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頂点作用素代数の有限性に関する研究

頂点作用素代数のオービフォールド模型のC_2有限性と呼ばれる性質について研究し,可換頂点代数の巡回群によるオービフォールド模型がC_2有限性を持つための必要十分条件や2次の置換オービフォールド模型がC_2有限性を持つための必要十分条件を発見した.特に後者についてはC_2有限性を持つヴィラソロ代数に付随する頂点作用素代数はその条件をもつことを証明し,2次の置換オービフォールド模型がC_2有限性を持つことを示した.頂点作用素代数のオービフォールド模型のC_2有限性と呼ばれる性質について研究し,可換頂点代数の巡回群によるオービフォールド模型がC_2有限性を持つための必要十分条件や2次の置換オービフォールド模型がC_2有限性を持つための必要十分条件を発見した.特に後者についてはC_2有限性を持つヴィラソロ代数に付随する頂点作用素代数はその条件をもつことを証明し,2次の置換オービフォールド模型がC_2有限性を持つことを示した.本年度の目的は一元生成の可換頂点代数のオービフォールド模型についてそのC_2有限性について考察することであったが,自己同型群の有限巡回部分群によるオービフォールド模型に対しては,一元生成の場合だけでなく,有限生成の場合にも議論が拡張できることがわかったため,その場合におけるオービフォールド模型のC_2有限性について研究した.この研究によって,この場合には一般にオービフォールド模型のC_2有限性は成立しないことがわかった.またC_2有限性の成り立つための判定条件を見つけた.本年度は頂点作用素代数の可換化についても考察したが,どのように可換化を行っても十分な情報を提供するとは限らない可能性が出てきた.そのため,非可換であることを積極的に用いた方向でも少し研究を進め,その方向でも解決策を見いだすことが期待できるような1つの成果が得られた.本年度は,可換頂点代数のオービフォールド模型について考察し,その成果として,C_2有限な頂点代数の位数の巡回群に関するオービフォールド模型が再びC_2有限となるための必要十分条件を求めた.その研究結果については第21回有限群論草津セミナー及び日本数学会秋季総合分科会において研究発表を行った.今回の研究結果は,前年度求めた位数2の巡回群に関する必要十分条件を一般の素数位数に拡張したものだが,十分に具体例でも判定可能な条件であり,現在のところ最良の判定条件であると思われる.しかし残念ながら更に一般位数の巡回群に関する場合,更なる仮定が必要となり,こちらについては具体例で判定可能な判定条件までたどり着くことができなかった。一方,この研究の過程において,可換頂点代数と頂点作用素代数の可換化の研究のみでは,一般の頂点作用素代数に関しての予想の解決には不十分であると強く感じ,別方向から解決のアイデアを模索した.その際,筑波大学の宮本雅彦教授より,置換軌道体模型のC_2有限性について全く研究されていないとの示唆を頂いた.予想の解決には現在においても十分な手掛かりが見つかっていないため,その手掛かりと方針を見出すために,C_2有限な頂点作用素代数の置換軌道体模型のC_2有限性の証明に取り組んだ.最初に最も基本的な互換に関する証明の考察に着手した.具体的には,Virasoro頂点作用素代数の互換に関する軌道体模型のC_2有限性の証明について考察を開始した.未知の部分が多かったが,これまでの研究成果で用いたアイデア,特に前年度の研究成果で用いたアイデアが,Virasoro代数についても適用できることに気づき,Virasoro代数に関しては軌道体模型のC_2有限性に関する予想が解決できた。本年度は,「頂点作用素代数の有限性の研究」の研究目的である「C_2-有限な単純頂点作用素代数のオービフォールド模型はC_2有限である」という予想の解決への研究実施計画の最終年度である.その最終的な研究成果として置換オービフォールド模型について考察し,「C_2有限な単純頂点作用素代数の2-置換オービフォールド模型はC_2有限性を持つ」ことが証明できた.本結果成果については研究集会「Research into Vertex Operator Algebras, Finite Groups and Combinatorics」において成果発表を行った.本研究結果は,昨年度の研究成果であるVirasoro頂点作用素代数の場合の2-置換オービフォールド模型のC_2-有限性の結果を一般の頂点作用素代数にまで一般化したものであり,本年度に一般の場合に置換オービフォールド模型のC_2-有限性であることを証明するという計画が達成されたこととなる.昨年度に報告したVirasoro頂点作用素代数の場合の研究成果については,Communications in Mathematical Physicsに論文を投稿し,3月に掲載された.本研究の最終的な研究目的である「C_2-有限な頂点作用素代数のオービフォールド模型はC_2有限である」という予想の解決にはまだまだ程遠いが,これまで具体例で個々に肯定的に証明されてきたこの予想に関して,本研究結果は,まだまだ特殊な場合ではあるが,非常に一般的な設定で予想が肯定的に証明できた最初の結果であり,本研究結果もしくはその研究で用いたアイデアは,一般の置換オービフォールド模型に関する予想の肯定的解決,そして一般の有限群に関するオービフォールド模型に関する予想の解決に重要な役割を果たすと考えている.
競争状況下の定量的リスク評価法-リアル・オプションとゲーム理論による事業評価

