hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超小型衛星システム技術を応用した形状可変宇宙システムの機能実証研究

ミッションが高性能化、複雑化する超小型衛星のために、超小型衛星システム技術を高度化する研究・開発を実施した。特に50kg級超小型衛星のフライトモデルを完成させ、軌道上運用に成功し、貴重な情報を得た。そして、高度化技術をもとにミッション遂行時に作業要求に合わせて形状を最適な大きさ、形に変更できる「可変形状宇宙システム」を実現するための基礎研究を実施した。特に、形状可変姿勢制御を提案し、解析・試作・実験により、その有効性を示した。並行して、具体的な軌道計画ミッションを選定して、早期軌道実証を目指した超小型衛星システムの概念設計を行い、実践的な研究開発を行った。超小型衛星システム技術を高度化する研究開発として、衛星の大きさが変わる形状可変宇宙システムの姿勢制御に使用できるアクチュエータの候補として、CMGに着目し、3軸姿勢制御方法を検討した。具体的には、50kg級超小型衛星TSUBAMEを題材にとり、CMGを用いた制御方法と地上統合試験について研究を行った。姿勢表現に修正ロドリゲスパラメータを用いた修正スライディングモード制御、またCMGの操舵則として、従来のG-SR操舵則の2組のパラメータに対して新しい選定基準を用いたW-SR操舵則を提案し、数値シミュレーションにより有効性を示した。センサモデル、CMGを含むハードウエア駆動モデル、姿勢決定制御ソフトウエアを組み込んだ衛星シミュレータを用いて、CMGの各種姿勢制御法を衛星搭載計算機に実装し、姿勢変更性能や消費電力などの軌道上性能を模擬して、その有効性を明らかにした。超小型衛星のミッションの高度化、高消費電力化に対応するため、太陽光の放射照度・セル温度に応じた太陽電池の発生電力を模擬する電源、計算機内の姿勢・軌道シミュレータ、衛星の姿勢制御、搭載計算機からなるシミュレータを提案して開発して、TSUBAMEがロケット分離から太陽指向まで最長となる条件でも電力収支が正になりバッテリが枯渇しないことを示した。衛星打ち上げ後地上実験を行い、ロケット分離後のバッテリ残量の変化を軌道上データと比較して5%の精度で推定した。システムの形状を可変にする展開収納技術に着目して、超軽量、高展開率を持つ展開ブームの設計・試作に関する研究を行った。高収納性と高比剛性を両立する伸展部材を実現するために、CFRP製の2枚のブーム材を合わせ、それらをレースファスナーで閉断面処理する方法を取った伸展ブームを検討して、伸展収納実験、および解析検討を行い、課題を明確化した。今年度は、超小型衛星システム技術を高度化する研究・開発について、昨年度の成果に引き続いて、超小型CMGを用いた迅速な姿勢変更制御、その後での高精度指向制御を行うための方法について検討してきた。具体的には、CMGで宇宙機姿勢をある平面内の軸周りに90度変更するときの最短時間問題を、角速度、角加速度の両方の上限を考慮して解き、その最適解を吟味することで、効果的なフィードバック則を提案した。これにより従来のフィードバック則と比較して3割近く時間短縮できることを示した。また、超小型衛星TSUBAMEの軌道上運用結果と地上検証実験を詳細に行い、特に不具合事象に関する貴重な情報をまとめた。可変形状宇宙システムに関する研究については、高度の機能を要するミッションを達成する超小型衛星には、電力要求も大きいために展開型太陽電池パドルが搭載されることが多いが、そのパドル駆動を能動的に制御することで、観測装置等をほしい方向に迅速に向け、かつ、高精度に指向制御できる可能性を持つ「可変形状姿勢制御」を提案した。その方法の基礎的な検討を実施し、超小型衛星全体を姿勢変更するよりも、部分的に姿勢変更するために、必要エネルギーが大幅に減少することを示した。軽量高剛性な伸展ブームの実現を目指し、レールファスナーを用いたバイコンベックス型の伸展ブームについて、その試作モデルを用いた伸展収納試験や収差許容挙動の計測、有限要素解析を行い、伸展収納特性を評価した。ブームの剛性を高め伸展中の屈曲を防ぐ方法を提案して実験的に示した。研究代表者が12月末にて前所属先を退職し、1月より、現所属へ異動したため、その区切りにおける会計処理や、引越しに伴う作業により、若干の遅れが生じた。しかし、研究自体は概ね順調と自己評価している。超小型衛星システム技術を高度化する研究・開発として、4基のコントロールモーメントジャイロCMGをピラミッド配置した宇宙機の大角度姿勢変更において、ハードウエア特性を考慮し、計算時間を大幅に短縮した高速姿勢変更制御則を考案し、その有効性を数値シミュレーションで示した。また、単一のアクチュエータで3軸姿勢制御が可能な可変速2軸ジンバルCMGの逆運動学に基づいた駆動則を提案し、高精度で特異点回避/通過の判断が可能であることを数値シミュレーションにより示した。次に、超小型衛星搭載を目指した、低コスト多機能センサとして、深層学習を用いた地球姿勢センサの研究開発を実施した。可視光領域で撮影した画像を衛星オンボードで複数の物体に高精度で分類することが可能な、分解能要求に応じた識別器の設計と性能評価を行った。また、上記識別方法を利用し、低軌道における可視光画像を用いた3軸姿勢決定手法を提案した。そして、上記のセンサを実現するためのハードウエア設計と基本機能確認を行った。さらに、超小型衛星の通信性能を最大化する目的で、衛星の軌道・姿勢を考慮した、複数アンテナの最適配置を求めるシステムの構築、設計指針の提案、衛星のドップラシフト・信号レベルの変動を無線信号で再現するシミュレータ開発を行い、有効性を示した。

