hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
TVカメラを用いた簡易な変位・ひずみ自動計測装置の開発

本研究は、変形する物体の変形前後をTVカメラ等で撮影し、それをコンピュータに取り込んで、画像相関法により、二次元の変位・ひずみを簡易に自動計測するシステムの開発である。本方法によると、変形を受ける測定対象物をマーキング等何も処置することなく、単にTVカメラやマイクロスコープを設置し直接撮影するだけで、任意形状の変形を非接触にてオンライン計測が瞬時にできる。ここで、用いるカメラのタイプにより、大変形の計測から、微視的領域の計測まで対応が可能である。特に本方法の利点は、測定物に何ら測定のための処置をする必要がないことと、また測定物に接触することなく測定ができる点で、従来の測定法に比べ、変形計測が簡易になる。本研究は、変形前後の画像を比較し、画像相関法にて変位を求めるプログラムの開発が主であり、変形前後の画像から画像相関法によりその変形を測定するプログラムを、Visual-Cにて作成した。一般に変形前後では、形状や模様が全く同じにならないため、変形前後の類似点を探索しなければならない。大きく変形した後では、その探索は不可能なため、変形途中の画像を随時取り込み、段階的に変形を追跡して逐次ひずみを計算するとともに、累積ひずみを計算し、最終的には変形の最初と最後のひずみを累積ひずみにて求める。なお、データ処理量が膨大なため、より速く計算処理ができる工夫を行った。本方法を用いて、金属の引張りやねじりの塑性変形時における微視的変形観察を行い、変形の特性と材質の組織分布との関係を調べ、有意な知見が得られ、国内外の学術誌に公表した。本研究は、変形する物体をTVカメラ等で撮影し、それをコンピュータに取り込んで、画像相関法により、二次元の変位・ひずみを簡易に自動計測するシステムの開発である。本研究では、変形前後の画像を比較し、画像相関法にて変位を求めるプログラムの開発が主となる。これまでの予備的研究で、微視的変形前後の写真をスキャナでパソコンに取り込み、画像相関法によりその変形を測定するプログラムの基本部分はできていた。しかし、実用化に向けてさらに改善、改良を要し、今回以下のプログラム開発を行った。(1)切欠き部を含む形状の計測...穴を含む板のように、切欠き部があると読み込んだ画像の中に、全く変形しない領域があり、これまでのプログラムでは対応できていなかった。そこで、最初に穴等の切欠き部を正しく認識して画像相関の対象から除外するプログラムを作成し、切欠き部が含まれても計測が問題なく処理できるようにした。(2)操作性の向上...使い勝手のよいソフトとするため、画像の保存と呼び出し、画像のMemoryDCへの登録、結果表示の工夫等各種の改善を行った。一方、今回映像を取り込む装置として、マイクロスコープを購入してパソコンに接続し、変形中の物体の映像をリアルタイムで計測できるようにした。マイクロスコープは、焦点深度が深いため、300倍程度に拡大した画像で変形後も十分鮮明な画像が取り込め、ゴムを用いた引張り試験の測定で、その微視的変形の計測が数十%の大変形でも可能であることが確認できた。測定に関して、基礎的な部分の開発はある程度できあがったが、実用化に向けてまだ改善する点は多数あり、これからのさらなる研究が必要である。

昨年までの研究で、変形前後の画像から画像相関法によりその変形を測定するプログラムの基本部分はほぼできあがった.今回は、実用化に向けて特に操作性および結果表示の面で,以下のプログラムの改善改良および実験を行った。また,その成果についていくつか論文として発表した.(1)これまではSDIによる単一ウインドウのプログラムで作成していたが,これをMDIあるいはダイアログボックスによる,複数ウインドウの処理ができるプログラムに作り替えた.(2)測定設定の基本となるメッシュの設定を,アプリケーション上でダイアログボックスにてできるようにした.(3)測定結果の表不として,ひずみ分布図,等値線およびひずみ分布の3D表示をそれぞれ作成した.(4)測定結果のデータ保存を,データベースソフトの[Excel]で使用できるようにした.(5)金属材料の平滑丸棒材と小穴を有する板材の引張り試験を行い,マイクロスコープによる変形中の撮影からひずみ計測を行い,本方法が十分実用できることを確認した.本研究は、変形する物体の変形前後をTVカメラ等で撮影し、それをコンピュータに取り込んで、画像相関法により、二次元の変位・ひずみを簡易に自動計測するシステムの開発である。本方法によると、変形を受ける測定対象物をマーキング等何も処置することなく、単にTVカメラやマイクロスコープを設置し直接撮影するだけで、任意形状の変形を非接触にてオンライン計測が瞬時にできる。ここで、用いるカメラのタイプにより、大変形の計測から、微視的領域の計測まで対応が可能である。特に本方法の利点は、測定物に何ら測定のための処置をする必要がないことと、また測定物に接触することなく測定ができる点で、従来の測定法に比べ、変形計測が簡易になる本研究では、変形前後の画像を比較し、画像相関法にて変位を求めるプログラムの開発が主となり、昨年までの研究で、変形前後の画像から画像相関法によりその変形を測定するプログラムがほぼできあがった.今回は、それを用いて各種計測を実施し、実用化に向けた操作性および測定精度向上のプログラムの改善改良および実験を行った。また,今回はその成果発表に取り組み、中国と韓国の国際会議で2件の発表を行うとともに、英国の論文誌へ1編投稿し掲載された。特に、本方法を用いた金属材料の微視的変形の計測結果については、大変興味深い結果が得られ、圧延材の変形の状況が、定量的評価により明らかになった。
咀嚼運動時の下顎と下顔面皮膚の時系列運動解析