本研究の目的は,事業評価における意思決定手法として注目されているリアル・オプションに,企業間の競合を考慮するためにゲーム理論を融合させて,事業価値を評価する手法を開発することであった.そのため,本研究グループが前基盤研究時に開発した1期間,2時点のモデルを多期間のモデルに拡張し,"A Numerical Approach for Real Option Values and Equilibrium Strategies ina Duopoly"(査読改編中),"The Investment Game under Uncertainty:An Analysis of Equilibrium Values in the Presence of First or Second Mover Advantage"(発表済)を作成した.また,リアルオプションとゲーム理論を融合することにより生み出された柔軟性の罠という現象に着目し,これに関する詳細な分析を行った研究「競争状況下でのリアルオプションと柔軟性の罠」も発表された.これらの成果は,2005年以降,毎年国際学会(リアルオプション国際学会,Annual Real Options Conference)を中心として,国内外の様々な学会,講演会,セミナーで発表された.さらに,代表者の古川は,全研究分担者と共に2005年8月に岩手県立大学でワークショップ「競合状況下の定量的リスク評価法」を,2006年7月には中央大学でワークショップ「リアル・オプションとゲーム理論」を開催し,研究成果の発表と普及に貢献した.また,2006年に日本リアルオプション学会が設立されると,分担者の渡辺隆裕と今井は,学会・研究会での発表や研究成果の出版と共に運営にも積極的に携わっている。また、分担者の小井田は、意思決定理論の側面からリスク評価のあり方を分析し、研究成果はエコノメトリックソサイエティ・ヨーロピアンミィーティングなど国内外の学会・セミナーなどで発表した。最後に,古川は,国際競争のなかで,海外進出企業の計画に対する応用可能性を探るため,中国の日本企業にインタビューした.また,リアル・オプションの分かりやすい数値例を作成し,2008年に発行の著書に掲載する.本研究の目的は,事業評価における意思決定手法として注目されているリアル・オプションに,企業間の競合を考慮するためにゲーム理論を融合させて,事業価値を評価する手法を開発することであった.そのため,本研究グループが前基盤研究時に開発した1期間,2時点のモデルを多期間のモデルに拡張し,"A Numerical Approach for Real Option Values and Equilibrium Strategies ina Duopoly"(査読改編中),"The Investment Game under Uncertainty:An Analysis of Equilibrium Values in the Presence of First or Second Mover Advantage"(発表済)を作成した.また,リアルオプションとゲーム理論を融合することにより生み出された柔軟性の罠という現象に着目し,これに関する詳細な分析を行った研究「競争状況下でのリアルオプションと柔軟性の罠」も発表された.これらの成果は,2005年以降,毎年国際学会(リアルオプション国際学会,Annual Real Options Conference)を中心として,国内外の様々な学会,講演会,セミナーで発表された.さらに,代表者の古川は,全研究分担者と共に2005年8月に岩手県立大学でワークショップ「競合状況下の定量的リスク評価法」を,2006年7月には中央大学でワークショップ「リアル・オプションとゲーム理論」を開催し,研究成果の発表と普及に貢献した.また,2006年に日本リアルオプション学会が設立されると,分担者の渡辺隆裕と今井は,学会・研究会での発表や研究成果の出版と共に運営にも積極的に携わっている。最後に,古川は,国際競争のなかで,海外進出企業の計画に対する応用可能性を探るため,中国の日本企業にインタビューした.また,リアル・オプションの分かりやすい数値例を作成し,2008年に発行の著書に掲載する.また,8月4日-6日に岩手県立大学において,「競合状況下の定量的リスク評価法-リアル・オプションとゲーム理論による事業評価-」と題したワークショップを行った.ワークショップでは,研究代表者の古川を大会オーガナイザーとし,初日のチュートリアルセッションから,これまでの成果の発表,これからの研究課題とその実現性について,ワークショップ参加者との議論を重ねた.一方,リアル・オプション・アプローチやリアル・オプションとゲーム理論の融合研究の普及に関しても,積極的に取り組む必要があることから,実務家向けのセミナーの講演や本の執筆などをおこなった.本研究では,事業評価も重要なキーワードであるが,わが国でも事業評価には,新しい会社法の成立が大きなインパクトを与えると見られる。そこで,古川は,会社法の成立が企業行動にどのような影響を与えるかをまとめて報告した。本年度研究計画との関連では,(1)リアル・オプションとゲーム理論を統合した2時点モデルに対する論文として,「リアル・オプションとゲーム理論を融合する」が,リアル・オプション学会編として10月に発表され,研究論文「競争状況下でのリアル・オプションと柔軟性の罠」をレフェリーのアドバイスを反映させて10月に再提出した.本研究テーマにおける研究会として,本研究代表者の古川が,7月に中央大学においてワークショップ「リアル・オプションとゲーム理論」を開催した.このワークショップにおいては,研究者全員が報告を行った.テーマと報告者は,(1)「リアル・オプションの概要と最近の研究動向」今井潤一,(2)「ゲーム理論の意義」小井田伸雄,(3)「リアル・オプションの応用:M&Aにおける企業評価」古川浩一,(4)「リアルオプションとゲーム理論:オプションかコミットメントか」渡辺隆裕で,参加者は,学内外合わせて48名であった.

その他の学会発表に関しては,5月に渡辺が日本リアルオプション学会第1回公開研究会において,リアル・オプションとゲーム理論の関連について報告.この内容は,日本リアル・オプション学会の学会機関誌創刊号に掲載.6月にニューヨークで行われた10th Annual International Conference on Real Options,において今井が"Valuing Switching Options by Simulation and an Application to Oil Refinery"のテーマで報告し,2月に名古屋市立大学でのワークショップ「リアル・オプション・アプローチによる新しい経営戦略の可能性」で,今井が「リアル・オプション分析の現状」と題する報告を行った.実務家に対する研究報告としては,渡辺が2月に住友経営テクノロジーフォーラムにおいて,ゲーム理論に関する講演,5月には今井が証券アナリスト協会主催の講演会においてリアル・オプションについての講演を行った.本研究の目的は,事業評価における意思決定手法として注目されているリアル・オプションに,企業問の競合を考慮するためにゲーム理論を融合させて,事業価値を評価する手法を開発することであった.そのため,本研究グループが前基盤研究時に開発した1期間,2時点のモデルを多期間のモデルの拡張を試み,3編の論文を作成した.1つは複占下の状況をモデル化し,意思決定に有益な考えを示すもので,"A Numerical Approach for Real Option Values and Equihbrium Strategies in a Duopoly"というタイトルで投稿し,現在,査読改編中であるが,重要な部分の修正は終わり,若干の表記上の修正を残すのみになっている.第2は,"The Investment Game under Uncertainty:An Analysis of Equilibrium Values in the Presence of First or Second Mover Advantage"という論文で,これはすでに発表済である.
炎症性腸疾患におけるマクロファージ遊走阻止因子の機能解明と新規治療の開発

