CXCR4レセプターとそのリガンドであるSDF1にていて免疫染色をおこなって発現を検討したが、2群間でSDF1/CXCR4の両者の発現に明らかな差を認めなかった。さらに症例を追加して検討中である。唾液腺腫瘍は扁平上皮癌に比べ発育緩慢であるが,局所再発や遠隔転移を起こしやすい.口腔癌ではCXCR4頸部リンパ節転移に関する報告があるが,唾液腺腫瘍とCXCR4に関する報告はわずかである.われわれは,これまでにin vitroにおいて唾液腺腫瘍細胞株HSG,HSG-AZA3において細胞膜上にCXCR4の高発現を認め,細胞浸潤・遊走能に関与していることを報告してきた.さらに,平成6年から平成16年までに当科にて唾液腺腫瘍症例の手術材料31例を用いて,CXCR4発現の免疫組織学的検討を行った.手術時年齢は16-73歳,平均年齢50.3歳,性別は男性12例,女性19例であった.対象は,腺様嚢胞癌10例,腺癌2例,筋上皮腫2例,粘表皮癌2例,多形性腺腫15例であった.多くの唾液腺腫瘍症例でCXCR4の強発現認めた.口腔扁平上皮癌症例の原発手術材料20例を用いてCXCR4発現の有無を検討した.対象の内訳として頸部リンパ節転移を認めた症例と転移を認めなかった症例をそれぞれ10例とした.CXCR4レセプターとそのリガンドであるSDF1について免疫染色をおこなって発現を検討したが,2群間でSDF1/ CXCR4の両者の発現に明らかな差を認めなかった.さらに平成17,18年における症例を追加して検討中であるが,現在明らかな差は認められない.
蛋白質の準安定構造の生成とその機能評価

複合酵素として最も高いレベルの分子構築を持つ動物脂肪酸合成酵素を精製し,その構造形成,生理条件下での安定性,分子内で競合しあう複数個の活性中心間の機能的な干渉性,溶媒の流体力学的な粘性が酵素反応に与える影響の解析をもとにした分子内部での構造変化等について研究を進め,表記の準安定構造形成の意味とその生理条件での寿命等について考案した.まずその立体構造は,二つの大きな穴をもつ長方形(150〓×250〓)で厚さは約70〓である.二つの穴は脂肪酸を合成する活性センターの中心に位置するものと考えられる.この二つの活性センターはそれぞれ7種のたんぱく質からなることがわかっているので,穴のまわりに7種のたんぱく質が並んでいる筈である.二つのセンターは並んで機能している時にはお互いに相手の活性を邪念しあっており,フリッフ,フロップ的に働いていることがわかった.また,脂肪酸合成酵素の活性は溶媒の粘度の影響をつよくうけることから,律連段階にはかなり大きいドメイン単位の分子構造の変化がかかわっている事が推定された.このような分子構造の変化が,二つの活性センターで同時におこることが妨げられていると考えれば,フリップ,フロップ機構が理解できる.このような立体構造は実は生理条件下で常に失活をしてゆく,準安定な構造のように考えられる.このことは,酵素を低温で単量体に解離させ,再び常温で活性な二量体として回収する実験の温度依存性から知ることができたが,実際動物の体内での酵素の寿命がどのくらいであるかを調べている.分子工場ともよべる高度に結合された複合酵素は今后のバイオテクノロジーで有用な複合バイオ素子を作り出してゆくのに大変よい見本となる.今后この酵素の機能の改変をプロテノンエンジニアリングの目標として取り組む予定である.複合酵素として最も高いレベルの分子構築を持つ動物脂肪酸合成酵素を精製し,その構造形成,生理条件下での安定性,分子内で競合しあう複数個の活性中心間の機能的な干渉性,溶媒の流体力学的な粘性が酵素反応に与える影響の解析をもとにした分子内部での構造変化等について研究を進め,表記の準安定構造形成の意味とその生理条件での寿命等について考案した.まずその立体構造は,二つの大きな穴をもつ長方形(150〓×250〓)で厚さは約70〓である.二つの穴は脂肪酸を合成する活性センターの中心に位置するものと考えられる.この二つの活性センターはそれぞれ7種のたんぱく質からなることがわかっているので,穴のまわりに7種のたんぱく質が並んでいる筈である.二つのセンターは並んで機能している時にはお互いに相手の活性を邪念しあっており,フリッフ,フロップ的に働いていることがわかった.また,脂肪酸合成酵素の活性は溶媒の粘度の影響をつよくうけることから,律連段階にはかなり大きいドメイン単位の分子構造の変化がかかわっている事が推定された.このような分子構造の変化が,二つの活性センターで同時におこることが妨げられていると考えれば,フリップ,フロップ機構が理解できる.このような立体構造は実は生理条件下で常に失活をしてゆく,準安定な構造のように考えられる.このことは,酵素を低温で単量体に解離させ,再び常温で活性な二量体として回収する実験の温度依存性から知ることができたが,実際動物の体内での酵素の寿命がどのくらいであるかを調べている.分子工場ともよべる高度に結合された複合酵素は今后のバイオテクノロジーで有用な複合バイオ素子を作り出してゆくのに大変よい見本となる.今后この酵素の機能の改変をプロテノンエンジニアリングの目標として取り組む予定である.