可変形状宇宙システムの研究として、可変形状姿勢制御による迅速姿勢変更とその後の低擾乱な高精度指向制御に関して、角運動量基準による制御則、リアクションホイールを併用した制御則、最短時間最適制御則を提案し、各種性能を評価した。また、空気潤滑を用いた地上実験装置を整備し、駆動機構、ヒンジ、アーム、本体の挙動評価を行った。さらに、形状可変姿勢制御とこの方式を有効活用する科学ミッションである重力波天体の極紫外線計測の早期軌道実証を目指した超小型衛星システムの概念検討を行った。ミッションが高性能化、複雑化する超小型衛星のために、超小型衛星システム技術を高度化する研究・開発を実施した。特に50kg級超小型衛星のフライトモデルを完成させ、軌道上運用に成功し、貴重な情報を得た。そして、高度化技術をもとにミッション遂行時に作業要求に合わせて形状を最適な大きさ、形に変更できる「可変形状宇宙システム」を実現するための基礎研究を実施した。特に、形状可変姿勢制御を提案し、解析・試作・実験により、その有効性を示した。並行して、具体的な軌道計画ミッションを選定して、早期軌道実証を目指した超小型衛星システムの概念設計を行い、実践的な研究開発を行った。大きな理由の一つとして、50kg級超小型衛星TSUBAMEのフライトモデルを完成させ、実際に軌道上に打ち上げて運用することができ、極めて実践的に研究開発を進めることができたため。また、全国的な超小型衛星のリサーチグループを形成して、そこで、議論を行う取り組みを別途行っており、その効果もあるのではないかと考えている。研究目的に従い、超小型衛星システム技術を高度化する研究・開発、および、可変形状宇宙システムに関する研究を今後も実施する。前者については、今年度の成果に基づいて、超小型CMGのハードウエア特性を考慮した実践的な3軸姿勢制御則を検討するとともに、CMGを用いた新しい使用法や応用を検討する。また、超小型衛星用の新しいセンサ方式の検討も行う。具体的には、超小型の地球センサやスタートラッカの研究であり、早期軌道上実証を念頭においた開発を目指す。後者については、今年度提案した可変形状姿勢制御方法のより詳細な検討を実施し、特に、それが有効に利用できる超小型衛星ミッションの概念検討を実施したい。28年度が最終年度であるため、記入しない。航空宇宙工学今後も、今までと同様に、実際に宇宙で活動することを念頭において、実践的に研究を進めていきたい。研究代表者が平成27年12月31日付でJAXA宇宙研を辞職し、平成28年1月1日から現職の東工大に異動したため、その切れ目での研究活動の一時中断に伴い、物品購入を控えたため。今年度購入物品が予想よりも安く済んだことと、翌年度に一部の試作を回したため。現在、引越や実験室整備も含めて研究自体は概ね順調に進んでおり、翌年度に問題なく執行できると考えている。7月末までには、試作機器の部品調達等で使用する計画である。
高用量シスプラチン投与時の腎障害と食欲不振の相関性について

本研究は,進行食道癌に対し術前に通常2クール行われる5-FU/CDDP(FP)療法における食欲不振と腎障害の重症度に相関があるか解明することを目的とした。昨年度までに,FP療法の主な副作用は腎障害と食欲不振であること,2クール目が減量・中止になった症例の約半数はこれら非血液毒性によるものであることを明らかにした。また,新規制吐薬とpre-hydrationの導入が,食欲不振と腎障害の重症度の軽減に寄与したことから,食欲不振による飲水量の低下が腎障害を助長する可能性が考えられた。今年度は,昨年度の35例に新規18症例を上乗せして解析した。その結果,腎障害(血清クレアチニン上昇)と食欲不振は,病期IIよりも病期IVの方が重症化する一方,食道狭窄に伴う嚥下困難を有する症例で腎障害が重症化するわけではなかった。そこで,新規症例において飲水量や尿量のモニタリングを行ったところ,飲水量と腎障害に相関はなく,食欲不振による飲水量の低下は多くの場合3日目以降に認められた。尿測症例を解析したところ,160%の症例が目標尿量(1日目3,000mL,2日目3日目1,500mL)を下回っていたが,目標尿量を達成した症例との間に,腎障害発現の差は認めなかった。既往歴と腎障害発現割合を検討したところ,糖尿病では差がみられなかったが,降圧薬服用群は非服用群と比べGrade2の腎障害発現率が約20%高かった。なお,Grade3の食欲不振発現群と非発現群(食欲不振なし)では,在院日数中央値に5日の開きがあった。腎障害の重症度と在院日数には相関を認めなかった。これらのことから,食道癌術前化学療法FPにおいて腎障害や食欲不振の発現に注意しなければならない症例として,病期IV症例・降圧薬服用症例が挙げられた。この結果は高用量CDDP投与時における個別化医療に寄与する重要な知見と考えられる。
エクメーネ・マネジメント手法の戦略的確立

サステイナビリティを実現するための、都市エリアと農山村エリアを広く対象としたエクメーネ全体のマネジメント手法を新たに提示した。まず、エクメーネの劣化の実態と、個人の行動がそれに如何に影響を及ぼしているかを定量的に把握した。また、エコロジカル・フットプリントなどの新規指標に基づく地域間環境負荷トレード制度の提案、評価システムに基づく改善ガイドラインの提示を行うとともに、ソーシャル・キャピタルを考慮した支援システムについてもあわせて提供を行った。1)エクメーネ・マネジメントに関するコンセプト、計画方策の体系的整理最新の内外の研究情報を収集し、エクメーネのマネジメントに関する最新研究情報を整理した。これによって関連する諸概念の再整理と位置づけを明確化し、課題の明確化を行った。2)エクメーネの変質(減少化)とその影響要因の特定実務レベル・行政レベルで実際にどのようなフロントライン政策が実施されているかについて事例収集した。特に産炭における地域再生策や事業的に成立が容易ではない都市再生事業を中心に実態を明らかにしている。また、日本におけるエクメーネ縮小・変質の実態を明らかにするため、メッシュデータ、細密数値情報、現地調査などによってマクロレベル、ミクロレベルの都市活動及び土地利用被覆データを収集し、都市・地域構造の変化という観点から検討を行った。その際特に都市活動の撤退などを念頭においている。これらの結果をもとに、人口や経済活動、土地利用の今後の各都市城における縮小可能性について多角的に検討を行っている。3)エクメーネ・マネジメントのための戦略的評価システムの検討以上の検討に基づき、エクメーネを適切に管理するための戦略的評価システムの構築の検討を実施した。エコロジカル・フットプリント指標の応用展開やとスリムシティ・モデルの拡張などを中心に、汎用性の高いシステムを成立させるための要件をリストアップした。1)サステイナビリティの実現という観点からのフロントコントロール戦略の検討本年度では環境負荷の発生と吸収というバランス、および地域の社会経済面での持続性という観点から、都市的活動に特化する空間(選択・集中空間)と、環境負荷吸収に特化する空間の境界がどのように設定され、マネジメントされてべきか(本研究でキーとなるこの概念をフロントコントロールと呼んでいる)ということについて、様々な実例を中心にその制御方策に関する整理を行った。具体的には、ブラウンフィールドを含む土地資源の空間リサイクルの促進、環境容量を効率的に拡大できるような用途規制変更、土地利用・交通一体化方策による選択・集中空間の明確化、グリーンベルトの設定、エコロジカル・フットプリント値を効果的に改善するための土地利用規制の実施、ガソリン価格の上昇、態度・行動変容などを通じての生活行動変化に伴う空間利用変化などである。2)フロントコントロール戦略に対応する数値データの整理、評価システムヘの適用あわせて、各検討ケースに対応する数値的統計情報の收集を引き続き実施し、昨年度作成した評価システムに改良を加えながら、いくつかの具体的なシナリオ評価を実際に実施した。特に身の丈国土利用の概念をエコロジカル・フットプリントの概念を導入することによって提唱し、岡山県津山市を対象に評価システムの構築を行った。また、環境負荷の中でも特に低炭素化という観点から着目されているCO2を取り上げ、都市構造との数値的関連性についてもあわせて経年的な整理を行い、その影響要因モデルを構築した。3)エクメーネ・マネジメントのための支援システム・制度の開発準備上記の検討に加え、地域特性に応じた新たなエクメーネ・マネジメントのための社会的な支援システム・制度を来年度最終提案するための準備を開始した。本研究の実施を通じ、実際に支援システムや制度の運用に直接関わる地方行政担当者の知識や意識に多くを負うことが明らかとなったため、これら行政担当者に対するワンショット型レクチャーを実施し、態度変容政策が及ぼす効果について実際に検討を行った。サステイナビリティ実現という緊急で重要な課題を達成するため、既存の空間マネジメント概念を超越したエクメーネ・マネジメントを推進する仕組みを構築することが本研究の当初からの目的である。最終年度として、実施計画に対応した形で下記の研究成果を得、その集大成を行った。1)フロントコントロール戦略として、空間利用マネジメントのための広域的な現状把握(都市フリンジ部の拡散、中山間地域までを含む)を完遂し、その諸政策に伴って発生する影響を個別にかつ体系的に明らかにするシステムモデルを構築し、その有効性を検証した。2)将来的な感度分析的対応として、研究期間中に発生したガソリン価格高騰などの影響を織り込み、個人属性や地域特性別にエクメーネ・マネジメント推進のための支配要因を新たに明らかにした。これらの検討によって当初から目標としていた意識と行動の両面より空間形態のあり方を具体的に提示することができた。3)ソーシャル・キャピタルを考慮したエクメーネ・マネジメント推進のための支援システムを新たに提案した。特に住民のみならず、都市構造マネジメントに実際に強い影響力を持つ行政担当者のソーシャル・キャピタルに着目し、コミュニケーションベースでその効果計測を可能とし、実際に百を超える自治体職員を対象にその適用を行った。
進化における光合成色素の獲得過程を再現する試み