マクロファージ遊走阻止因子(MIF)は活性Tリンパ球より分泌され遅延型アレルギー反応など細胞性免疫に関与する液性因子として発見され,その後様々な炎症性疾患でMIFの発現が増強し病態の増悪に関与することが解明されてきたタンパクである.炎症性腸疾患におけるMIFは発症や病状の進行において重要な役割を持ち,また治療のターゲットとして注目されている.本研究課題は,ヒトやM工Fノックアウトマウスにおける腸炎発症でのMIFの役割の解析およびMIFのin vitroでの機能を検討し,さらにTヘルパーエピトープMIF-DNAワクチンなど新規治療法を開発することを目的としていた.MIFノックアウトマウスにおいてデキストラン硫酸誘導大腸炎モデル(DSS腸炎モデル)が殆ど発症しない機序として熱ショックタンパクの誘導やケモカイン産生抑制を介することを解明した.さらに炎症性腸疾患のひとつであるヒト潰瘍性大腸炎患者の白血球除去療法のメカニズムにHIFが関与していることも解明した.最近抗体医薬による難治性疾患の治療開発が旺盛であるが医療コストや継続性の部分で問題点も見うけられる.そこで本研究では,能動的抗体誘導を目的としたThエピトープMIFDNAワクチンによって,DSS腸炎モデルでの炎症抑制効果が組織学的,臨床所見,ケモカインおよび接着分子発現亢進の抑制により確認された(論文投稿中).一方,Colitic cancerにおけるMIFの役割についてAzoxymethaneとデキストラン硫酸投与による動物モデルで,MIFノックアウトマウスでは腫瘍産生が著明に抑制されていることも判明した.今後,さらなる腸管炎症や発癌機構におけるMIFの役割解明により治療応用開発はさらに進行していくことが期待される.マクロファージ遊走阻止因子(MIF)は活性Tリンパ球より分泌され遅延型アレルギー反応など細胞性免疫に関与する液性因子として発見され,その後様々な炎症性疾患でMIFの発現が増強し病態の増悪に関与することが解明されてきたタンパクである.炎症性腸疾患におけるMIFは発症や病状の進行において重要な役割を持ち,また治療のターゲットとして注目されている.本研究課題は,ヒトやM工Fノックアウトマウスにおける腸炎発症でのMIFの役割の解析およびMIFのin vitroでの機能を検討し,さらにTヘルパーエピトープMIF-DNAワクチンなど新規治療法を開発することを目的としていた.MIFノックアウトマウスにおいてデキストラン硫酸誘導大腸炎モデル(DSS腸炎モデル)が殆ど発症しない機序として熱ショックタンパクの誘導やケモカイン産生抑制を介することを解明した.さらに炎症性腸疾患のひとつであるヒト潰瘍性大腸炎患者の白血球除去療法のメカニズムにHIFが関与していることも解明した.最近抗体医薬による難治性疾患の治療開発が旺盛であるが医療コストや継続性の部分で問題点も見うけられる.そこで本研究では,能動的抗体誘導を目的としたThエピトープMIFDNAワクチンによって,DSS腸炎モデルでの炎症抑制効果が組織学的,臨床所見,ケモカインおよび接着分子発現亢進の抑制により確認された(論文投稿中).一方,Colitic cancerにおけるMIFの役割についてAzoxymethaneとデキストラン硫酸投与による動物モデルで,MIFノックアウトマウスでは腫瘍産生が著明に抑制されていることも判明した.今後,さらなる腸管炎症や発癌機構におけるMIFの役割解明により治療応用開発はさらに進行していくことが期待される.マクロファージ遊走阻止因子(MIF)は活性Tリンパ球より分泌され遅延型アレルギー反応など細胞性免疫に関与する液性因子として発見され,様々な炎症性疾患でMIFの発現が増強し病態の増悪に関与する因子である.炎症性腸疾患におけるMIFの役割も徐々に証明されてきており,病態形成において重要な役割を持ち、また治療のターゲットとして注目されている。マウスモデル腸炎においては抗MIF抗体投与による炎症の抑制が確認され,MIF活性阻害による治療がヒトでも期待されている。本研究課題は、MIFノックアウトマウスにおける腸炎発症の解析およびMIFのin vitroでの機能を検討し,さらにTヘルパーエピトープMIF-DNAワクチンなど新規治療法を開発することを目的としていた。マクロファージ遊走阻止因子(MIF)は活性Tリンパ球より分泌され遅延型アレルギー反応など細胞性免疫に関与する液性因子として発見され,様々な炎症性疾患でMIFの発現が増強し病態の増悪に関与する因子である.炎症性腸疾患におけるMIFは病態形成において重要な役割を持ち、また治療のターゲットとして注目されている。MIFノックアウトマウスにおいてデキストラン硫酸誘導大腸炎モデル(DSS腸炎モデル)が殆ど発症しない機序としてケモカイン産生抑制を介することを解明した(論文投稿中).さらに潰瘍性大腸炎患者の白血球除去療法のメカニズムにMIFが関与していることも解明した(Ohkawara, et. al. Intern Med, 2007).また、ThエピトープMIFDNAワクチンによるDSS腸炎モデルでの炎症抑制効果が組織学的、臨床所見、ケモカインおよび接着分子発現亢進の抑制により確認された(論文投稿中).一方、Colitic cancerにおけるMIFの役割についてAzoxymethaneとデキストラン硫酸投与による動物モデルで、MIFノックアウトマウスでは腫瘍産生が著明に抑制されていることが解った。本研究により、腸炎におけるMIFの役割解明や治療応用開発は着実に進行していると考えられる。
金属錯体型人工DNAを用いる分子デバイスの構築

近年、原子・分子・分子集合体からマクロな材料に至る構造と機能の階層性の密接な関係が広く認識されるようになり、ボトムアップ型のナノスケールの分子構築の開発が盛んに行われている。しかしながら、ナノサイズの機能性分子を系統的かつ緻密に構築するための良い設計法は見い出されていない。分子機能の発現の場となる骨格構造を目的に合わせて構築できる方法を確立することにより、ミクロとマクロをつなぐ新しい化学が創出されることが期待される。本申請では、遺伝情報を司るDNAのユニークな構造と機能に着目し、金属錯体の新しいナノ集積化法を提案した。DNAは遺伝情報を司る生体高分子であるが、我々はその分子構造を基に新しい機能性分子を創製する研究を行った。核酸塩基を金属配位子に置き換えた人工DNAを化学的に合成し、これを利用して、金属イオンをトリガーとした、二重らせんや三重らせんなどDNAの高次構造の制御を行った。また、この人工DNAは、二重らせんの中心に、「数」と「順序」を制御して金属イオンを配列化する場として優れている。例えば、人工DNAの中心に、磁性を持つ銅イオンを思い通りに15個、一次元的に並べることができた。二重らせん構造の中で銅イオンは平面四配位型をとり、銅-銅間約3.7オングストロームの距離でスタッキングしている。また、銅イオン間には強磁性的な相互作用がみられ、銅イオンの数に応じてスピン量子数が系統的に変化した。これまでの金属イオンの次元集積化の方法はほとんどが結晶化を基本としていたため、金属イオンの数や、複雑な配列構造を制御することは困難であった。我々は、金属錯体型人工DNA中で、定まった数の金属イオンを思い通りに並べることに成功した。本研究は、天然DNAの塩基対形成のドライビングフォースである水素結合を、金属配位結合に置き換えた人工DNAを創製し、遺伝子発現制御や機能性分子構築に展開することを目的とした。本年度は、ピリジンを核酸塩基としてもつ人工ヌクレオシドを数工程で合成し、それらが銀(I)イオンにより塩基対を形成することをNMRや吸収スペクトル法により確認した。これらの塩基対をオリゴヌクレオチドに導入すべくホスホロアミダイト体に誘導し、DNA自動合成機により天然DNAオリゴマーの中央部に一つないし二つ導入することに成功した。それらの構造はMALDI-TOF型質量分析により確認した。紫外可視吸光度法による融解実験により、銀(I)イオンの存在下では、融点が上昇し、二重鎖が熱力学的に安定化されることが明らかとなった。一次元および二次元のNMRにより、オリゴマー中のピリジン型塩基対の形成が確認された。また、銀(I)イオン誘起型塩基対は、T-A-T型の三重鎖の安定性も増強させた。オリゴDNA中の隣接する二つの銀(I)錯体の形成を検討するために、トリエステル法によりピリジン型ジヌクレオチドを合成し、銀(I)二核錯体の生成をNMRおよびESI-TOF型質量分析により確認した。今後、さらに多くのピリジン型ヌクレオチドを天然型DNAオリゴマーに導入し、金属のナノ集積化に向けて研究を進める予定である。分子機能の発現の場となる骨格構造を目的に合わせて構築できる方法を確立することにより、ミク口とマクロをつなぐ新しい化学が創出されることが期待される。