環境に適合する分散型排水処理方式の検討

低密度分散型居住空間から排出される生活排水に由来する水域の汚濁および水資源の質的低下に対応するため、小規模集落から排出される生排水を閉鎖型処理技術(回分式活性汚泥法、回転円板法、嫌気3床法、嫌気/好気3床法)、ならびに自然生態系を利用した開放型処理技術(水路、水生植物、池沼、土壌浄化法)の組み合わせにより、地域全体を対象としてその水利用形態ならびに自然環境に適合する総合的な小規模分散型排水処理システムの選定基準を確立することを目的として、各処理方式のプロセス工学的特性の基礎的な検討を行った。実験室研究では様々な分散型排水処理方式を相互に比較検討することを可能にするため研究分担者が運転操作、人工排水などの条件を可能な限り統一した。回分式活性汚泥法では排水中の脱リンに及ぼす種々のイオンの影響を明らかにした。嫌気/好気3床法では平均滞留時間と流量負荷動とが嫌気好気の各過程の処理特性に及ぼす影響ならびに処理水の循環比による脱室特性への影響を明らかにした。嫌気3床法では3材の充填密度、充填法が処理効果に及ぼす影響を検討した。さらに、茨城県八郷町の小規模集落に共同実験場を建設し、実際の生活雑排水を用いて各種処理法を比較検討した。ここで、回転円板法はパイロットプラントの運転を行ない負荷変動条件下での処理特性を検討した。水路浄化法では、生活雑排水の排除のための開水路で、汚泥の推積量とその好気分解速度、有機物収支を求め、生活雑排水の浮遊物質が浄化能に与える影響を明からにした。水生植物では、現地のアシ原における有機物、窒素、リン収支を求めるとともに、アシを植えたモデル実験槽に種々の負荷量を与え、アシの浄化能を測定した。土壌浄化化法では、物質収支が明らかとなる実規模のトレンチを作成し、窒素、リン等の挙動に関する数理モデルを用いて解析を進めた。
励起分子の構造と反応に関する理論の新機軸

Aグループ大野は電子相関を記述するための自然軌道の開発に,平尾は波動関数のクラスター展開法を発展させて分子の解離過程を正確に記述できる波動関数理論の開発に,それぞれ良好な結果を得た.中辻は対称性即応クラスター展開法により分子のポテンシャル面の研究に,また井早と渋谷は方法はちがうが線形ポリエンにおける電子相関について非常に有望な結果を得た.青野はプロパディター法をヒュッケル軌道に応用して,有機起伝導体の可能性を求める研究を行った.Bグループでは,今村が摂動法に無限個の高次摂動項を取り入れる方法を開発して高分子と小分子間の相互作用の研究に有用であることを示し,西本は励起状態におけるプロトン移動を広く論じて水素結合のより詳細な研究を引き出す基礎を作った.諸態は精力的に化学反応の動力学を非経験分子計算によって追求し,岩田は原子あるいは小さなイオンの水和に関して非経験的方法により計算を行い同時にイオンの加水分解や水素発生について知見を得た.山辺(信)は光有機化学反応経路の解析を反応中保持される対称性を考慮して状態相関図の点から実行し,山口は一重項酸素化反応における遷移状態及び中間体の理論的解析を行った.Cグループでは主として励起分子の構造と機能が取扱われた.山辺(時)の原子珪素の水付加反応の反応経路解析,足立のDV-Xα法による鉄酸化物クラスターの電子構造の研究,樋口の芳者族化合物の零磁場分裂定数の計算,藤村のファンデルワールス分子錯体の前期解離機構の解析,細谷のグラフ理論による非交互炭化水素のスピン多重度の研究,阿武のベンゼン分子の励起状態における振動解析,などすぐれた成果が得られた.研究分担者全員の努力により初期の目的が十分達せられたと信ずる.Aグループ大野は電子相関を記述するための自然軌道の開発に,平尾は波動関数のクラスター展開法を発展させて分子の解離過程を正確に記述できる波動関数理論の開発に,それぞれ良好な結果を得た.中辻は対称性即応クラスター展開法により分子のポテンシャル面の研究に,また井早と渋谷は方法はちがうが線形ポリエンにおける電子相関について非常に有望な結果を得た.