申請者はクロロフィルb合成遺伝子を単離し、その分子系統学的解析をおこなった結果,現在の葉緑体やラン藻の共通祖先は,クロロフィルbとフィコビリンの両方の色素を持ち合わせた原核型光合成生物であることを明らかにした。光合成生物の進化にとって,新しい色素の獲得や消失は重要なイベントであったことを示したが、それら進化の生化学的過程に関しては全く知ることができなかった。そこで申請者は,クロロフィルbを持たないラン藻に,クロロフィルb合成遺伝子CAOを導入し,クロロフィルbを合成させることによって,過去に起こった新しい色素との出会いを部分的に再現した。CAOが導入されたラン藻は、クロロフィルb合成、合成されたクロロフィルbは光化学系Iに取りこまれていた。光化学系Iに取りこまれたクロロフィルbは、捕捉した光エネルギーを近傍のクロロフィルaにほぼ100%の効率で伝達していることが明らかになった。光化学系Iのスペクトル解析を行ったところ、ある特定なクロロフィルa結合サイとに優先的にクロロフィルbが取りこまれていることが明らかになった。異なった色素に対する結合の可塑性が、新しい色素を獲得するのに重要な役割を担っていると思われる。植物は、クロロフィルa以外に、クロロフィルb(陸上植物、緑藻,原核緑藻)やフィコビリン(ラン藻、紅藻,クリプト藻),フコキサンチン(不等毛植物,ハプト藻)等の光合成色素によって大きく分類されている。この様な多様な光合成色素を持った原核光合成生物や葉緑体の直接の起源は,フィコビリンを持ったラン藻の仲間と考えられてきた。しかし,申請者はクロロフィルb合成遺伝子を単離し、その分子系統学的解析をおこなった結果,現在の葉緑体やラン藻の共通祖先は,クロロフィルbとフィコビリンの両方の色素を持ち合わせた原核型光合成生物であることを明らかにした。このように,光合成生物の進化にとって,新しい色素の獲得や消失は重要なイベントであった。しかし,光合成色素の獲得消失過程を直接調べる方法がないため,それらの過程に関する研究は全く行われなかった。そこで申請者は,クロロフィルbを持たないラン藻に,クロロフィルb合成遺伝子CAOを導入し,クロロフィルbを合成させることによって,過去に起こった新しい色素との出会いを部分的に再現できると考えた。CAOが導入されたラン藻は、遺伝子を発現させ、クロロフィルb合成することができた。合成されたクロロフィルbの存在状態を調べるため,クロロフィル色素複合体をSDSPAGEで分離し、各バンドからクロロフィルを抽出し、HPLCで色素組成を調べた。その結果、クロロフィルbは光化学系Iに取りこまれていた。さらに、光化学系Iのクロロフィルbの機能を調べるため,蛍光スペクトルを測定した。その結果,光化学系Iのクロロフィルbは、捕捉した光エネルギーを近傍のクロロフィルaにほぼ100%の効率で伝達していることが明らかになった。進化の過程で新色素を獲得したときも,同じ出来事が起こっていると考えられる。
N末端アレスト配列による巨大新生鎖の翻訳速度調節

我々はモヤモヤ病の鍵因子として新規遺伝子ミステリンを同定・クローニングした。ミステリン遺伝子には分子量約60万の巨大タンパク質がコードされているが、このタンパク質のN末端付近に翻訳アレスト配列と思われる配列を見出した。通常、このタイプの翻訳アレストは翻訳終結異常時に3末端非翻訳領域で起こることが知られているが、ミステリンの場合、5末端付近の読み枠内にアレスト配列があったことから、この箇所でのアレスト現象の詳細とその生理的意義の解明を目的として、生化学的検討を進めた。その結果、この箇所で強い翻訳アレストが実際に起こっていることを示唆するデータを得た。次にこの翻訳アレストにより、ミステリンタンパク質が受ける影響について検討を行ったところ、翻訳アレストによりむしろミステリンの合成が正に制御されていることを見出した。この現象の詳細を明らかにするため、新生鎖プロファイリング手法を開発し、ミステリンの翻訳状態について詳細に検討を行ったところ、翻訳アレストによりミステリンmRNAを翻訳するリボソームの局所濃度調節が起こっており、翻訳アレスト配列の除去によりこの調節が破綻した場合には、過度の翻訳進行とそれによる翻訳共役フォールディングの破綻が起こり、翻訳完了の効率が著しく下がることを見出した。さらに、このような調節機構がミステリン以外の巨大タンパク質においても備わっていることを明らかにし、現在その詳細について検討を進めている。28年度が最終年度であるため、記入しない。通常、このタイプの翻訳アレストは翻訳終結異常時に3末端非翻訳領域で起こることが知られているが、ミステリンの場合、5末端付近の読み枠内にアレスト配列があったことから、この箇所でのアレストの有無と、アレストが有る場合にはその生理的意義の解明を目的として、生化学的検討を進めた。この現象の詳細を明らかにするため、新生鎖プロファイリング手法を開発し、ミステリンの翻訳状態について詳細に検討したところ、翻訳アレストによる新生鎖長特異的な合成制御現象があることを見出した。この合成制御にはタンパク質構造形成・分解が関わることが予想されたため、タンパク質合成および安定性について放射性同位ラベルを用いた検討を行い、翻訳アレストが合成に与える影響について解明を進めることができた。またミステリン以外に同様の制御を受ける巨大タンパク質を探索し、同定することができた。巨大新生鎖プロファイリングの手法を確立し、ミステリンの翻訳アレストとその生物学的意義について、解明の目途をつけることができた。ミステリンの翻訳アレスト現象の詳細について検討を進めると共に、他の巨大タンパク質における翻訳アレストと翻訳効率の相関についても検証を行う。
コレラ流行株の大規模ゲノム領域重複メカニズムの解明