本申請では、遺伝情報を司るDNAのユニークな構造と機能に着目し、金属錯体の新しいナノ集積化法を提案した。DNAは遺伝情報を司る生体高分子であるが、我々はその分子構造を基に新しい機能性分子を創製する研究を行った。核酸塩基を金属配位子に置き換えた人工DNAを化学的に合成し、これを利用して、金属イオンをトリガーとした、二重らせんや三重らせんなどDNAの高次構造の制御を行った。また、この人工DNAは、二重らせんの中心に、「数」と「順序」を制御して金属イオンを配列化する場として優れている。例えば、人工DNAの中心に、磁性を持つ銅イオンを思い通りに15個、一次元的に並べることができた。二重らせん構造の中で銅イオンは平面四配位型をとり、銅-銅間約3.7オングストロームの距離でスタッキングしている。また、銅イオン間には強磁性的な相互作用がみられ、銅イオンの数に応じてスピン量子数が系統的に変化した。これまでの金属イオンの一次元集積化の方法はほとんどが結晶化を基本としていたため、金属イオンの数や、複雑な配列構造を制御することは困難であった。我々は、金属錯体型人工DNA中で、定まった数の金属イオンを思い通りに並べることに成功した。
有機伝導体へのドーピング効果と金属-絶縁体転移

BEDT-TTF(ET)分子からなる二次元伝導層は,多くの有機超伝導体を与えることで有名である。本研究では,この伝導層のキャリア数を系統的に制御できる可能性を有する電荷移動錯体ET-TCNQを対象に金属絶縁体転移と絶縁体相の電子状態の解明を行い,以下の成果を得た。1.温度-圧力平面での電子相図の作成(電気抵抗測定)常圧で330Kに見られる金属絶縁体転移温度は12kbarの圧力を印加することにより約40Kまで降下した。しかしそれ以上の圧力を印加しても,転移温度は減少しなかった。電気抵抗の異方性が小さいため,伝導は主にET層によって担われている。すなわち,電子相図はET層に対応するものである。2.絶縁体相がモット絶縁体であることを見いだした。帯磁率,ESRの測定により,常圧での絶縁体相がモット絶縁体であることが明らかになった。TCNQ鎖はキュリー的な,また,ET層は温度依存性の弱い磁化率を示す。3.TCNQ鎖の反強磁性秩序化の発見T_c=3KでTCNQ一次元鎖が反強磁性に秩序化することを見いだした。従来,TCNQ鎖の低温基底状態はCDWやスピンパイエルス相などの非磁性相しか知られていなかった。TCNQの反強磁性転移の発見は本研究が初めてである。これは,二次元ET層を介した三次元的磁気的相互作用が比較的強いためと解釈されている。ET層の秩序化は明らかになっていないが,ESRの線幅がT35Kで急に広くなることから,この温度で反強磁性転移を示したと考えられる。
酸素ナノバブル水による腎結石形成の抑制機序の解明と予防法の開発

酸素を直径200nm以下のガス核として安定化させた「酸素ナノバブル水」は抗炎症作用をもつ機能水であり、酸素ナノバブルは非常に微細であることから、組織へ効率よく浸透し、低酸素状態を改善する。私たちはその点に着目し、結石モデルラットに酸素ナノバブル水を投与し、腎結石形成を抑制することに成功した。これまでの研究成果をふまえて、本研究では、新しい腎結石予防法の開発を目的として、以下の3つの研究をおこなう。1酸素ナノバブル水の評価、2In vitro・In vivo研究での酸素ナノバブル水による腎結石形成の抑制機序の解明、3酸素ナノバブル水を用いたヒト腎結石予防への臨床応用。
脳動脈瘤破裂に関する計算生体力学的研究