ステレオグラフを用いて、咀嚼時、下顔面の多点時系列測定を行い、以下の結果を得た。下顎運動から得られたデータと下顔面皮膚上の運動データの相関を求めたところ、第1主成分(0.98)と第3主成分(0.82)に有意な相関が得られた。したがって、ガム咀嚼に伴って運動する皮膚表面の運動は第2主成分を解析することは正当である。咀嚼運動時の下顔面皮膚上15測定点に加え、下顎中切歯に付着した測定点の合計16測定点の3次元計測を行い、時間的安定性を評価した。被験者は正常天然歯列者15名とし、十分軟化したガムを咀嚼中の5秒間、150フレームを解析の対象とした。この150フレームから120の連続する30フレームを取り出し、主成分分析を行い、第1主成分、第2主成分および第3主成分の寄与率、サイクルタイムの変動を調べた。寄与率の変動は、第1主成分において4.47%、第2主成分では9.74%となった。またサイクルタイムの変動は、第1主成分において6.02%、また第2主成分では7.38%であり、これらの結果から主成分の時間的安定性が明らかとなった。健常有歯顎者の第1主成分が時間的に安定であることは、これまでの咀嚼運動に関する研究からも明らかであった。しかし、皮膚の運動を表現している第2主成分の時間的安定性はこれまでの研究では明らかになっておらず、本研究の結果からこのパラメーターの利用によって顎機能異常を評価しうることが明らかとなった。健常有歯顎者の咀嚼運動時における下顔面皮膚上の動態傾向は、左右の咀嚼で鏡像関係を示すことが分かった.つまり,習慣性咀嚼側が存在しても顎口腔系が正常であれば、左右の咀嚼で下顔面皮膚上の運動巧緻性は同等であることが示唆された。したがって、顎口腔系の正常な被験者をコントロールとする研究において、習慣性咀嚼側を規定しないでデータの採取が可能であることを証明した。研究代表者らが開発した3次元多点時系列解析システムの画像から測定点を認識させる作業に時間がかかる点を改善するため、画像入力ボードを変更するとともにプログラムの変更を行った。咀嚼運動時の下顔面皮膚上15測定点に加え、下顎中切歯に付着した測定点の合計16測定点の3次元計測を行った。48次元の解析を行い、主成分分析を行った結果、これらの運動は3次元の主成分で表現できた。このことは、下顔面皮膚上の運動に下顎の運動成分を加えても、主成分の次元に変化がないことを示している。さらに、下顎運動から得られたデータと下顔面皮膚上の運動データの相関を求めたところ、第1主成分(0.98)と第3成分(0. 82)に有意な相関が得られた。したがって、ガム咀嚼に伴って運動する皮膚表面の運動は第2主成分を解析することによって理解できることとなる。今後、純粋な軟組織の運動を区分した結果が機能障害の判定に利用できるかどうかを検討する予定である。

咀嚼時に生じる下顔面皮膚上の運動から咀嚼の巧緻性を運動論的に判断することが可能となれば、機能分析の基準となる健常者の運動データベースを作成し、これらのデータの蓄積によって顎口腔機能異常の症状と運動異常の関連を検索し、診断の助けとすることを考えている。前年度、研究代表者らが開発した3次元多点時系列解析システムに改良を加え、今年度の研究結果を報告してきたが、今年度さらにUnixからWindowsへの変換、および測定点を黒点から白点の輝度の認識に改善した。これによって、黒点を認識する作業に比較してよりリアルタイムに計算できるようになった。咀嚼運動時の下顔面皮膚上15測定点に加え、下顎中切歯に付着した測定点の合計16測定点の3次元計測を行い、時間的安定性を評価した。被験者は正常天然歯列者15名とし、十分軟化したガムを咀嚼中の5秒間、150フレームを解析の対象とした。この150フレームから120の連続する30フレームを取り出し、主成分分析を行い、第1主成分、第2主成分および第3主成分の寄与率、サイクルタイムの変動を調べた。寄与率の変動は、第1主成分において4.47%、第2主成分では9.74%となった。またサイクルタイムの変動は、第1主成分において6.02%、また第2主成分では7.38%であり、これらの結果から主成分の時間的安定性が明らかとなった。健常有歯顎者の第1主成分が時間的に安定であることは、これまでの咀嚼運動に関する研究からも明らかであった。しかし、皮膚の運動を表現している第2主成分の時間的安定性はこれまでの研究では明らかになっておらず、本研究の結果からこのパラメーターの利用によって顎機能異常を評価しうることが明らかとなった。今後、咀嚼時に生じる下顔面皮膚上の運動から咀嚼の巧緻性を指標として、機能分析の基準となる健常者の運動データベースを作成し、これらのデータの蓄積によって顎口腔機能異常の症状と運動異常の関連を検索し、診断の助けとすることを考えている。咀嚼運動の解析を行う被験者には、習慣性咀嚼側での咀嚼を指示してデータの採取を行うことがほとんどである。しかし、顎口腔系が正常であれば、明確な主咀嚼側が存在したとしても左右差は生じないはずである。このことに関する研究はほとんどなく、運動の巧緻性を機能評価に利用する上で確認しておく必要がある。そこで、顎口腔系に特に異常が認められない健常有歯顎者10名を選択した。解析は、被験者毎に左右の咀嚼で各々行った。まず,得られた3次元時系列データを測定点毎に咀嚼ストロークに分割し,各測定点の咀嚼周期を求めた。次に,咀嚼運動時における各測定点の類似性を評価するために,各測定点間の規格化された咀嚼経路の2乗誤差と差分ベクトルの大きさを算出した。各測定点間の2乗誤差と差分ベクトルの大きさの最大・最小値の有意差検定には,ウイルコクソン順位和検定を行った。その結果、1.下顔面皮膚上の測定点と下顎中切歯測定点の咀嚼周期は、同じ周期で安定していたことから、左右ともに巧緻性は高かった。2.各測定点間の規格化された咀嚼経路の最小2乗誤差平均値から、各測定点の咀嚼経路と類似した咀嚼経路を探したところ、左右の咀嚼で各測定点間の咀嚼経路の類似性は鏡像を示すことが分かった。3.ついで、測定点間の差分ベクトルを算出し、その大きさの最小平均値を計算した。差分ベクトルの大きさが最も小さかった測定点は、各測定点間の運動方向の類似性を示すが、この結果も鏡像を示すことが分かった。以上より、健常有歯顎者の咀嚼運動時における下顔面皮膚上の動態傾向は、左右の咀嚼で鏡像関係を示すことが分かった.つまり,習慣性咀嚼側が存在しても顎口腔系が正常であれば、左右の咀嚼で下顔面皮膚上の運動巧緻性は同等であることが示唆された。したがって、顎口腔系の正常な被験者をコントロールとする研究において、習慣性咀嚼側を規定しないでデータの採取が可能であることを証明した。
地表変動と遺跡の成立・破壊の関連の研究