青野はプロパディター法をヒュッケル軌道に応用して,有機起伝導体の可能性を求める研究を行った.Bグループでは,今村が摂動法に無限個の高次摂動項を取り入れる方法を開発して高分子と小分子間の相互作用の研究に有用であることを示し,西本は励起状態におけるプロトン移動を広く論じて水素結合のより詳細な研究を引き出す基礎を作った.諸態は精力的に化学反応の動力学を非経験分子計算によって追求し,岩田は原子あるいは小さなイオンの水和に関して非経験的方法により計算を行い同時にイオンの加水分解や水素発生について知見を得た.山辺(信)は光有機化学反応経路の解析を反応中保持される対称性を考慮して状態相関図の点から実行し,山口は一重項酸素化反応における遷移状態及び中間体の理論的解析を行った.Cグループでは主として励起分子の構造と機能が取扱われた.山辺(時)の原子珪素の水付加反応の反応経路解析,足立のDV-Xα法による鉄酸化物クラスターの電子構造の研究,樋口の芳者族化合物の零磁場分裂定数の計算,藤村のファンデルワールス分子錯体の前期解離機構の解析,細谷のグラフ理論による非交互炭化水素のスピン多重度の研究,阿武のベンゼン分子の励起状態における振動解析,などすぐれた成果が得られた.研究分担者全員の努力により初期の目的が十分達せられたと信ずる.第一のグループはグリーン関数法、クラスター展開法、プロパゲィター法などを駆使して主として分子内の電子相関効果を高精度に評価することを目標に、またその結果から新らしい近似法を考案することを目指した。新しい方法として直接探索法(井早)、組込み自然軌道の方法(大野)、対称性適合クラスター法(中辻)、解離過程のためのクラスター展開法(平尾)などが提案された。ラジカルやイオンのみでなく、巨大な電子系にも応用されている。第二グループは、励起分子のポテンシャル・エネルギー面特性が反応の動力学に与える影響に着目して化学反応過程の解析、水素結合の安定性の考察などを行った。【SO_2】などの小さな分子の光解離過程におけるポテンシャル面特性(諸熊)、アゾ化合物の光化学反応経路が軌道対称性を保存しない方向に起る(山辺(信))、多配置自己無撞着場の方法による励起状態の解析(岩田)などが主な結果である。また、巨大分子における水素結合の解析とくに一次元水素結合系のソリトン解析を行った(西本)。第三グループのテーマは励起分子の構造と機能であり、多彩な方法論を取り入れて研究した。励起状態における振動数の解析による励起状態の同定(阿武)、珪素原子の水付加反応の反応経路の解析と同位体効果の解明(山辺(時))、「分子中の分子」の近似による最低励起三重項の超微細構造定数の計算(樋口)、非交互炭化水素の基底状態のスピン多重度をグラフ理論から考察(細矢)、ファンデルワールス分子錯体の前期解離機構のモデルを提案(藤村)、遷移金属酸化物クラスターの電子構造をXα法により解析(足立)した。これらの成果は昭和62年1月開催の本研究班研究連絡会において発表、討論されたが、本年度以降も引きつづき研究を継続する必要のある重要なテーマであることが確認された。来年度はこれら研究の完成と、その詳細を出版物としてまとめることが上記研究連絡会で決定した。
生体膜における曲率形成と膜の形態変化を誘導・制御するペプチドツール

細胞の分裂や運動、分化、細胞内小胞輸送など、細胞の健全な営みには細胞膜のダイナミックな形態変化が必要である。細胞膜の曲がり具合(曲率、curvature)の誘導原理の理解は、細胞の営みの本質の一端に迫れるのみならず、種々の細胞現象を制御・調節する新しい方法論の開発に結びつく。直接的な膜構造変化の誘導のみならず、膜曲率の変化は膜張力にも影響を与え、細胞内アクチンの構造変化を介した細胞の運動、増殖、分化等の生理的調節・メカノバイオロジー的な研究展開に結びつく可能性も示唆される。従来、曲率誘導は細胞膜の内層と外層の脂質組成の非対称性により生じると考えられてきたが、近年、種々のタンパク質・ペプチドに生体膜に曲率を誘導する機能が備わっていることが明らかとなってきた。