本課題では、コレラ流行株のゲノムに起こっている大規模なゲノム領域の増加について、そのメカニズムや影響を明らかにすることを目的としている。コレラの流行地域であるインドのコルカタで、コレラ患者から分離したコレラ菌のゲノム解析を行ったところ、一部の株ではリード数の著しく増加したゲノム領域が見られた。しかし、ショートリードによる解析からは、増加領域の重複様式や、そのメカニズムに関する知見は得られなかった。そこで本年度は、1.ナノポア社のシークエンサーを用いてロングリードを取得し、完全ゲノム構造を構築したところ、染色体構造の大規模な変化は起こっていなかった。2.増加の見られた0.4 Mbもの領域が環状化していることが明らかになったが、この領域の切り出しは起こっていなかった。3.コレラ毒素をコードしているCTXファージの複製メカニズムであるRolling Circle Replicationでは、ファージゲノムの切り出しは起こらずに、ニックの入った部位から複製される。増加ゲノム領域の環状化部位から、Rolling Circle Replicationのニック部位のモチーフ配列が見つかった。これらの結果から、コレラ流行株の一部では、Rolling Circle Replicationによって染色体の大規模な領域が増加していることが示唆された。この現象はコレラ菌の遺伝子組成を大きく変化させるため、病原性や流行の継続に影響を与えている可能性がある。また、遺伝子の水平伝播にも関与している可能性も考えられた。本年度の目標は、ゲノム領域の増加が見られた株の完全ゲノム配列を構築し、増加のメカニズムに関する知見を得ることであったが、解析によりゲノム領域の増加は染色体構造の変化によるものではなく、Rolling Circle Replicationによる複製であることが示唆された。今後は、Rolling Circle Replicationによるゲノム領域の大規模な増加がどのような条件で誘発されるのか、また、これによる菌株の病原性や性状に対する影響、そして、これが遺伝子の水平伝播に関与しているのか、などを明らかにしたい。本研究では、多数の株の完全ゲノム配列を構築しなくては、ゲノム領域増加のメカニズムを明らかにすることはできないと考えていたが、早期に増加メカニズムに関する知見が得られたため、ゲノム解析費が予定よりも少額になった。そこで、このゲノム増加が誘発される条件や、その影響など、今後の解析費用に充当し、さらなる解明を目指す。
厳密解および場の理論を用いた臨界的２次元確率過程の研究

ランダムフラクタルは臨界現象に普遍的に現れる幾何構造である.我々は,2次元臨界現象に現れるランダムフラクタルに対して,シュラム・レヴナー発展と呼ばれる発展方程式を用いてその構造の研究を行った.さらに我々は「可解模型と幾何学との関連」の研究も行った.その中で,ある種の可積分模型が,代数多様体におけるK理論と呼ばれる概念と関連していることを見出した.可解な確率過程模型の背後に潜む数学構造を調べているなか,あるクラスの量子可積分系とK理論との対応を発見した.シューア多項式に代表される対称多項式は,表現論など数学の研究対象のみならず,ソリトン理論,共形場理論,確率過程等々,数理物理に頻繁に登場する.グロタンディーク多項式は,シューア多項式を一変数一般化した対称多項式であり,元々は代数多様体におけるK理論と呼ばれる枠組みの中で導入されたものである.すなわち旗多様体のグロタンディーク環におけるシューベルト類の多項式表示として導入される.我々は,このグロタンディーク多項式と,可解模型の関係性について議論した.即ち,5頂点模型の波動関数をひとつの行列式によって表現することに成功し,この行列式表示が,グロタンディーク多項式と一致することを発見した.さらに波動関数の完全性関係式などを用いることによって,グロタンディーク多項式の満たすコーシー恒等式等,直交関係式の明示式や表現論的に重要な幾つもの明示式を,その物理的解釈のもと厳密に導出した.また,我々は,この研究を非エルミートphase模型の場合に拡張した.すなわち,この模型の波動関数も同じくグロタンディーク多項式で表わされることを示し,K理論的なボソン・フェルミオンの対応を発見した.また,これらの理論の全く異なる方面への応用として,ある種の3次元溶解結晶模型を構築し,その分配関数を厳密に計算した.3次元溶解結晶模型は,3次元のヤング図とみなすことができ,この3次元ヤング図は自然数の平面分割の3次元で表したものとみなすことができる.我々は,グロタンディーク多項式に成立するコーシー恒等式を用いることによって,この3次元溶解結晶模型の分配関数を厳密に計算することに成功した.この分配関数はMacMahon関数と呼ばれる,自然数の平面分割の生成母関数を与える関数の一般化となっている.フラクタル構造は,臨界現象において幅広く期待される普遍的な幾何学的構造である.最近,2次元では確率的レーブナー発展(SLE)と呼ばれる発展方程式によって,これらのフラクタル構造が直接的かつ数学的に厳密に記述することができるようになってきた.我々は,このSLEに対して,「スピン」に相当する内部対称性を付随させることに成功し,対応する共形場理論(WZW模型)との対応を定式化した.とくに,複数のSLE曲線の配置に関するトポロジーと統計力学における分配関数の関係を論じ,それらが一対一対応の関係にあることを見抜いた.さらに,これらの相関関数が満たす偏微分方程式を厳密に解くことにより,この系のクラスターの交叉確率(クラスターがある境界からある境界へ浸透する確率)を初めて厳密に導出た.WZW模型は,6頂点模型(氷の模型,誘電体の模型)などのよく知られた統計力学模型の臨界現象を幅広く含む模型であり,我々の定式化は,これらの模型の臨界現象の幾何学的研究の基礎を与えるものと考える.また,完全非対称単純排他過程(TASEP)とよばれる1次元非平衡系模型の研究を行った.非対称単純排他過程は,交通流の渋滞,粒子流の停滞などの渋滞の模型,さらにはRNA上の酵素による蛋白の合成に関して幅広く応用される模型のひとつである.我々はベーテ仮説を用いて,TASEPの緩和ダイナミクスの厳密解を求めることに成功した.とくに、これまで未解明であった局所密度の振幅のスケーリング指数は-3/2,対して,カレントのそれは-1となることを初めて明らかにした.この他,Razumov-Stroganov予想など研究の基礎となる可積分系自体の基礎的研究を行った.本年度は,前年度の研究で進展した,「可解模型と幾何学との関連」に関しての研究を推進した.シューア多項式に代表される対称多項式は,表現論など数学の研究対象のみならず,ソリトン理論,共形場理論,多粒子ランダムウォーク等々,数理物理に極めて頻繁に登場する.前年度,我々はある種の可解模型が,代数多様体におけるK理論と呼ばれる概念と関連していることを発見したが,その研究を推進し,可積分確率模型とK理論との関係を考察し,さらに,3次元の結晶溶融模型との対応を定式化した.原子間の相互作用のない3次元の結晶溶融模型は,3次元のヤング図とみなすことができ,この3次元ヤング図は自然数の平面分割の3次元で表したものとみなすことができる.我々の定式化した模型は,原子間がある種の相互作用する場合への拡張となっており,K理論的な拡張とみなすことができる.この模型の分配関数はK理論的なパラメーター(betaとする)を含むが,beta=0の場合,この分配関数はMacMahon関数と呼ばれる,自然数の平面分割の生成母関数に他ならない.驚くべきことに,beta=1の場合,この分配関数は自然数の分割(通常の2次元ヤング図)のオイラーの生成母関数となっている点である.このことはこの模型が2次元と3次元のヤング図の生成母関数を含む数学的に新しい何らかの拡張となっていることを示唆する.