本研究は、考古時代から現在まで過去数千年間の地表変動の歴史を復元し、地表変動と遺跡の成立・破壊の関連を検討を目的としている.本年度はこの課題の最終年度にあたる.昨年度までは、主調査地域の新潟県五頭山麓と、比較調査地・兵庫県南部地震の被災地六甲山地南麓の神戸・芦屋地域の土石流と遺跡の関連の調査が主であった.本年(最終)度から、古い地震との関連も調査課題に加えた.3年間の成果の概要は以下の通りである.1.五頭山麓は1967(昭和47)年の羽越豪南災害で大きな土石流災害うけた.これは、江戸時代の1646(天保3)年と1757(宝歴7)年の災害にひきつぐものであることがわかった.これをふくめ、縄文時代中期以後の約5千年間に12-13回の土石流の発生が確認できた.また、縄文時代前期(約5-6千年前)の約1000年間に、大規模な土石流が集中的に発生、流下したことが確認できた.2.比較調査地の神戸・芦屋地域では、1938(昭和13)年の阪神大水害で大きな土石流災害をうけた地域で、ここでも縄文時代以後の土石流発生の歴史が明らかになりつつある.3.五頭・六甲山地ともに、地盤の液状化をともなう過去の大地震と、大規模な土石流発生の関連が確認されつつある.つまり、五頭では、約5千年前、4千年前、36千年前頃の古い地震、六甲では、縄文時代早期、古墳時代、1596年慶長伏見の地震の後にそれぞれ土石流が発生している.4.五頭・六甲山麓における、これらの土石流の流下は大きな被害をもたらす一方、砂層の堆積がその後の居住基盤・農地基盤として、重要な役割を果たしたことがわかってきた.これらは、両山麓部の遺跡の成立と破壊を強く支配したとみられる.本研究は、考古時代から現在まで過去数千年間の地表変動の歴史を復元し、地表変動と遺跡の成立・破壊の関連を検討を目的としている.本年度はこの課題の最終年度にあたる.昨年度までは、主調査地域の新潟県五頭山麓と、比較調査地・兵庫県南部地震の被災地六甲山地南麓の神戸・芦屋地域の土石流と遺跡の関連の調査が主であった.本年(最終)度から、古い地震との関連も調査課題に加えた.3年間の成果の概要は以下の通りである.1.五頭山麓は1967(昭和47)年の羽越豪南災害で大きな土石流災害うけた.これは、江戸時代の1646(天保3)年と1757(宝歴7)年の災害にひきつぐものであることがわかった.これをふくめ、縄文時代中期以後の約5千年間に12-13回の土石流の発生が確認できた.また、縄文時代前期(約5-6千年前)の約1000年間に、大規模な土石流が集中的に発生、流下したことが確認できた.2.比較調査地の神戸・芦屋地域では、1938(昭和13)年の阪神大水害で大きな土石流災害をうけた地域で、ここでも縄文時代以後の土石流発生の歴史が明らかになりつつある.3.五頭・六甲山地ともに、地盤の液状化をともなう過去の大地震と、大規模な土石流発生の関連が確認されつつある.つまり、五頭では、約5千年前、4千年前、36千年前頃の古い地震、六甲では、縄文時代早期、古墳時代、1596年慶長伏見の地震の後にそれぞれ土石流が発生している.4.五頭・六甲山麓における、これらの土石流の流下は大きな被害をもたらす一方、砂層の堆積がその後の居住基盤・農地基盤として、重要な役割を果たしたことがわかってきた.これらは、両山麓部の遺跡の成立と破壊を強く支配したとみられる.本年度は,五頭山地から新潟平野に過去約5000年間に流出した土砂流堆積物の層序を確立し,五頭山地でのこの期間の土石流の歴史を復元すること,また,これにともなう問題点と調査課題の把握を目的とした。1.この目的にそってつぎの調査を実施した。(1)福島潟2孔,平野部4孔計55mのオールコアボーリング,(2)平野部4地点の発掘調査,(3)平野部でのサウデイング調査,(4)有機物試料の^<14>C年代測定と花粉化石分析。2.その結果,次の成果をえ,また次年度以後の調査課題についての検討を加えた。(1)1967年災害前の歴史時代の土石流発生は,堆積物の層序と遺跡の関係,古い洪水の記録,伝承などをもとに,新しい方から1646年,1536年,1092年,601年に発生したと推測できる。また,縄紋時代の約50006000年の1000年間に大規模な土石流の集中発生期が存在した可能性が大きい。(2)土石流は,五頭山地のなかでも偏在的に発生している可能性が強い。たとえば,1536年土石流は山地中部の水系で発生,1967年土石流は,南部の水系で発生し,中部の水系では認められない。(3)これらは,土石流の発生原因と防災対策を検討する際の貴重な基礎資料である。従来このような点の解明とそれにもとずく解析例は知られていない。