研究代表者は、人為的に設計したペプチドを用いての曲率・細胞機能の制御技術(曲率工学)の樹立を目指し研究を進めた。本研究期間内に、膜構造変形作用が報告されている9種のタンパク質由来のペプチドの曲率誘導能の評価(人工膜・培養細胞系を併用)を行い、細胞内輸送小胞形成に関わるエプシンに加え、Sar1p由来のヘリックスペプチドが著明な曲率誘導能を有することを見出した。また、これらのペプチドが膜のpacking状態や流動性に大きな影響を与えることを確認した。また、アデノウイルス由来の両親媒性ペプチド中の疎水面を構成するアミノ酸が膜曲率誘導能と損傷能に与える影響に関しても検討した。27年度が最終年度であるため、記入しない。BARドメイン、ENTHモチーフ等、曲率誘導タンパク質中の、膜挿入により正曲率を誘起すると考えられているヘリックス部分に対応するペプチド7種を合成した。モデル膜を用いた示差走査熱量測定(DSC)、巨大リポソーム(GUV)の顕微鏡による形態変化観察、オクタアルギニン(R8)の膜透過促進効果を比較検討した結果、曲率誘導能の大きなペプチドは膜の流動性を高め、R8の膜透過を促進する効果があることが分かった。特に曲率誘導タンパク質Sar1p由来存在下ではR8の膜透過が大きく亢進され、細胞内薬物導入などへの応用の可能性も示唆された。また、BARドメイン由来のペプチドは、タンパク質の性質との類推から、当初正曲率を誘導すると期待されたが、ペプチドレベルでは負曲率を誘導するものもあることが分かり、曲率誘導ペプチドに付加するタンパク質構造によっても曲率の誘導のしかたが変わってくる可能性が示唆された。負曲率誘導能を有するペプチド性抗菌物質存在下に、細胞とエンドソームマーカーであるデキストランポリマー(4 kDa)をインキュベーションしたところ、デキストランが細胞内に拡散することが分かり、負曲率を有するペプチドにエンドソーム膜不安定可能がある可能性が示唆された。7種の曲率誘導ペプチドの曲率誘導能とR8の膜透過亢進能を比較検討した結果、Sar1p由来の曲率誘導ペプチドがR8の細胞内移行を大きく促進することが見出され、細胞内への薬物送達や生理活性物質の移送等への応用が期待できることが分かった。また、正曲率誘導ペプチドだけでなく、負曲率誘導ペプチドも細胞内送達に応用できる可能性を示唆する結果も得られた。細胞を使った検討項目は、本来、来年度に予定されていたものであり、計画の一部を前倒しで行ったと言える。一方、これらのペプチドの細胞内送達における可能性を予定よりも詳細に検討したことと、得られた曲率誘導ペプチドの水溶性があまり高くないことから、本年度計画にあげた曲率誘導ペプチドの多量体の調製に関しては現在検討を行っている段階であり、全体として概ね順調と判断した。化学的手法ならびに遺伝子工学的手法の両面から曲率誘導ペプチドの多量体の調製法に関して検討し、単量体と比べての曲率誘導促進効果を確認する。

また、ペプチドの配列や修飾方法に検討を加え、効果を増強するための構造的要因に関して情報を得る。さらにその知見の細胞操作への展開に関して検討する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
暴風波浪下に発達する気液混相波浪の衝撃砕波圧応答モデルの構築

沿岸域の波浪の砕波に伴い大量の空気が海中に混入すると共に空気中には飛抹が放出され、複雑な空気と海水が混合した乱流が発達する。この状態で波浪が海岸構造物に衝突するとき気体と液体との相互の作用から非常に強い衝撃力が発生し、被災の主要な原因となる。この衝撃力とエアレーションとの関係を最新の計測技術と計算技術によって定量化し、モデル化を行ないその信頼性と実用性を検証した。[要素研究1]暴風下の気液界面相互作用と衝撃砕波圧発生過程を解明するための砕波数値モデルの導入既に開発している自由水面の境界条件を厳密に満足される数値計算コードに申請者が独自に開発している砕波乱流数値モデルを導入し,渦-自由水面相互作用を含む砕波過程を再現し,ジェットの着水から飛沫への分裂過程を再現し検証を行った.