K理論は現在,超弦理論におけるD-brane電荷の分類や,トポロジカル絶縁体・超伝導体のトポロジカルな分類に応用されるなど,数理物理学上の重要な研究テーマとなりつつあり,その基礎理論の研究は重要であると考える.さらに,これらの研究の発展として,シューア多項式における新しい組合せ論的公式を発見した.これらの研究の他,量子可積分系におけるソリトン構造の研究,SLE曲線の合成則の研究,熱力学的量子純粋状態の研究に関する研究も行った.本年度は、Schramm-Loewner発展(SLE)をコセット構成されたCFTに拡張した。これまで、ミニマル模型と呼ばれる中心電荷c<1のCFTとSLEの対応がよく理解されていたが、本研究によって、ミニマル模型のひとつであるWess-Zumino-Witten(WZW)模型(c > 1)に対応する多重SLEが定式化されるに至っている。我々は、この研究を掘り下げ、コセット構成されたWess-Zumino-Witten模型での多重SLEについて研究を行い、臨界点においてコセットCFTで記述される模型のランダムフラクタルを生成するSLEを定式化した。さらに、具体的応用として、Z(N)パラフェルミオン模型の交叉確率の厳密解を得た。この研究によって、系の局所的なランダムフラクタルの振る舞い(フラクタル次元等)は同一でも、大域的な振る舞い(交差確率等)は異なる場合があるという著しい性質を見出している。また、本年度は本研究課題遂行中に新たに進展した「可解模型と幾何学」に関する研究も併せて行った。我々の研究によって、ある種の可積分な確率過程の波動関数がグラスマン多様体のK理論の構造層であるGrothendieck多項式と等価であることが発見されている。この研究をさらに推進させ、量子可積分系の観点から、対称多項式のひとつであるシューア関数の新たな組合せ論的な公式を発見した。さらに、Felderhof模型と呼ばれる可解模型とfactorialシューア関数およびsymplecticシューア関数との新たな対応関係を見出した。ランダムフラクタルは臨界現象に普遍的に現れる幾何構造である.我々は,2次元臨界現象に現れるランダムフラクタルに対して,シュラム・レヴナー発展と呼ばれる発展方程式を用いてその構造の研究を行った.さらに我々は「可解模型と幾何学との関連」の研究も行った.その中で,ある種の可積分模型が,代数多様体におけるK理論と呼ばれる概念と関連していることを見出した.申請時の研究計画の予定になかった「可解模型と幾何学」に関して新たなが発展が,当初計画の推進中に創出された.この研究をさらに進展させるとともに,これと並行して当初研究も概ね計画どおり推進していると考える.数理物理学本研究の課題,「厳密解および場の理論を用いた臨界的2次元確率過程の研究」を当初計画通り推進するが,この研究の中で新たに創出された「可解模型と幾何学との関連」に関しても,並行して研究を推進する.本年度は,当初の研究計画にはなかった新たな進展があった.すなわち,当初の研究計画では,可解な確率過程模型の研究を行うことがひとつにあったが,この研究の中で「可解模型とK理論との対応」という予期せぬ発見があった.また,他の計画についても,おおむね予定通りに進んでいるといえる.以上の理由より,研究計画はおおむね順調に進展しているとかんがえる.交付申請書に記載した計画に従い,内部対称性を有する多重SLEの定式化に成功した.臨界現象がWZW模型によって記述される系の交叉確率の厳密計算に成功した.これらによって,ほぼ計画通り順調に研究が進展している考える
IVR医の水晶体被ばくの実態調査～防護グラスに固定した小線量計での長期間実測～