(4)平野部における歴史時代の土石流堆積物は,地盤の浅層部を構成し,農地の基礎として,また住宅の支持基盤として住民の生活と密接な関連をもつ。この層序と分布を明らかにすることは,有効な土地利用計画の基礎資料の作成とも一致する。(5)調査地域では,弥生時代,古墳時代中後期など遺跡が激減する時代の存在が指摘されている。この原因として,考古・歴史学的な検討とともに,自然環境の変遷,土石流災害との関連の検討が今後の大きな課題である。本研究は,先史時代から現在まで過去数千年間の地表変動(主に土砂災害)の歴史を復元し,土砂移動現象と遺跡の成立・破壊の関連を検討することを目的としている.本年度から主調査地域の五頭山麓に加え,比較調査地として兵庫県南部地震の被災地六甲山地南麓の神戸・芦屋地域の調査を開始した.1.五頭山麓では縄文時代以後の約5千年間に12-13回の土石流の発生が確認できた.これは単純平均で数百年に1回の発生を意味し,その防災対策に対して根本的な問題を提示する.南部の安田地域の1967(昭和42)年の土石流災害は,江戸時代の1646(天保3)年と1757(宝歴7)年の災害にひきつぐものである.2.五頭山麓の福島潟では,縄文時代前期(約5-6千年前)の約1000年間に,大規模な土石流が集中的に発生,流下したことが確認できた.この原因の解明が重要な課題となった.3.比較調査地の神戸・芦屋地域では,1938(昭和13)年の阪神大水害で大きな土石流災害をうけた地域である.ここでも縄文時代以後の土石流発生の歴史が明らかになりつつある.この地域では,さらに,地盤の液状化をともなう過去の大地震のあとには,六甲山地で大規模な土石流が発生したことが確認されつつある.4.五頭・六甲山麓における,これらの土石流の流下は大きな被害をもたらす一方,砂層の堆積がその後の居住基盤・農地基盤として,重要な役割を果たしたことがわかってきた.六甲山麓では土石流で運ばれた巨礫が,中世には築城のための貴重な石材資源として利用されている.土石流の「功と罪」ともたとえられるこれらの側面は,遺跡の成立と破壊を強く支配したとみられる.本研究は,考古時代から現在まで過去数千年間の地表変動の歴史を復元し,地表変動と遺跡の成立・破壊の関連を検討を目的としている.本年度はこの課題の最終年度にあたる.昨年度までは,主調査地域の新潟県五頭山麓と,比較調査地・兵庫県南部地震の被災地六甲山地南麓の神戸・芦屋地域の土石流と遺跡の関連の調査が主であった.本年(最終)度から,古い地震との関連も調査課題に加えた.3年間の成果の概要は以下の通りである.1.五頭山麓は1967(昭和47)年の羽越豪雨災害で大きな土石流災害うけた.これは,江戸時代の1646(天保3)年と1757(宝歴7)年の災害にひきつぐものであることがわかった.これをふくめ,縄文時代中期以後の約5千年間に12-13回の土石流の発生が確認できた.また,縄文時代前期(約5-6千年前)の約1000年間に,大規模な土石流が集中的に発生,流下したことが確認できた.2.比較調査地の神戸・芦屋地域では,1938(昭和13)年の阪神大水害で大きな土石流災害をうけた地域で,ここでも縄文時代以後の土石流発生の歴史が明らかになりつつある.3.五頭・六甲山地ともに,地盤の液状化をともなう過去の大地震と,大規模な土石流発生の関連が確認されつつある.つまり,五頭では,約5千年前,4千年前,3.5千年前頃の古い地震,六甲では,縄文時代早期,古墳時代,1596年慶長伏見の地震の後にそれぞれ土石流が発生している.4.五頭・六甲山麓における,これらの土石流の流下は大きな被害をもたらす一方,砂層の堆積がその後の居住基盤・農地基盤として,重要な役割を果たしたことがわかってきた.これらは,両山麓部の遺跡の成立と破壊を強く支配したとみられる.
クメール建築の設計・施工方法に関する研究

本年度の研究は、アンコール期以前のクメール建築や都市にその焦点を定めた。特に、7世紀、プレアンコール期のチェンラの首都であったとされるサンボー・プレイ・クック遺跡群の都市構成における研究を進めている。網羅的な踏査と聞き込み調査により、公式には60の寺院遺構が報告されていたにすぎないこの古代都市で新たに多数の遺構を発見し、現在までに115の考古学的サイトが周域に散在していることを確認するに至っている。これらのサイトはGPS測位法を用いて、高い精度で位置情報を獲得し、付属する遺物や現存状況などのインベントリーの作成を進めている。また、遺跡群中央の3つの伽藍を中心として、伽藍配置と遺構の平面測量を行い、残存状況の良いほぼ全ての遺構の記録を終えた。この調査により、東南アジアにおいて初めて発生した多重周回的な配置を示す伽藍構成の概念が、すでに最初期より極めて高い施工精度をもって成し遂げられていることが確認された。ただし、各遺構の計画にはそれぞれ微妙な違いが認められ、それが施工精度によるものか、意図的な計画上のものであるのか判断するには至っていない。また、遺跡群内の表採調査を広範囲にわたり進め、当遺跡群よりも早い時代の都市で確認されている遺物との相関を得るに至った。遺跡群内は数mの堆積土に覆われているが、各所でボーリング調査を実施し、およそその最盛期における都市の表層深度を確認すると共に、当地の地質的な特質の概要をつかむことができた。さらに、広い範囲での遺構の分布を把握するために、既存の土地利用図や地質図と携帯型のGPSを組み合わせたプログラムを作成し調査を進めている。このほか、サンボー遺跡群内では、遺構室内の発掘調査・散乱破断彫刻部材の復元考察・壁体の彫刻装飾の記録・古写真の収集を進めた。より広い地域の研究としては、カンボジアの中南部とラオスにおける初期クメール建築の予備調査を行い、同時期の寺院建築の広がりとその様式的特徴を確認すると共に、都市レベルでの展開の様子を把握することを試みた。当研究に対するアプローチとして,以下3つの調査活動を実施した。(1)アンコール地域のクメール遺跡群の修復プロジェクトにおいて,建築史学的,保存科学的研究調査を実施した。特に,アンコールワット最外周壁内北経蔵の一部解体調査を通じて,建造当初の建築各部の造作や,基壇内部の構造を調査し,また複数回にわたる既往修復の実情とそれらの特性について検証した。また,基礎版築の土質工学的評価として,動的貫入試験や,地下水位の変動観測,地下水の水分分析,一部発掘調査を実施し,当時の地盤改良的基礎工法に対する技術と概念を調査した。その他,民間の測量業者と共同で遺構の3次元測量を実施し、また大学の測量部と共同でアンコール地域のGPS測量を行った。それらの測位データに基づき,それぞれ遺構の寸法分析と都市計画の分析を現在進めている。(2)タイ東北部に散在するクメール建築と採石場跡地を,主に岩石学的・鉱床学的見地に基づき実地調査した。遺構で使用されている建材と,その起源となる採石場との関係を解明することを目的として,石材の成分分析,帯磁率測定,色差計測,建材形状,などの分析を行った。ダンレック山脈の傾斜に従い,明確に区分される積層的鉱床の変化とそこに分布する遺構の建材との関係が伺われる結果が得られつつある。(3)初期クメール建築にあたるコンポントム州サンボープレイクック遺跡群の保存・整備事業の立ち上げと推進を担う中で,建築史学的,考古学的視点より調査を進めた。建築史学的には,ノンプリズム型のトータルステーションにより,幾つかの遺構において立面測量を実施し,その分析の結果およそ420mmという造営尺度を推定するに至った。また,発掘調査を含む考古学的調査により,N1塔と現在呼称している遺構の増改築の過程を明らかにした。このほか、サンボー遺跡群内では、遺構室内の発掘調査