暴風波浪の特徴である大規模な砕波を伴った大量の飛沫への分裂について,種々のWeber数,Froude数に対して数値実験を行い分裂時間と飛沫サイズの確率密度分布との関係をモデル化し,サイズスペクトルは対数正規分布で,分裂過程における飛沫体積率は正規分布の確率密度で記述できることを明らかにした.研究成果は,海岸工学論文集に投稿中である.[要素研究2]気液混在下のデッキスラムによる流体-構造物揚圧衝撃応答の解明のための水理実験鉛直衝撃力(デッキスラム問題として知られている)が原因と考えられる2004年台風18号による沿岸道路橋崩落事例に基づく,鉛直壁前面の静水位上に固定された水平板下面に働く重複砕波衝撃圧応答特性と構造物と水面で形成された封入空気塊の影響を調査するため,淡水及び海水による水塊落下衝撃力実験を行った.封入空気は衝撃力ピークを著しく減少させ,ジェットの衝突速度の増加と共に振動周波数を増加させる特徴が明らかになった.海水による衝撃力は淡水のそれよりも常に10%程高いが,周波数応答に差異はない.また,生物発光による衝撃力計測の可能性を探る予備実験を行った.研究成果は,海洋開発論文集に投稿中である.エアレーションに伴う砕波-構造物の力学的応答を評価するためのパラメータを決定するため数値的,実験的研究を行い,以下の研究成果を得た.1.数値及び物理実験による飛沫の発生予測モデルの構築昨年度開発した水面から飛沫への分裂過程を再現可能な砕波数値モデルにより砕波ジェットから放出される飛沫の分散過程を計算し,飛沫の体積率を見積もる確率モデルを開発した.蛍光励起を利用した可視化実験により数値実験と同一の砕波条件に対する飛沫形成過程を調査した結果,数値実験では解像できない微細飛沫が,砕波ジェットの着水時に形成され5m/sを超える高速度で拡散することが明らかになった.砕波が構造物に衝突する直前のジェットの発達度に依存して,爆発的な力が衝突面に働き,流体が加速され飛沫が高速で分散すると同時に水中も急速にエアレーションが進行する.バックライト法を用いた可視化実験により,衝突時の飛沫形状を計測し,飛沫サイズスペクトルを取得した.このサイズスペクトルは0.7-0.8mmにピークを持ち,衝突点からの距離に応じてその勾配がピークより小径側で急に,大径側で緩やかになることが明らかになった.3.砕波衝撃力のモデル化砕波ジェットの落下速度だけでなく空気塊の封入,メディアの違いをパラメータとした衝撃圧時間変化の統計モデルを開発した.このモデルによりジェットの衝突直後の急峻な圧力上昇と最大圧力そしてその後の減衰過程を実用上十分な精度で見積もることが可能となる.本研究の目的は,台風等強力な低気圧の通過時の暴風下で発達した大波浪の砕波に伴い広範囲に渡って空気混合された気液混相波浪が海岸構造物へ衝突する際に発生する極めて強い衝撃波力の発生機構並びに波-構造物応答を解明し,混入空気の物理パラメータに対する衝撃砕波圧応答モデルを構築することである.これについて以下の研究成果が得られた。1.局所的衝撃圧の面的分布の画像計測法の確立と流体衝撃力問題への適用生物発光を利用して,瞬時衝撃圧分布の新たな画像計測システムを開発し,その精度を検証した.このシステムにより液体ジェットの壁体衝突時の衝撃圧分布をおおよそ算定可能となった.2.衝撃砕波圧に伴うジェットの局所変形と飛沫生成機構の解明砕波の壁体への衝突は,混入空気の圧縮過程を経て越波ジェットのフィンガー化を誘発し,その加速度に応じて表面張力の不安定性が増幅し飛沫へと分裂する.この飛沫及びフィンガージェットのサイズスペクトルの変化を動画像計測により決定し,モデル化を行った.3.気泡混入モデルの開発ジェットの水中への突入に伴い発生する気泡の生成と輸送を,乱流理論と界面の動力学からモデル化を行った.この数値モデルにより,ジェット近傍の高曲率界面から乱れスケールに応じて発生する気泡と気液相互作用を経て運動する気泡群を再現した.