我が国においては放射線業務従事者の受ける眼の水晶体の等価線量限度を1年間につき150 mSvと規定されている.一方,2011年の国際放射線防護委員会(International Commission on Radiological Protection:以下ICRP)は,眼の水晶体の等価線量限度を,これまでよりも低い5年間平均で1年当たり20mSv(年最大50 mSv)と示された.一般的に水晶体被ばく量は頚部に付けた個人線量計から推定して行われ,目の近傍での実測に関する情報は乏しい.しかし,我々は,IVR医の水晶体被ばくの現状を把握することを目的に,放射線防護眼鏡レンズの外面と内面に固定した小さな線量計を用いて同部の被ばく線量を同一術者で長期間実測してきた.今回の研究ではさらに全国の多施設で複数のIVR医を対象にデータ集積を行い我が国での現状を調査することを目的とする.研究の第一段階として,本年度は、全国調査の準備を行った.まず,当院での倫理委員会の承認を得,現在,他施設の承認申請中である.同時,防護眼鏡の購入と個人線量計の準備も完了している.2019年6月から一斉に調査を開始する予定である.倫理委員会の承認に予想以上に時間を要したために約1ヶ月の遅れをとっているまもなく、他施設の倫理委員会承認が得られると思われる。承認取得後は速やかに調査が開始される.我が国においては放射線業務従事者の受ける眼の水晶体の等価線量限度を1年間につき150 mSvと規定されている.一方,2011年の国際放射線防護委員会(International Commission on Radiological Protection:以下ICRP)は,眼の水晶体の等価線量限度を,これまでよりも低い5年間平均で1年当たり20mSv(年最大50 mSv)と示された.一般的に水晶体被ばく量は頚部に付けた個人線量計から推定して行われ,目の近傍での実測に関する情報は乏しい.しかし,我々は,IVR医の水晶体被ばくの現状を把握することを目的に,放射線防護眼鏡レンズの外面と内面に固定した小さな線量計を用いて同部の被ばく線量を同一術者で長期間実測してきた.今回の研究ではさらに全国の多施設で複数のIVR医を対象にデータ集積を行い我が国での現状を調査することを目的とする.研究の第一段階として,本年度は、全国調査の準備を行った.まず,当院での倫理委員会の承認を得,現在,他施設の承認申請中である.同時,防護眼鏡の購入と個人線量計の準備も完了している.2019年6月から一斉に調査を開始する予定である.倫理委員会の承認に予想以上に時間を要したために約1ヶ月の遅れをとっているまもなく、他施設の倫理委員会承認が得られると思われる。承認取得後は速やかに調査が開始される.防護グラスを物品費として計上していたが,注文が年度をまたいだために一部の物品費を計上しなかった.
20世紀初頭の朝鮮植民地化過程における山東華僑の活動

本研究の目的は朝鮮半島の植民地化過程において、朝鮮をめぐる国際分業のあり方がどのように再編されたのかを、山東省出身者を中心とする中国人の広域的な移動・商業活動から照射することである。本年度は特に、朝鮮側の制度的条件と中国人商人との関係を重点的に検討した。19世紀末から中国人商人の商業ネットワークは東北アジアにも広く及ぶようになったが、その様態は受入れ社会の条件に対応して異なっていた。朝鮮の場合について本研究を通じて明らかになった知見を、本年度の発表成果に基づいて述べる(本報告書11参照)。1.植民地化過程での制度変化の例として、保護国期の金融・通貨制度の改革を取り上げた。保護国化前には、全国の通貨流通を一元的に制御する仕組みがなく、発行者を異にする各種の通貨が、地方ごとの通貨需要の状況にあわせてそれぞれ自律的な循環を形成していた。しかし保護国化後、金本位制に基づく統一的な通貨流通が実現され、それまでの雑多な貨幣は駆逐された2.こうした通貨流通システムの統一は、中国人商入の活動形態にも影響を与えた。たとえば朝鮮東北部の場合、保護国化以前には隣接するロシア領から流入するルーブル紙幣が朝鮮入間に広く流通し、開港場の中国人商人はそれを上海に対する国際決済手段として利用した。しかし幣制改革後、流入するルーブル紙幣は銀行が国内通貨に転換し、国際決済通貨としては機能しなくなった。3.このように権力的な制度改革が中国人商人の活動に及ぼした影響を検討する一方、中国入・朝鮮人商人の間で自主的に形成された市場の取引ルールにっいても検討を進めた。近年公開された中国側公館の行政文書から、中国入・朝鮮人間の生じ紛争の事例を抽出し、両者間で商事慣習の相違にかかわらず、一定の共通のルールが形成されつつあったことを検証した。本年度は主に研究課題に関する文献資料の調査を行ったため、その結果を中心に報告する。まずソウル市では、ソウル大学奎章閣に所蔵される華商同順泰の経営資料を閲覧し、1880年代から1900年代にかけての取引文書(送り状・決算計算書など)を確認することができた。従来、当該時期における朝鮮華商の取引先は上海が中心だと考えられていたが、本資料からその取引先が日本開港場も含む東アジア全体に及んでいたことが判明した。そしてその取引・決済機構が、取引先華商の構成するネットワークと、日本企業の提供する近代的貿易サービスとを補完的に組み合わせて成立していたことも明らかになった。同時期に朝鮮をめぐる国際市場が成立してゆく過程で、朝鮮に進出した華僑と日本企業とがどのような役割を果たしたかを明らかにする上で、本資料から得られた知見は重要な示唆を与えるものといえる。なおこの分析結果の一部は「朝鮮開港後における華商の対上海貿易」として公刊される(2005年3月末発行予定、本報告書11参照)。またソウルでは、上述の文書館調査と並行して、現地の華僑団体を訪問して予備的な聞き取り調査も行った。植民地期について本格的に聞き取り調査を行うのはかなり困難を伴うことが判明したが、その対応は次年度以後の課題である。また台北市では、中央研究院近代史研究所档案館にて2004年に新規公開された「清季駐韓使館档案」を調査した。本史料群は19世紀末20世紀初の在ソウル清朝公使館に蓄積された外交文書であり、現地の華僑活動や関係政策については、従来公開されてきた清朝本国側の文書に較べ飛躍的に詳細な情報を得られることが確認できた。その本格的分析は次年度以後の課題である。本年度は課題について二つの視角から検討を進めた。一つは山東華僑の移動過程を朝鮮の出入境管理政策との関係から考察するというものであり、それによって近代東アジアの広域的な人的移動が日本植民地の拡大によって蒙った影響を解明しようとした。手法としては専ら日本・朝鮮と中国(清朝)の外交文書をクロス参照する形をとることにし、そのため平成17年9月には大韓民国ソウル市にて資料調査(ソウル大学図書館など)・聞き取り調査(漢城中華教会)を実施したほか、数回の国内出張を通じて資料調査を実施した。その結果明らかになったのは次のような事柄である。開港(1876)後の朝鮮では海外との人的移動の窓口を特定の開港場に限定したが、現実には中央政府が領域的・一元的に人間の移動を管理するという制度は十分に機能せず、山東半島と朝鮮西海岸の未開港場の間には密接な「密貿易」のネットワークが存在した。朝鮮王朝が移動の集中的管理を行い得なかったのは、その行政・財政システムが著しく分節的な構造をとっていたためであり、そうした行財政システムの分節性が解消された保護国期以後にようやく「密貿易」も沈静化に向かった。この研究内容については次年度にかけて発表の予定である。また二つ目の視角として、華僑の朝鮮を巡る越境的な金融活動に注目し、その植民地化過程での変化を検討した。華僑などを担い手とする近代東アジア市場と植民地化の関係を検討するという問題意識は一つ目の視角と共通である。具体的には20世紀初頭から極東ロシア領と朝鮮東北部の間で発生したロシア通貨の流通について、華僑を担い手とする上海を中心とした国際資金移動との関連を明らかにした。