・散乱破断彫刻部材の復元考察・壁体の彫刻装飾の記録・古写真の収集を進めた。より広い地域の研究としては、カンボジアの中南部とラオスにおける初期クメール建築の予備調査を行い、同時期の寺院建築の広がりとその様式的特徴を確認すると共に、都市レベルでの展開の様子を把握することを試みた。
廃棄自動車からの高効率資源回収の仕組みと制度に関する研究-日中韓の比較を含めて

ELVトレーサビリティ・システムは、(株)ヨシムラみやぎ自動車リサイクルセンターに導入され、マテリアル品以外では高いトレース精度を実現した。また、同システムは東日本大震災発生後も効果を発揮し、ELVとなった被災車両の迅速な持ち主特定・早期処理開始に大きく貢献した。(株)エコアールとは、ELV由来の発電装置等を用い、自走可能な発電車両を開発した。モータリゼーションが進行する中国では、近い将来のELV大量廃棄をにらみ、韓国や日本からの技術導入が進められる一方、ELVといえども乗り物として使えるならば使いたい、という意識があることも明らかとなった。経済成長著しいアジア諸国と日本の間には、ELVに関しては垂直的構造を持った資源リサイクルの構造が発展していることがわかった。本研究では、製造業のイメージリーダーであり、グローバル市場を有する自動車産業に着目し、その生産物の最終形態である廃棄自動車(End of Life Vehicle、以下「ELV」と表記)の精緻な解体と分別による資源の高効率回収のための技術と制度について、その展開・発展の方向性を主に日本、追加的に中国・韓国を対象に検討・提示する。本研究の目的は、ELV由来の各種希少資源の高効率回収スキームの確立に資することで、資源採掘等に係る環境負荷の削減、資源の国際相場の乱高下に左右されない安定的な生産環境の確保、さらには法令遵守の徹底による静脈産業のイメージアップを図ることにある。今年度中には新しいリサイクル資源市場の発掘を目指した。具体的には、ELVをマテリアルとしてではなく、可動部品の集合体として見た場合の新しい商品開発などである。(株)ヨシムラみやぎ自動車リサイクルセンターとの共同研究では、トレーサビリティシステムがほぼ稼働に耐えうる状況にまで構築できた。また、ELVからの廃プラスチック類のうち、特にバンパーPPをリサイクルするための商業取引開始に向けて業者間での契約書の締結寸前まで漕ぎ着けた。(株)エコアールとの共同研究では、ELV構成パーツを利用した発電車輛のプロトタイプが完成した。現在、市販に向けた試作2号機の作成と、安価なELVパーツを利用した電気自動車の開発にも取り組んでいる。残された課題としては、トレーサビリティシステムのトレース精度の検証が充分でないため、その実施が急がれることと、開発行為を研究論文として公表する事が挙げられる。本研究では廃棄自動車(End of Life Vehicle、以下「ELV」と表記)の精緻な解体と分別による資源の高効率回収のための技術と制度について、その展開・発展の方向性を主に日本、追加的に中国・韓国を対象に検討・提示する。今年度中は、昨年度に引き続き新しいリサイクル資源市場の発掘を目指した。(株)ヨシムラみやぎ自動車リサイクルセンターとの共同研究では、ELVを対象とする廃棄物トレーサビリティシステム。また、(株)エコアールとの共同研究では、ELV構成パーツを利用した発電車両の改良を行った。(東日本大震災以降の電力需要対応に資するべく、改良作業を急いでいる。)以上のような日本の状況と本研究による過年度の取り組み内容に?いて、中国で開催された第三回アジア自動車環境フォーラムで報告を行った。その結果、ELVを原材料とする別のプロダクトの作成については、中国の参加者が高い関心を示した。中国ではモータリゼーションが進行しているが、現在廃車となるような品質の車両であっても、電気自動車に改造してでも「未だ自動車として使いたい」という需要があることが垣間見られた。一方、台湾からの参加者は、自動車に使われる高張力鋼などの高品位部材を優先的に回収する方法に興味を示し、韓国からの参加者は、法令によって定められたプラスチック類の分離回収が関心事であることが判った。東日本大震災により、岩手・宮城・福島沿岸での大量のELVの発生がある一方、福島第一原子力発電所からの放射性物質の影響や、沿岸部の電炉業者の被災による、国内スクラップ流通の混乱、リサイクル関連業者の被災などにより、本研究も軌道修正を迫られている。廃棄物のトレーサビリティの達成は、回収・分別後の資源の質を保証し、『リサイクル率を向上させる上で重要な役割を果たす。本研究の一環として、みやぎ自動車リサイクルセンターにおけるトレーサビリティシステムを検証した。その結果、従来国内向け部品でしか達成しえなかったトレースを海外向けの部晶でも達成することができるようになっていた。しかし一方、ELV解体業が扱うマテリアル品については、商慣行から、銅の含有量を現状以下にする必要も無く、ダストを減少させる取り組みにもインセンティブが生じにくいことが明らかになった。この傾向は、類似のELV処理フローを持つ韓国もほぼ同様と考えられる。

従って、現状ではELVからの希少金属類の回収は緒についたばかりであり、家電製品等を対象とするいわゆる「都市鉱山」に比べてやや立ち後れている。中国では、これまではモータリゼーションに伴う自動車需要を充足させるため、ELVの発生自体が少ないと思われていた。しかし、沿岸部以外にもレアメタルを産出する内陸鉱山都市でも急速な経済発展が進み、リサイクル業全般への要求が高まっている状態にある。これまでのELVリサイクルは、日本国内のそれが水平的な展開だったのに対し、アジアアフリカを視野に入れると垂直的な構造となっていた。経済成長やモータリゼーションは、この構造を変化させつつあることがわかった。
ウイルス性心筋炎発症の免疫病理学的検討および免疫抑制療法の効果に関する研究