アジア大陸の大陸変形現象を中国に探る

アジア大陸の変形現象をさぐるために、この3年間で8つの調査隊をつくり、中国・タイ・ロシアへ地質調査・岩石採取のために、派遣した。8ヶ所はつぎのとおりである。1999年度は(1)中国・江蘇省・安徽省・湖北省にひろがる大別山脈周辺、(2)中国・雲南省孟惜、(3)タイ・ナン周辺。2000年度は(1)中国・湖北省武漢・宜昌、(2)中国・コンロン山脈北麓とテンシャン山脈南麓、(3)中国・貴州省六盆水周辺。2002年度は(1)中国甘粛省祁連山北麓、(2)ロシア沿海州ビキン周辺である。この8箇所から白亜紀の赤色砂岩を中心に、石炭紀から第三紀の岩石を採取した。採取してきた岩石の残留磁化を超伝導磁力計とスピナー磁力計をもちいて測定した。測定結果にもとづきアジア大陸の変形現象のテクトニクスを論じた。(1)インドシナブロック:雲南省の雲龍地域と蘭平地域に分布する白亜紀・第三紀層の赤色砂岩の古地磁気データから30度-90度の時計周り回転がおこったことがわかった。断層で分断されて形成された小ブロックが独立に回転運動を被ったらしい。伏角データは、インドシナブロックが白亜紀以降1000km以上の南下を経験したことをあきらかにした。(2)揚子ブロック:四川盆地から採取したジュラ紀の赤色砂岩が初生磁化を保存していることを明らかにしたあと、このデータを北中国地塊の磁化と比較し、揚子ブロックと北中国地塊の接合はジュラ紀後期にはいまだ完成していないことが判明した。(3)モンゴルブロック:シホテアリンから求めた白亜紀の岩石は、モンゴルブロック東部が41度の反時計回り回転運動をしていることを示した。北中国地塊のデータと比較すると、アジア大陸東部で観音扉式Differential rotationが白亜紀以降おこったことを明らかにした。(1)大変形をおこした地域と(2)変形のない地域へ,計3隊の調査隊を派遣した.[大変形地域]A隊:紅河大断層の南部の景谷を研究目的地域と選び,2000年1月16日より1月30日のあいだ調査をおこなった。雲南省の景谷より北に分布する白亜紀の景星層群,曼崗層群,虎頭寺層群,曼寛河層群の赤色砂岩を古地磁気学研究のための岩石とした。雲南省の景谷から景東をむすぶ道沿いで、20箇所60個の試料を採取した。B隊:タイのチェンマイ東部のPhayao,Pua and Nan地域に分布するジュラ紀の赤色砂岩を古地磁気学研究の目的で採取するために,2000年2月23日より3月14日のあいだ調査をおこなった。南北に褶曲軸を持つ地層を東西にトラバースし,30箇所300個の試料を採取した。[無変形地域]C隊:江蘇省・安徽省・湖北省にひろがる大別山脈周辺を調査地域に選び,白亜紀とジュラ紀の赤色砂岩層を採取するために,1999年10月7日より11月7日までのあいだ,調査を行った.100箇所で900個の岩石試料を採取した。[測定]神戸大学において,採取した岩石の古地磁気測定を行っている.(1)変形のない可能性である地域と(2)変形をおこした可能性がある地域の,2地域に,計3隊の調査隊を派遣した.