本研究では、コンピュータシミュレーションを用いて、血行力学的因子と血管壁の相互作用により、脳動脈瘤を成長させる計算力学的モデルの構築を目的とする。今年度は、血管壁の変形をより正確に算出するために大変形モデルや経時的モデルなどを検討した。その結果、圧力をサブスッテプで血管壁の変形を応じて微小に増加させるモデルを作成し、それにより進化した脳動脈瘤成長モデルを作成した。また、新たな血行力学的因子を考察するために血管壁の厚さを変更させるモデルを検討した。壁せん断応力に閾値を設定し、その閾値を超える部分は壁の厚さを減少させるモデルを作成し、それにおいて脳動脈瘤の発症および成長について検討した。その結果、血管壁の厚さを減少させることにより、脳動脈瘤が大きくなることが分かった。さらに、血管壁の厚さを減少させるモデルとヤング率を低下させるモデルを結合し、血管壁の厚さとヤング率両方を考慮するモデルを作成した。それにおいて脳動脈瘤の発症および進展について検討した。以上の解析結果から、血行力学的因子を駆動源として、流体力学と固体力学を合わせた脳動脈瘤の早期成長モデルが作成された。しかし、形成した瘤の形状は全て紡錘状で、臨床に見えるくびれを有する嚢状脳動脈瘤と不一致する点もあった。そこで、今後の課題としては、新たな生物学的要因などを考慮し、動脈瘤の成長メカニズムを解明していく必要性が認められた。最後に、以上の結果および前二ヶ年度の研究結果を合わせ、「脳動脈瘤の発症および進展に関する計算力学シミュレーション」を題する博士論文を作成した。1.まず、線形弾性体を仮定した簡単な弾性円管モデルで本研究の実現性を検討した。汎用流体および固体解析ソフト(ANSYS-FLOTRAN)と自分の開発したプログラムを用いて、血管内の流れ、壁せん断応力分布および血管壁の弾性変形を解析した。そこでは、初期状態において血管壁の一部の力学特性が低下していると仮定し、さらに壁せん断応力がある閾値以上になるとヤング率が低下すると仮定して、局所的な材料物性変化による血管形状の変化と、それに伴う血流動態の変化を繰り返す計算を行った。その結果、下流側の瘤の根本付近で壁せん断応力が高くなり、徐々に瘤が成長していくこことがわかった。しかし、直円形状の場合、瘤はあまり大きくならないことがわかった。2.1の結果と比較するために、湾曲したモデルの場合について検討した。(1)湾曲したモデルでは、最初の壁せん断応力分布が不均一になるので、ヤング率の初期分布を与えずに、直接に(閾値=15.01dyne/cm^2)1と同様に計算力学シミュレーションを行い、脳動脈瘤の進展を再現した。これより曲がり部の終端近傍に瘤が発生することが示されたが、実際に観察されるような大きく成長した瘤を再現することができなかった。そこで、瘤の成長に関する仮定を改善し、以下に示すモデルを考えた。(2)壁せん断応力値に応じた血管壁の力学特性の低下がある一定期間持続するモデル。この仮定に基づいて計算を行った結果、持続する時間によって瘤の形状が異なることがわかった。(1)の結果と比べると、壁ヤング率の低下を持続させたモデルでは、瘤の幅がより広く成長した。すなわち、時間的な持続効果により、瘤の幅が広がると考えられる。(3)壁せん断応力値に基づいて血管壁の力学特性が低下するという効果を(空間的に)拡張させるモデル。これより得られた瘤は(1)のモデルとほぼ同じであった。これはモデルの格子数が少ないためと考えられる。(4)脳動脈瘤壁のヤング率が、常に低下することは非現実的だと考え、血行力学的因子に応じて増加させるモデル。この仮定を用いたモデルでは、瘤の形状がより平滑になると考えられ、このことが、実際の瘤の形状を再現するために重要と思われる。これについては現在考察中である。3.以上の解析結果から、血行力学的因子を駆動源として、血管の形状変化とそれに伴う血流動態の変化が繰り返されることにより脳動脈瘤の成長が促進されることがわかった。また、血管壁の力学特性と血行力学的因子の関係によって、瘤の形状が多様化される可能性が示された。今年度は、メッシュ制限を突破するために流体計算ソフトがANSYSからSCRYUに切り替え、二つの湾曲を有する血管モデル(double-curvature model)および分岐管モデル(bifurcation model)を構築し、それらにおいて脳動脈瘤の発症および成長について検討した。その結果、前者においては両湾曲部の中間部分から瘤が発生し、それから紡錘状に進展することがわかった。分岐管モデルにおいては、壁せん断応力の最大値は分岐部付近に分布し、瘤は分岐部付近の娘管から発生し、更に分岐部にわたって成長することを明らかにした。また、壁せん断応力の閾値、レイノルズ数とヤング率の低下率を変化させ、それぞれのパラメータが瘤の成長に与える影響を調べた。その結果、壁せん断応力の閾値が低下する或いはレイノルズ数が増加することより、動脈瘤が大きくなることがわかった。以上の解析結果から、血行力学的因子を駆動源として、血管の形状変化とそれに伴う血流動態の変化が繰り返されることにより脳動脈瘤の成長が促進されることがわかった。

しかし、形成した瘤の形は全て,紡錘状で、臨床に見えるくびれを有する嚢状脳動脈瘤と一致しない点もあった。そこで、今後の課題としては、血行力学的因子に応じて変化する血管壁の成長や生物学的要因などを考慮し、動脈瘤の成長のメカニズムを解明していく必要性が認められた。本研究では、コンピュータシミュレーションを用いて、血行力学的因子と血管壁の相互作用により、脳動脈瘤を成長させる計算力学的モデルの構築を目的とする。今年度は、血管壁の変形をより正確に算出するために大変形モデルや経時的モデルなどを検討した。その結果、圧力をサブスッテプで血管壁の変形を応じて微小に増加させるモデルを作成し、それにより進化した脳動脈瘤成長モデルを作成した。また、新たな血行力学的因子を考察するために血管壁の厚さを変更させるモデルを検討した。壁せん断応力に閾値を設定し、その閾値を超える部分は壁の厚さを減少させるモデルを作成し、それにおいて脳動脈瘤の発症および成長について検討した。その結果、血管壁の厚さを減少させることにより、脳動脈瘤が大きくなることが分かった。さらに、血管壁の厚さを減少させるモデルとヤング率を低下させるモデルを結合し、血管壁の厚さとヤング率両方を考慮するモデルを作成した。それにおいて脳動脈瘤の発症および進展について検討した。以上の解析結果から、血行力学的因子を駆動源として、流体力学と固体力学を合わせた脳動脈瘤の早期成長モデルが作成された。しかし、形成した瘤の形状は全て紡錘状で、臨床に見えるくびれを有する嚢状脳動脈瘤と不一致する点もあった。そこで、今後の課題としては、新たな生物学的要因などを考慮し、動脈瘤の成長メカニズムを解明していく必要性が認められた。最後に、以上の結果および前二ヶ年度の研究結果を合わせ、「脳動脈瘤の発症および進展に関する計算力学シミュレーション」を題する博士論文を作成した。
強誘電体単結晶の作製と光機能素子への応用