この研究内容については平成17年10月のロシア史研究会大会(10月22日,於成蹊大学)で口頭報告を経て、現在雑誌論文として投稿中であり、2006年5月頃に刊行の予定である。本研究の目的は朝鮮半島の植民地化過程において、朝鮮をめぐる国際分業のあり方がどのように再編されたのかを、山東省出身者を中心とする中国人の広域的な移動・商業活動から照射することである。本年度は特に、朝鮮側の制度的条件と中国人商人との関係を重点的に検討した。19世紀末から中国人商人の商業ネットワークは東北アジアにも広く及ぶようになったが、その様態は受入れ社会の条件に対応して異なっていた。朝鮮の場合について本研究を通じて明らかになった知見を、本年度の発表成果に基づいて述べる(本報告書11参照)。1.植民地化過程での制度変化の例として、保護国期の金融・通貨制度の改革を取り上げた。保護国化前には、全国の通貨流通を一元的に制御する仕組みがなく、発行者を異にする各種の通貨が、地方ごとの通貨需要の状況にあわせてそれぞれ自律的な循環を形成していた。しかし保護国化後、金本位制に基づく統一的な通貨流通が実現され、それまでの雑多な貨幣は駆逐された2.こうした通貨流通システムの統一は、中国人商入の活動形態にも影響を与えた。たとえば朝鮮東北部の場合、保護国化以前には隣接するロシア領から流入するルーブル紙幣が朝鮮入間に広く流通し、開港場の中国人商人はそれを上海に対する国際決済手段として利用した。しかし幣制改革後、流入するルーブル紙幣は銀行が国内通貨に転換し、国際決済通貨としては機能しなくなった。3.このように権力的な制度改革が中国人商人の活動に及ぼした影響を検討する一方、中国入・朝鮮人商人の間で自主的に形成された市場の取引ルールにっいても検討を進めた。近年公開された中国側公館の行政文書から、中国入・朝鮮人間の生じ紛争の事例を抽出し、両者間で商事慣習の相違にかかわらず、一定の共通のルールが形成されつつあったことを検証した。
大学生の学修時間と主体的な学修態度が学修成果に及ぼす複合的影響に関する縦断的研究

本研究の目的は、授業外学習時間と主体的な学習態度が、学習成果と成績に及ぼす複合的な影響を縦断的に検討することであった。調査はオンライン形式で2年間縦断的に実施された。階層的重回帰分析を行ったところ、Time 1の主体的な学習態度のみがTime 2の学習成果、成績に正の影響を及ぼしていることが確認された。これらの結果は、授業外学修時間ではなく、学修態度が重要であること、そのサポートの意義を提示するものであった。本研究の目的は大学生の主体的な学修時間と学修時間が学修成果に及ぼす複合的影響について検討することであり、学修成果に関しては(1)リッカート方式で測定する質問項目と(2)VALUEルーブリックによって測定する。今年度の主な目的は学修成果の汎用的能力を測定する基準としてのVALUEルーブリックの信頼性及び妥当性の検討であった。日本版VALUEルーブリックの信頼性と妥当性の検討を行うため、その記述語およびレベルの確認を行い、適宜修正を行った。また大学生に記述語を見せることでその内容が理解可能であるか確認した。さらにVALUEルーブリックをその汎用可能性を検討するために、大学1年生を対象とした初年次高次能力形成のためのルーブリックを開発し、その信頼性の検討も行った。それと同時に(1)に関して、アクティブラーニングの経験と学修成果に資する項目との相関及び共変関係を検討することで、質問項目の妥当性について検討した。さらに独立変数として仮定している主体的な学修態度に関しても項目反応理論を適応し、各項目の情報量の観点からその活用可能性を検討した。これらの検討を通して、日本版VALUEルーブリックの信頼性、妥当性および文脈に応じた活用可能性と学修成果に資する項目の妥当性が確認された。さらに目的に応じた主体的な学修態度尺度の活用可能性を明らかにした。主体的ななおこれらに関する成果の報告は、国内学会発表(4件)、学内での報告会(2件)、フォーラムでの発表(1件)において行った。研究環境が十分に整っていたこと、研究協力者からのサポートが手厚いものであったため、VALUEルーブリックの信頼性および妥当性だけでなく、学修成果を測定する項目の妥当性の検討、項目反応理論に基づく主体的な学修態度尺度の活用可能性を検討することができたため。平成28年度における研究実績は、1.主体的な学修態度尺度の妥当性を古典的テスト理論だけでなく新テスト理論(i.e.,項目反応理論)によって検討したこと、2.国内外における研究会・学会に参加することにより研究を推進するための情報収集を行ったこと、3.前年度に開発した日本版VALUEルーブリックの利便性を向上させるため、新たな尺度として本質的な学修成果尺度(Essential Learning Outcome Scale)の開発を行ったことにまとめることができる。1に関して、これまでの研究成果で得られた観点に加えて項目反応理論を用いて主体的な学修態度を検討することで、その妥当性および項目特性を精緻に分析した。その結果は日本教育工学会論文誌に掲載された。2に関しては、3つの国際学会(i.e., International Conference on Psychology, International Association for Cross-Cultural Psychology, European Association for Research on Adolescence)および1つの国内学会(i.e.,青年心理学会)に参加し、データを解析するための統計技法に関する情報及び大学生の学びと成長についての情報を収集した。3に関しては、前年度に開発した日本版VALUEルーブリックの記述内容に基づき、本質的な学修成果尺度の項目を作成した(i.e., 90項目)。ルーブリックの基準を尺度化することにより、大規模なサンプルの学修成果をこれまで以上に簡易に測ることが可能となった。開発された項目の信頼性および妥当性を検討するため、大学生800名にオンライン調査を行った。現在は得られたデータを基に分析を行っているところである。H28年度の研究は当初の計画以上に進展している。その理由は、研究を進めるための環境が十分に整っていたため、研究を当初の計画以上に研究を遂行できたことが挙げられる。また、当初の計画では日本版VALUEルーブリックの活用のためにはレポートなどの成果物が必要であったが、VALUEルーブリックの基になっている本質的学修成果を測定するための尺度を開発することにより、成果物がなくとも学生の実際大規模なサンプルを対象に調査を実施するための素地を整えたことがその理由として挙げられる。実際、この尺度を用いてオンライン調査を実施し、当初の目的である学修時間と主体的な学修態度が学修成果に及ぼす複合的な影響を検討するための検討を行っている。さらに、主体的な学修態度尺度の妥当性に関する研究は、当初の予定よりも早く論文誌に掲載されている。このことも本研究が当初の計画以上に進展していることを示す証左の一つとして挙げられる。平成29年度は、本研究の中核となる研究、すなわち授業外学修時間と主体的な学修態度が学修成果に及ぼす複合的な影響を縦断的に検討することであった。これまで、平成27年度には、VALUE RUBLICを参考にした高次認知能力を測定する尺度を開発し(Essential Learning Outcome Scale: ELOS)、平成28年度には、オンライン調査(Time 1)に基づき(大学生800名)、ELOSの信頼性及び妥当性の検討を行った。