心筋炎実験モデルにおいても,モノフローナル抗体を用い免疫組織学的方法により心筋病変の浸潤リンパ球の解析,レーザーフローサイトメトリーにより末梢血リンパ球の解析を行ない,心筋炎の慢性化,進展とリンパ球サブセットの変化との関連を検討した.4週令BALB/Cマウスにencephalomyocarditis(EMC)ウイルスを接種し心筋炎を作製し,酵素抗体法により心筋内リンパ球の同定を行なった.ウイルス接種8日後にはT細胞(Thy1,2陽性細胞)は浸潤単核細胞の17.4%, helper/inducer T細胞(Lyt1陽性細胞)は8.3%, cytotoxic/suppressor T細胞(Lyt2陽性細胞)は1.8%であり,第14日では, Lyt1,Lyt2陽性細胞とも増加傾向を示した.末梢血リンパ球サブセットの検討では,ウイルス接種7日後にhelper/inducer T細胞の減少, helper/suppressor比の低下がみられたが, cytotoxic/suppressor T細胞には有意な変化はみられなかった.心筋炎に対する免疫抑制療法の効果については未だ一定した見解に達していない.そこでBALB/CマウスにおけるEMCウイルス性心筋炎モデルにおいてプレドニソロン投与の影響について検討した.ウイルス接種4日後および8日後より10日間プレドニソロン10mg/Kgを投与した.主としてhelper T細胞を抑制することが知られている強力な免疫抑制剤であるサイクロスポリン(25mg/Kg)をDBA/2マウイにおいてEMCウイルス接種7日後および21日後に投与を開始した. EMCウイルス性心筋炎では,プレドニソロン,サイクロスポリンによる免疫抑制療法は,いずれも急性期では心筋炎を増悪し,亜急性期での投与でも心筋炎に対する改善効果は認められず,心筋炎に対する免疫抑制療法の適否に関してはさらに慎重な検討が必要であると思われる.心筋炎実験モデルにおいても,モノフローナル抗体を用い免疫組織学的方法により心筋病変の浸潤リンパ球の解析,レーザーフローサイトメトリーにより末梢血リンパ球の解析を行ない,心筋炎の慢性化,進展とリンパ球サブセットの変化との関連を検討した.4週令BALB/Cマウスにencephalomyocarditis(EMC)ウイルスを接種し心筋炎を作製し,酵素抗体法により心筋内リンパ球の同定を行なった.ウイルス接種8日後にはT細胞(Thy1,2陽性細胞)は浸潤単核細胞の17.4%, helper/inducer T細胞(Lyt1陽性細胞)は8.3%, cytotoxic/suppressor T細胞(Lyt2陽性細胞)は1.8%であり,第14日では, Lyt1,Lyt2陽性細胞とも増加傾向を示した.末梢血リンパ球サブセットの検討では,ウイルス接種7日後にhelper/inducer T細胞の減少, helper/suppressor比の低下がみられたが, cytotoxic/suppressor T細胞には有意な変化はみられなかった.心筋炎に対する免疫抑制療法の効果については未だ一定した見解に達していない.そこでBALB/CマウスにおけるEMCウイルス性心筋炎モデルにおいてプレドニソロン投与の影響について検討した.ウイルス接種4日後および8日後より10日間プレドニソロン10mg/Kgを投与した.主としてhelper T細胞を抑制することが知られている強力な免疫抑制剤であるサイクロスポリン(25mg/Kg)をDBA/2マウイにおいてEMCウイルス接種7日後および21日後に投与を開始した. EMCウイルス性心筋炎では,プレドニソロン,サイクロスポリンによる免疫抑制療法は,いずれも急性期では心筋炎を増悪し,亜急性期での投与でも心筋炎に対する改善効果は認められず,心筋炎に対する免疫抑制療法の適否に関してはさらに慎重な検討が必要であると思われる.
電導性高分子における構造修飾の機能発現機構の基礎解析

(1)解析的分子軌道法による伝導帯の解析従来HMOにおいても、周期構造をもつ不飽和炭化水素ポリマ-ネットワ-クのエネルギ-や結合次数、状態密度等の解析的表現は、極めて僅かしか得られていなかったが、数え上げ多項式や演算子法、複素積分等の利用によって種々の系についての結果を得ることができた。いくつかの系については、結合交替のパラメ-タ-を含む表式も得ることができた。(2)大きな系の特性多項式を機械的に導くTransfer Matrixの導出ベンゼンの6角形が鎖のようにつながって成長するカタ縮合の芳香族炭化水素(hexagonal animal)は、その成長の順を追って3文字I(直進)、J(左回り)、K(右回り)をつなげたcodingができるが、われわれは、それと全く同じ機能をもつ、それぞれ6行6列のTransfer matrix I、J,Kを得ることに成功した。Transfer matrixを利用して、複雑な周期構造をもつべンゼン系ポリマ-の特性多項式の漸化式等を容易に求めることができる。この手法は、マッチング多項式、トポロジカル・インデックス、ケクレ数、ウイ-ナ-数等、多くの数え上げ多項式や指数にも応用できることが示された。(3)数え上げ多項式の漸化式・因数分解マッシング多項式の特徴は、グラフ理論的な意味がはっきりしており、漸化式が求めやすい点にある。しかし、大きな系に対してはNの階乗に比例する膨大な計算量を必要とする量大の欠点をもっている。そこで、マッチング多項式の因数分解の可能性の追及が盛んに試みられているが、われわれは、associated edge-wighted directed graphという新しい概念を提出し、この問題の解決に一歩を進めた。
理科系教材のスキャナを用いた自動点訳システムの開発研究