タングステンブロンズK_3Li_2Nb_5O_<15>系単結晶を,原料組成0.342K_2O-0.175Li_2O-0.483Nb_2O_5(融液A)と0.348K_2O-0.187Li_2O-0.465Nb_2O_5(融液B)を用いて育成した.非コングルエント融液なので,引き上げ速度は2-3mm/hにした.底からクラック発生のないように結晶末尾を絞り込んでから融液から切り離さなければならない.それぞれの融液から育成されたA結晶とB結晶の組成を,化学分析と電気特性で判断した結果,前者は0.31K_2O-0.14Li_2O-0.55Nb_2O_5となり,後者は0.315K_2O-0.15Li_2O-0.535Nb_2O_5となっている.A結晶のキュリー温度は約370°C,電気光学定数r^T_<33>は35±pm/Vであり,B結晶のキュリー温度は約436°C,吸収端は約376nm,420-800nm範囲内の吸収係数は0.3cm^<-1>以下,電気光学定数r^T_<33>は66±5pm/V,r^T_<31>は8±2pm/V,r^T_<42>は87±5pm/V,(すべてλ=633nm),非線形光学定数d_<31>≒1.3d^<LN>_<31>(λ=1064nm)である.B結晶の屈折率を最小偏角法で測り,常光線のn_oと異常光線のn_eともセルマイヤーの分散式によくフィットした.n_oはあまり温度に依存しないが,n_eは温度上昇に伴い大きくなる.屈折率からこの結晶は室温での第二高調波発生(SHG)の限界波長は461nmであり,425nmのSHGには,Nbが52mol%になるまで組成の調整が必要である.本研究では,約300gの融液から育成された15gの単結晶の組成ずれを調べたところ,わずか0.5mol%程度だと判明された.SHG実験結果により,6cm長の単結晶に対して,組成ずれは0.01mol%以下が望まれる.そこで,現有の引き上げ装置を連続チャージ装置に改造し,育成中に固化された結晶の分に相当する原料を連続的に投入することにより,融液の組成がキ-プできた.この方法で育成された単結晶は,組成のずれがあまりない.タングステンブロンズK_3Li_2Nb_5O_<15>系単結晶を,原料組成0.342K_2O-0.175Li_2O-0.483Nb_2O_5(融液A)と0.348K_2O-0.187Li_2O-0.465Nb_2O_5(融液B)を用いて育成した.非コングルエント融液なので,引き上げ速度は2-3mm/hにした.底からクラック発生のないように結晶末尾を絞り込んでから融液から切り離さなければならない.それぞれの融液から育成されたA結晶とB結晶の組成を,化学分析と電気特性で判断した結果,前者は0.31K_2O-0.14Li_2O-0.55Nb_2O_5となり,後者は0.315K_2O-0.15Li_2O-0.535Nb_2O_5となっている.A結晶のキュリー温度は約370°C,電気光学定数r^T_<33>は35±pm/Vであり,B結晶のキュリー温度は約436°C,吸収端は約376nm,420-800nm範囲内の吸収係数は0.3cm^<-1>以下,電気光学定数r^T_<33>は66±5pm/V,r^T_<31>は8±2pm/V,r^T_<42>は87±5pm/V,(すべてλ=633nm),非線形光学定数d_<31>≒1.3d^<LN>_<31>(λ=1064nm)である.B結晶の屈折率を最小偏角法で測り,常光線のn_oと異常光線のn_eともセルマイヤーの分散式によくフィットした.n_oはあまり温度に依存しないが,n_eは温度上昇に伴い大きくなる.屈折率からこの結晶は室温での第二高調波発生(SHG)の限界波長は461nmであり,425nmのSHGには,Nbが52mol%になるまで組成の調整が必要である.本研究では,約300gの融液から育成された15gの単結晶の組成ずれを調べたところ,わずか0.5mol%程度だと判明された.SHG実験結果により,6cm長の単結晶に対して,組成ずれは0.01mol%以下が望まれる.そこで,現有の引き上げ装置を連続チャージ装置に改造し,育成中に固化された結晶の分に相当する原料を連続的に投入することにより,融液の組成がキ-プできた.

この方法で育成された単結晶は,組成のずれがあまりない.タングステンブロンズK_3L_<12>Nb_5O_<15>系単結晶を,原料組成0.342K_2O-0.175L_<12>O-0.483Nb_2O_5(融液A)と0.348K_2O-0.178L_<12>O-0.465Nb_2O_5(融液B)を用いて育成した.非コングルエント融液なので,引き上げ速度は2-3mm/hにした.良い結晶を作るためには次の要点にも注意が必要である:(1)種付けの際に種を融液に十分になじませること;(2)一度細くしぼるネッキングダウンのこと;(3)ゆっくりと結晶肩部を生成すること;(4)最後に結晶末尾を絞り込んでから融液から切り離すことである.上記の条件で,10g程度のクラックフリーの単結晶は育成されたが,一部の結晶には解離しやすいc面に少しクラックが入っている.融液Aと融液Bからそれぞれ育成されたA単結晶とB単結晶の組成を,化学分析と電気特性で判断した結果,前者は0.31K_2O-0.14L_<12>O-0.55Nb_2O_5となり,後者は0.315K_2O-0.15L_<12>O-0.535Nb_2O_5となっている.A単結晶のキュリー温度は約370°C,電気光学定数r^T_<33>は35±5×10^<-12>m/Vであり,B単結晶のキュリー温度は約436°C,電気光学定数r^T_<33>は66±5×10^<-12>m/V,r^T_<13>は約8×10^<-12>m/Vである.本研究では100mlの坩堝を用い,約300gの原料融液から10g程度の単結晶を育成したので,一個の単結晶内には約0.002molの組成ずれが相図から推定される.そうすると,キュリー温度は約10°C程高温側へシフトしていき,電気光学定数にも影響がでると考えられる.従って,連続チャージ法を用いる必要がある.実験に必要な二重坩堝がすでに用意し,次年度に連像チャージ法で結晶育成を行う予定である.また第二高調波発生についての研究もこれから行う予定である.引き続きタングステンブロンズK_3Li_2Nb_5O_<15>(KLN)系単結晶の育成を行った.組成0.315K_2O-0.15Li_2O-0.535Nb_2O_5の結晶の吸収端は約376nm,光透過率から求めた吸収係数は,420-800nmの範囲内に0.3cm^<-1>以下,410nmに0.5cm^<-1>,400nmに1cm^<-1>である.同結晶において25°C,60°Cと100°Cでの可視領域の(複)屈折率を最小偏角法で測った.常光線のn_0と異常光線のn_eともセルマイヤーの分散式によくフィットしている.n_0はあまり温度に依存しないが,n_eは温度上昇に伴い大きくなる(450nmでは,25°Cの2.234から100°Cの2.242に変化した).屈折率分散からこの結晶は室温で461nmより長波長の第二高調波(SHG)しか得られないことが分かった.850nmの半導体レーザを425nmの青いSHG光を出すには,Nbが52mol%になるまで組成の調整が必要である.SHG実験にはNd:YAGレーザ(1064nm)を使用し,532nmの緑光が検出された.位相整合角の実測値は68°であり,計測値の63°から5°ずれている.これは,試料の組成ずれ及び局在的に温度上昇により屈折率が変化し,位相整合角がずれたと考えられる.標準試料のLiNbO_3の非線形光学常数d^<LN>_<31>と比較すると,KLNのd_<31>が約1.3倍大きい.非コングルエント融液からの育成なので,育成中に融液組成が変化し,結晶の組成ずれが生じる.本研究では,約300gの融液から育成された15gの単結晶の組成ずれを調べたところ,わずか0.5mol%程度だと判明された.しかし,SHG実験結果から,6cm長の単結晶に対して,組成ずれが0.01mol%以下でなければならないことが分かった.そこで,現在の引き上げ装置を連続チャージ装置に改造した.育成中に固化された結晶の分に相当する原料を連続的に投入し,融液の組成がキ-プできた.この方法で育成された単結晶は,組成のずれがあまりないことが分かった.
イタリア・ルネサンスにおける古代異教的慣習の残存をめぐる歴史人類学的研究