そして、授業外学修時間、主体的な学修態度が成績(GPA)、ELOS得点に及ぼす影響を階層的重回帰分析によって検討したところ、授業外学修時間の成績、ELOSに対する影響は統計的に有意ではなかったが、主体的な学修態度がそれぞれに正の影響を及ぼしていることが確認された。平成29年度には、平成28年度に実施した調査対象者に縦断調査を実施し(Time 2)、Time 1の授業外学修時間、主体的な学修態度がTime 2の成績、ELOS得点に及ぼす影響を検討した結果、Time1の横断調査の結果と同様に、授業外学修時間の成績、ELOSに対する影響は統計的に有意ではなかったが、それらに対する主体的な学修態度の影響は統計的に有意であった(正の影響)。これらの結果は、大学生が学修成果を達成する上で、授業外学修時間ではなく、主体的な学修態度が重要な予測因子となる可能性を示唆している。従来の研究は授業外学修時間に着目し、それを増加させるための方策を提言することが多かったが、それに対して本研究の成果は、単に授業外学修時間を延ばすのではなく、学修態度が重要であることを改めて提示するものである。ここで得られた成果は大学生の主体的な学修態度を教育によって効果的に高めるように3つのポリシーを改革していく上で、また教員個人の授業改善を進めていく上で極めて有意義な知見である。本研究の目的は、授業外学習時間と主体的な学習態度が、学習成果と成績に及ぼす複合的な影響を縦断的に検討することであった。調査はオンライン形式で2年間縦断的に実施された。階層的重回帰分析を行ったところ、Time 1の主体的な学習態度のみがTime 2の学習成果、成績に正の影響を及ぼしていることが確認された。これらの結果は、授業外学修時間ではなく、学修態度が重要であること、そのサポートの意義を提示するものであった。今年度の研究によって学修成果を測定するための素地が整った。そこで、今後は当初の計画通り、オンライン調査によって大学生の調査対象者を応募し、大学生の学修時間、主体的な学修態度、学修成果(質問項目とVALUEルーブリック)の測定を2年間かけて測定する。そして学修時間と主体的な学修態度が学修成果に及ぼす複合的な影響を階層的重回帰分析によって検討する。平成29年度は本研究の目的である学修時間と主体的な学修態度が学修成果に及ぼす複合的影響について検討を行う。具体的には、第2時点目のオンライン調査を実施し、1時点目の学修時間と主体的な学修態度が学修成果に及ぼす影響を階層的重回帰分析によって検討する。その際、先に学修時間、主体的な学修態度、学修成果の関係を交差遅延効果モデルによって検討することで、その因果の方向性について確認することで、因果関係に踏み込んだ検討を行う。なお、これらの研究成果については日本教育工学会第33回全国大会等で発表を行う予定である。教育心理学、青年心理学
破壊力学に基づいた超大深度立坑崩壊のメカニズムに関する研究

本研究では個別要素法の持つ問題を改善し適切な岩盤モデルを作成し、そのモデルを使用して超大深度立坑の崩壊メカニズムを明らかにするための数値シミュレーションを行った。主要な成果は下記のとおりである。(1)クランプモデルによる硬岩の力学特性の再現粒状体解析手法では圧縮強度と引張強度を同時に再現するモデルを作成ることは困難であった。それは各粒子の形状に起因していると考えられている。したがって本研究ではいくつかの粒子を結合させて一つの要素と考え、このことによる複雑な形状を持つ要素であるクランプを作成した。クランプモデルを作成し各クランプの大きさを変えることで、岩石の強度を再現することが可能となった。(2)岩石の破壊靭性値の再現岩石の強度劣化は岩石の潜在亀裂の密度に依存する。そのため、岩石の亀裂の進展特性を持つモデルの作成が必要である。ここでは破壊靭性試験の一つであるSemi-Circular Bend試験の解析を行い、実験結果と比較した。その結果、破壊靭性値および亀裂の進展方向は実験結果とよく一致し、本手法が岩石の亀裂進展問題に適用可能であること示した。(3)トンネル周辺岩盤における亀裂の発生領域再現上記の(1)、(2)を経て作成した岩石モデルの現場へ適用した場合の妥当性の検証のため、カナダのマニトバ州で行われた現場計測と数値シミュレーションの結果との比較検討を行った。その結果、シミュレーションの結果は現場計測を再現しており、本手法の妥当性が確認された。(4)超大深度立坑における亀裂の発生領域の予測と断層の影響の検討地下1000mの花崗岩地山に立坑を掘削することを想定し、シミュレーションを行った。その結果亀裂の発生領域を予測した。また、断層が存在する場合には断層の影響によって亀裂の発生領域が変化することを明らかにし、さらにそれは断層の角度にも影響を受けることを示した。立坑をはじめとする大深度地下における岩盤構造物の健全性の評価や構造物の崩壊を抑制するためには、構造物の崩壊のメカニズムの解明は極めて重要である。そのために、崩壊に至る過程である亀裂の進展に着目し、亀裂の進展条件を定量的に表わす破壊靱性を考慮した解析モデルを確立する必要がある。本年度は、解析手法として個別要素法に基づく粒状体解析を用い、この手法で岩石の破壊靱性を表現するための検討を行った。その内容を下記に示す。本研究では材料を粒状体によってモデル化した個別要素法を用いた。粒状体解析の特徴は入力パラメータが粒子間のバネ定数と接着力などの微視的パラメータであることである。したがって、岩石の力学定数である弾性係数やボアソン比を入力値とすることはできない。しかしながら、入力パラメータを弾性係数、ボアソン比および破壊靱性値と対応付けることでそれらの値を考慮したモデルの作成が可能となる。そこで、岩石の基本的な力学試験である一軸圧縮試験、三軸圧縮試験、圧裂引張試験のシミュレーションを個別要素法により行った。その結果、個別要素法の入力パラメータと岩石の力学特性である一軸圧縮強度、引張強度、ヤング率、ボアソン比との関係を示した。次に、破壊靭性試験のシミュレーションを検討した。岩石の破壊靭性試験には未だ固有の試験法が確立されていない。したがって本研究では筆者がこれまで行ってきた試験法である、SENRBB試験およびSCB試験の二通りの試験法を採用した。その結果、岩石の破壊靭性の実験データを個別要素法のシミュレーションにより再現することが可能であることを示した。また、破壊靭性試験中の亀裂進展の様子をシミュレーションにより明らかにすることができた。