本研究では、数式を含む科学技術文書の光学的読み取りにより、文字認識および数式認識を行うシステムを開発した。このシステムは、鮮明に印刷された数式を含む文書をスキャナで認識し、認識結果を様々な出力形式に変換する。変換フォーマットは、LaTeX, MathML,標準英語点字(UBC)、および日本点字コードである。数式認識に関して本システムは、大学の12年レベルのものを認識する。本システムには、全盲でも使用可能な全自動形式のものと、インタラクティブ形式の2つのインターフェースがある。インタラクティブ形式には、数式認識結果を修正のために、容易に変更可能な手書きモードもある。点字と墨字を統一的に扱えるようにするために、XMLを用いて統合化文書ファイルを設計した。この統合化文書は、墨字も含むため晴眼者も点字ファイルを使用することが出来る。従って、本ファイルは電子図書として、全盲および晴眼者が使用できるという有用な意味を持つ。1995年に国際点字委員会により、標準点字コード(UBC)が英語圏に対して公表された。我々はUBCの日本版としてUJBCを提唱し、Unicodeへの割り付けを行った。1.数式認識・レイアウト解析関連初年度は、数学・理科を中心に教科書や典型的な参考書、試験問題などのレイアウト解析ための文書モデル記述法の設計、および各レイアウト要素(図、表、文章、数式の領域識別、文書論理構造認識)などの判別基準に関する基礎的実験研究を行った。また、これまで認識が難しいとされた表やグラフ、線で描かれた図の認識に関しても、どこまで認識が可能かの検討を加えた。また、これと並行して、教材文書のレイアウト情報の点字出力形式の検討も行った。抽象化された数式や図表を含む文書のクラス設計とC言語による実装、そのモデルを用いた内部表現からの出力形式(LaTeX,MathML,各種の点字コード体系等)によらない変換方式の設計と実装を行なった。2.数式点訳ソフト開発ユーザーインターフェースを含めたシステム全体の基本設計を行い、研究開発してきた数式自動点訳システムに対し、オブジェクト指向プログラミングを用い抽象化されたデータの扱いを検討を行ない、プロトタイプとしての一部システムヘの実装を行なった。3.理数系入試問題の点訳調査現在、英語圏で検討されている新点字コード(UBC)における数式・化学式の調査を行い、今後UBCが現行日本点字規則に与える影響を検討を行なった。現時点ではUBCを日本へ導入する結論が、日本点字委員会から出されていないため、点訳形式を現行日本点字規則とUBCの2つの形式で行う設計で、それぞれの変換形式に対する問題点を調査し、次年度以降のシステム開発に盛り込む予定である。レイアウト解析、日本語OCRシステム研究......鈴木(九州大学),田辺,横田(東芝)前年度試作したシステムを用いて、システムの構築と評価実験を行った。実験は、モデルに基づくレイアウト解析の手法を用い、教科書や典型的な参考書、試験問題などのレイアウト認識で、数式認識と日本語OCRシステムの研究を組み合わせ行った。なお評価用サンプルとして、九州大学で作成中の大量の数学書の正解付き画像データベースと、大学入試センターに集められている過去の大学入試問題を、入力データとして使用した。点訳・翻訳システム研究......大武(筑波技術短期大学),菅野,清野(東芝)統一点字コードであるUBC規則に基づき、墨字から点字、点字から墨字への双方向変換を可能とするプログラムの作成を行った。また、視覚障害者や点訳ボランティアなどによるシステムの評価実験を行い、認識結果の望ましい点字出力スタイルの設計、認識結果の校正を含むユーザーインターフェース設計へフィードバックも並行して行った。評価実験......藤芳(大学入試センター)評価実験で現れた技術課題の検討と整理を行い、簡単に対応できるものについてシステム化できるものはフィードバックし、本質的な課題については整理して後の研究に託すための資料作成を行った。また新点字コード体系UBCと現行日本点字規則との整合性のチェックと、国内への啓蒙等を行った。また、大学入試センターの過去問題に関し、数学の全問題を九州大学と共同し電子化のための入力作業を終えた。なお本入力データは、次年度の研究用データとして使用するものである。

このシステムは、鮮明に印刷された数式を含む文書をスキャナで認識し、認識結果を様々な出力形式に変換する。変換フォーマットは、LaTeX, MathML,標準英語点字(UBC)、および日本点字コードである。数式認識に関して本システムは、大学の12年レベルのものを認識する。本システムには、全盲でも使用可能な全自動形式のものと、インタラクティブ形式の2つのインターフェースがある。インタラクティブ形式には、数式認識結果を修正のために、容易に変更可能な手書きモードもある。点字と墨字を統一的に扱えるようにするために、XMLを用いて統合化文書ファイルを設計した。この統合化文書は、墨字も含むため晴眼者も点字ファイルを使用することが出来る。従って、本ファイルは電子図書として、全盲および晴眼者が使用できるという有用な意味を持つ。1995年に国際点字委員会により、標準点字コード(UBC)が英語圏に対して公表された。我々はUBCの日本版としてUJBCを提唱し、Unicodeへの割り付けを行った。
回転する大質量星の重力崩壊に対する現実的かつ一般相対論的シミュレーション