本研究は、ルネサンスの図像文化における古代異教的慣習の残存を、以下の三つの事例に即して、歴史人類学的観点から考察した。(1)古代異教の慣習や民間信仰を基層とするルネサンス期の終末論的預言や奇蹟の言説と図像、(2)ルネサンスの肖像史にみる古代異教の「祖先の像」「像による葬儀」「コンセクラティオ」の残存、(3)ルネサンスの像文化における奉納像(エクス・ヴォート)の地位。いずれの成果も論文として発表するとともに、出版を予定している著書の一部にて公開する。本研究は、ルネサンスのイメージ文化における古代異教の慣習の残存を、終末論的預言や奇蹟のイメージ、葬祭用肖像、奉納像という三つの事例に即して考察することを目的としている。本年度は主に、これらの事例を扱うための基礎的資料(一次資料、二時資料)を収集し、考察の基盤となる方法論を検討した。三月に実施した海外調査では、フィレンツェの古文書館等に残る一次資料にあたり、サンティッシマ・アンヌンツィアータ聖堂等に由来する奉納像の慣習や、メディチ家の葬祭肖像にまつわる文献の収集にあたった。資料収集については、今後も引き続き、フェッラーラ、マントヴァなどでも継続していく予定である。方法論としては、アガンベン、ギンズブルク、カントローヴィッチ、ギージーなどの基本的な研究の解読を進めるとともに、ジョルジュ・ディディ=ユベルマンのヴァールブルク論『残存するイメージ』の翻訳を手がけ、人文書院より出版した。終末論的預言の普及と、そこでのイメージの地位については、ヴァラッロのサクロ・モンテ創設に多大な貢献をしたフランチェスコ厳修会士ベルナルディーノ・カイーミの構想を残存資料から再構成し、危機的状況で求められたイメージの一形態を考察し、紀要論文にまとめた。そこではとくに、魂の救済を祈念して実践された「心の巡礼」とイメージの関わりに目を向け、さらに「場」と「イメージ」による古来の記憶術を援用したサクロ・モンテの初期構造を浮き彫りにした。これと関連して、ルネサンス文化における記憶術の実践と、そこでのイメージの地位を解明したリーナ・ボルツォーニの『記憶の小部屋』の翻訳も手がけ、2006年度には出版する予定である。本年度は、所属機関より半年のサバティカルを許可され、平成18年4月から9月にかけてイタリアに滞在し、おもに、終末論的預言にまつわる言説・図像両面の一次資料の収集を集中的に行った。残存率のきわめて低い民衆向けの預言本から、知的な人文主義的サークルに流行した占星術書や暦書まで、さまざまなレベルの預言集を収集し、その伝達経路についても調査した。さらに、やはり非常に希少な図像資料についても、預言本の挿絵からちらし絵まで多岐にわたって収集した。また、各地に残る当時の日記や地方史を解読し、同時代の心的反応の多様なレベルについても考察を進めてきた。今後、これらの資料をさらに解読しながら、ルネサンスの終末論的預言文化におけるイメージの地位について、一冊にまとめ出版する予定である。さらに今年度は、ルネサンス期の中産階級の出産儀礼に登場する出産盆やマジョリカ陶器、人形を、古来の「視覚的伝染病」という信念と関連づけ、イメージのもつ呪術的力について考察し、論文にまとめた。そこでは、婚礼や出産儀礼において好まれたイメージ(「健全な幼児」)と禁忌とされたイメージ(「怪物」)との相反関係のなかに、ひとえに出産への不安や祈願という次元にとどまらない当時の集団的心性を解読した。また、近代以前の芸術作品への修復的介入のあり方を、イメージの力の「活性化/無効化」という視点から考察し、現代の保存修復とは異なる介入のあり方を浮彫し、論文にまとめた。いずれの研究も、歴史人類学的にイメージの力や地位を考察する本科研の目的に即したものであり、その成果はともに2007年に刊行される予定である。本研究は、ルネサンスのイメージ文化における古代異教的要素の残存を、終末論的予言や奇蹟のイメージ、葬祭儀礼における肖像、そして奉納像という三つの事例に即して、歴史人類学的に考察することを目的としている。今年度は、とくに十五世紀末から十六世紀初頭にイタリアをはじめヨーロッパ各地に広まった予言のいくっかの側面に注目し、一冊の著書にまとめるべく執筆を進めた。とくに、予言的「徴候」として解読された「怪物」の図像、田園に出没する「聖母」の幻視、そして十六世紀末に断片的に予言文化が再燃する事例として、ヴェネツィアのサン・マルコ大聖堂モザイクに隠されたフィオーレのヨアキム他の予言とその解釈について、研究・執筆を進めた。この成果は、平成20年度に著作および論文にまとめる予定である。

さらに今年度は、キリストのイメージを歴史人類学的に研究している点で、本研究とも密接に関わるゲアハルト・ヴォルフ氏(フィレンツェ、ドイツ美術史研究所所長)の以下の二論文、およびアントニオ・ナターリ氏(ウフィツィ美術館館長)の論文の翻訳も形にした。・ゲアハルト・ヴォルフ「聖遺物、聖像、聖地-キリスト教文化における生者と死者、天と地のコンタクト・ゾーン」(『文化交流研究』東京大学文学部次世代人文学開発センター研究紀要、第20号、2007年、pp.61-94.)・ゲアハルト・ヴォルフ「真のイメージービザンティウムから西方までのキリストの顔」(『AUBE-比較藝術学』淡交社、2008年、pp.90-115。)・アントニオ・ナターリ「レオナルドの時代のヴェロッキオ工房におけるペルジーノーレオナルドの《受胎告知》を中心に-」(『文化交流研究』東京大学文学部次世代人文学開発センター研究紀要、第21号、2008年、pp.69-94.)本研究は、ルネサンスの図像文化における古代異教的要素の残存を、1.終末論的予言や奇蹟2.古代異教の「祖先の像」「像による葬儀」の残存3.奉納像という3つの事例に即して歴史人類学的に考察を試みた。1.イタリア戦争や宗教改革にイタリアが苦しんだ時期、各地で誕生が報じられた「怪物」に予言的「徴候」をみる態度がいかに流行したか、怪物の形態学に寓意像や記憶術的イメージの伝統がいかに影響を及ぼしたかを考察し、論文とした。古代の預言文化に鼓舞された高い文化的階層が、民衆的想像力に由来するかに見える文化的要素をいかにブリコラージュしプロパガンダ的言語として利用したかを考察した。さらに、奇蹟像とその「力」のコントロールという視点から、ルネサンス期の修復的介入が果たした機能について、ネーリ・ディ・ビッチの工房記録をもとに考察し、論文とした。2.ルネサンス肖像史のなかでも、とくに対象の痕跡に由来するインデックス的肖像に目を向け、その地位と機能を再考した。とくに、古代の「祖先の像imagines maiorum」、「像による葬儀funusimaginarium」、「皇帝神格化consecratio」など、死者の「分身」たる肖像の周りで繰り広げられた儀礼がルネサンスにいかに残存したのかを調べ、カントーロヴィチが中世末以降イングランドやフランスで展開した国王の「像による葬儀」をめぐって提起した「王の二つの身体」という理論も参照しながら、死者を代理表象したり、その身体を二重化する肖像の機能を考察した。さらに、肖像による栄光化と名誉毀損、称揚と処刑、記憶の形成と抹消など、可塑的に機能が反転する側面にも注目し、生身の身体に対する肖像の身体の意味を再考した。3.研究成果の一部は、「田園の聖母」にまつわる論文のなかで論じるとともに、2.と合わせて、出版を予定している著書の一部として現在執筆を進めている。
有毒ガスのプッシュプル完全局排方式に関する基礎研究

本研究は、アーク溶接ヒュームなどの有害ガスを局所的に完全に捕集でき、しかもエネルギー消費量をできるだけ少なくするようなプッシュプル局排装置を開発するための研究である。本年度はこれまで行ってきた予備実験結果をもとにまず、プッシュプル流れが2次元的になるように実験装置を改善した。次に、噴流の空気量と吸い込み空気量を適当に与えたとき、2次元噴流の周囲から誘引される空気量について考察した。そして、噴流の空気が外部へ漏れることなく、完全にフードに吸い込まれる遮断限界流量比について、流れの可視化により実験的に考察した。次に噴流の下方から、アーク溶接ヒュームを模擬するために作製したジェット発生装置からジェットを発生させ、これを可視化し、これが完全に吸い込まれる「漏れ限界流量比」について考察した。プッシュプル乱流噴流の流れ構造に関しては、噴き出し口から吸い込み口に至る各位置において、平均速度分布と相対乱れ強度を熱線風速計で計測した。両者の特性を考察した結果、噴き出しノズルに近い領域と吸い込みフードに近い領域には明らかな相違が見られる。噴き出しノズルに近い領域では、平均速度分布が下流方向ヘトップハット型分布からガウス分布形状へと変化してゆき、相対乱れ強度が下流方向へ増加してゆくとともに、ピーク値が半値幅位置から半値幅の0.75倍にあたる位置まで変化する。これは静止空気中に噴出する2次元噴流に関する従来の結果とほぼ一致する。一方、吸い込みフード近傍の平均速度分布は、半値幅よりも内側の領域ではほぼガウス分布になっているが、半値幅よりも外側の領域では噴流周辺部のポテンシャル流の影響が明らかに現れ、ある程度の大きさを持った分布になっている。吸い込みフード近傍の乱れ強度の分布は、噴流中央部ではほぼ一定であるが、吸い込み口よりも外側では緩やかに減少する。これらの結果を日本機械学会関東支部第13期講演会において「プッシュプル局排装置における漏れ限界流量比」及び「プッシュプル完全局排方式における平面噴流の乱流構造」と題した2編の論文として発表した。本研究は、アーク溶接ヒュームなどの有害ガスを局所的に完全に捕集でき、しかもエネルギー消費量ができるだけ少なくてすむようなプッシュプル局排装置を開発するための研究である。これまで行った予備実験を元にあらたに設計した2次元プッシュプルフードを備えた実験装置を製作した。まずはじめに、噴流の空気量と吸い込み空気量を適当に与えたとき、2次元噴流の周囲から誘引される空気量がどのような量になるかについて考察した。そして、噴流の空気が外部へ漏れることなく、完全にフードに吸い込まれる漏れ限界流量比(誘引風量/噴出し空気量)について実験的に明らかにした。その結果、漏れ限界流量比は吸い込み空気量が増大するにつれて、ある値から急激に増すことがわかった。次に、吸い込み空気量が0の場合について、2次元噴流の速度分布、その最大値の下流方向への変化、および速度変動の流れ方向成分の実効値分布を測定した。また、吸い込みがあるときの上記のそれぞれについても測定を行った。その結果、噴流中心面上における速度分布の最大値の下流方向変化は、2次元噴流の場合における下流方向への減少よりも一層早く起こり、吸い込みのない場合よりも減少が大きくなることが明らかになった。これはプッシュプル流れの方が、2次元噴流よりもエントレインメント量が増大するために生じる現象ではないかと考えられる。この傾向が速度分布と乱れの実効値分布においても明らかになった。

これよりプッシュプル流れにおける噴流構造は、運動量輸送や乱流エネルギー輸送の点において従来明らかにされてきた2次元噴流の乱流構造と比較し明らかな相違のある事が知られる。本研究は、アーク溶接ヒュームなどの有害ガスを局所的に完全に捕集でき、しかもエネルギー消費量をできるだけ少なくするようなプッシュプル局排装置を開発するための研究である。本年度はこれまで行ってきた予備実験結果をもとにまず、プッシュプル流れが2次元的になるように実験装置を改善した。次に、噴流の空気量と吸い込み空気量を適当に与えたとき、2次元噴流の周囲から誘引される空気量について考察した。そして、噴流の空気が外部へ漏れることなく、完全にフードに吸い込まれる遮断限界流量比について、流れの可視化により実験的に考察した。次に噴流の下方から、アーク溶接ヒュームを模擬するために作製したジェット発生装置からジェットを発生させ、これを可視化し、これが完全に吸い込まれる「漏れ限界流量比」について考察した。プッシュプル乱流噴流の流れ構造に関しては、噴き出し口から吸い込み口に至る各位置において、平均速度分布と相対乱れ強度を熱線風速計で計測した。両者の特性を考察した結果、噴き出しノズルに近い領域と吸い込みフードに近い領域には明らかな相違が見られる。噴き出しノズルに近い領域では、平均速度分布が下流方向ヘトップハット型分布からガウス分布形状へと変化してゆき、相対乱れ強度が下流方向へ増加してゆくとともに、ピーク値が半値幅位置から半値幅の0.75倍にあたる位置まで変化する。これは静止空気中に噴出する2次元噴流に関する従来の結果とほぼ一致する。一方、吸い込みフード近傍の平均速度分布は、半値幅よりも内側の領域ではほぼガウス分布になっているが、半値幅よりも外側の領域では噴流周辺部のポテンシャル流の影響が明らかに現れ、ある程度の大きさを持った分布になっている。吸い込みフード近傍の乱れ強度の分布は、噴流中央部ではほぼ一定であるが、吸い込み口よりも外側では緩やかに減少する。これらの結果を日本機械学会関東支部第13期講演会において「プッシュプル局排装置における漏れ限界流量比」及び「プッシュプル完全局排方式における平面噴流の乱流構造」と題した2編の論文として発表した。