ガンマ線バーストは長年未知の天体現象であったが、最近の多波長観測の結果、そのうちの少なくともいくつかは、遠方宇宙で発生する大質量星の重力崩壊の結果起こることが明らかになった。その最も有力なシナリオは、大質量星の重力崩壊に伴ってブラックホールと高温かつ高密度の降着円盤が誕生した後に、降着円盤から高エネルギーニュートリノ放射およびニュートリノ対消滅が起こり、ガンマ線と電子陽電子からなる火の玉を作るとするものである。しかしながら、このシナリオ通り重力崩壊に伴ってブラックホールと高温高密度の降着円盤が誕生することは理論的に解明されていない。これを解明するには、現実的な状態方程式や物理素過程を考慮しながら、空間多次元の一般相対論的な数値シミュレーションを行うことが要求されるが、こういった研究がなかったからである。本研究の目的はこのようなシミュレーションが実行可能な数値コードを作成し、シミュレーションを実行することである。まず現実的状態方程式としては、Shenらによる相対論的場の理論に基づいた有限温度の効果も考慮したバリオンに対する状態方程式を基礎に、電子陽電子、ニュートリノ、輻射の効果も考慮した現在もっとも現実的といえる状態方程式を採用した。ニュートリノの冷却効果が重要な役割を果たすので、Leakage法と呼ばれる方法を用いながら、ニュートリノ放射を取り入れた。今年度はこれらの効果を取り入れた軸対称計算コードの作成およびそのコードのチェックを入念に行った。まず行ったのは、球対称の大質量星の重力崩壊である。大質量星のモデルとしては、HegerとWoosleyによって計算されインターネット上にデータが公開されているものを用いた。これまでにも同様の計算が球対称を仮定して行われているので、過去の計算と比べ一致することを確認した。さらに分解能を変化させた計算を行い、計算結果が十分に収束していることも確認した。これらの計算の後、回転している大質量星のモデルを用いて、数値シミュレーションを実行している。ただし、大変重い計算なので、NECSX8のような大型計算機を用いても、1つの計算を実行するのに1,2ヶ月を要する。そのため、まだ公表できるだけの結果が十分に蓄積できていない。しかし、計算自体は順調に進んでいるので、来年度以降、世界先端の成果を公表できる見込みである。なお関連する仕事として、磁場入り回転星の重力崩壊のシミュレーションを、簡略化した状態方程式を用いて実行し、重力崩壊において重要となりうる磁場の効果を明らかにした。過去数年の多波長光学観測の結果、γ線バーストは遠宇宙で発生する高エネルギー現象であり、またその発生源は、太陽質量の数倍から数十倍の質量を持つ高速回転するブラックホールとその周りに存在するディスクである、ということが明らかになりつつある。このような天体を形成させる候補として、高速回転する大質量星の重力崩壊が有力視されている。本研究課題は、高速回転する大質量星の中心核の重力崩壊を完全に一般相対論的かつ現実的状態方程式を考慮した数値シミュレーションを実行して調べ、ブラックホールやその周りのディスクの形成条件、およびブラックホールとディスクの形成過程などを明らかにすることを目的とする。本年度は既存の一般相対論的数値流体シミュレーションコードに、新しい数値流体コードおよび現実的状態方程式を組み込む作業を行なった。採用した現実的状態方程式は、日本のグループ(Shen, Toki, Oyamatsu, & Sumiyoshi, Nucl.Phys.A 637(1998),435)によって導出され、テーブル化され、そしてウエブに公開されているものである。すでに組み込みを完了し、現在テスト計算を実行している最中である。また新たに開発した数値流体コードの詳細やテスト計算結果に関しては、すでに論文として公表している(Phys.Rev.D 72(2005),047501)。来年度は完成したコードを用いて、大質量星のブラックホールへの重力崩壊過程を調べる予定である。

さらに分解能を変化させた計算を行い、計算結果が十分に収束していることも確認した。これらの計算の後、回転している大質量星のモデルを用いて、数値シミュレーションを実行している。ただし、大変重い計算なので、NECSX8のような大型計算機を用いても、1つの計算を実行するのに1,2ヶ月を要する。そのため、まだ公表できるだけの結果が十分に蓄積できていない。しかし、計算自体は順調に進んでいるので、来年度以降、世界先端の成果を公表できる見込みである。なお関連する仕事として、磁場入り回転星の重力崩壊のシミュレーションを、簡略化した状態方程式を用いて実行し、重力崩壊において重要となりうる磁場の効果を明らかにした。
巨大地震時の超高層免震構造物の破壊メカニズム

免震構造物がかなり普及されていて、高層免震も数多くみられるようになりました。しかし、構造物の高さの極限がいまだに不明です。高さの極限は構造物の大きさにも関係して、その比をアスペクト比と呼ばれています。本研究は、巨大地震を念頭に置いて、東北工業大学で実測された地震及び振動データを用いて、基礎免震あるいは中間層免震を有する構造物の最適アスペクト比について、解析研究および振動台模型実験をもって検討する。それに従って、構造物の破壊メカニズムを究明することと同時に高さ極限を提案しようとしています。
荒廃景観の比較研究

3年計画の最終年度の研究として,次の成果を得た.1.天北地域では,残存林・再生林の樹齢解析を追加し,この地域のササ地景観が約80年前の山火事を契機に形成され,その後,寒冷・強風という厳しい環境の制約とササの被覆による森林種の侵入阻止とが相まって,現在に至るまで森林の再生が阻害され続けていることを確認した.2.磐越の多雪地域では,なだれとクリ-プによる積雪移動が,荒廃斜面の形成・拡大の直接の原因であるとともに,植生の回復を妨げる最大の要因となる,というプロセスをモデル化することができた.3.瀬戸内西部の山地流域を例に,森林火災による斜面荒廃が河道→河口・沿岸域に至る河川システムにおける地形変化過程に対して,累積的・遅延的効果を与えることを明らかにした.4.松尾・吾妻鉱山,足尾山地,草津白根山の場合を例に,自然並びに人為による荒廃景観の形成・拡大・維持並びに修復のプロセスを比較し,両者に見られる共通性と個別的特徴とを明らかにした.5.初年度に立てた『自然及び人為インパクトにより無立木地ないし荒廃景観が出現した場合,寒冷地域並びに亜高山帯では,より寒冷な地域に出現する草本・潅木種(寒冷適応種)が先駆群落を形成して疑似寒冷景観ないし疑似高山景観をつくる.一般の山地・丘陵地では乾燥適応種の先駆植物群落の侵入により疑似半乾燥景観が現出する』,という作業仮説の普遍性を,多くの事例により検証することができた.6.我が国の荒廃景観を成因・形成年代により類型化し,サバンナ化・砂漠化の過程等と比較討してグロ-バルな位置づけを試みた.3ヶ年計画の初年度の研究として、次のような予備的成果を得た。1.既存資料、Landsatデータ等により荒廃景観の全国分布の概要を把握し、成因別に整理した。2.北上山地、天北地域、足尾山地、草津白根山、羽越・北陸地方、瀬戸内地域のそれぞれ代表的地域で現地調査を行い、各地域に見られる荒廃景観の特徴を把握した。3.天北・宗谷丘陵では、現存植生の形態と分布、土壌断面中の炭片包含の有無等を精査することにより、今世紀初頭に起きた山火事の強度とパターンの復元が可能であり、斜面の地形的位置と風衛強度、霜・雪・流水による地表物質の安定性との関係を調べることにより、この地域に広がるササ地景観の形成と維持の過程が解明できるという見通しが得られた。4.寒冷地域並びに亜高山帯では、火山噴火等の自然営力並びに人間活動に起因する無立木地ないし荒廃景観の出現により、より寒冷な地域に出現する植物種、特に草本・灌木種が先駆群落を形成すると言う作業仮説を検証する見通しがたった。5.寒冷地域並びに亜高山帯では、周年の強風による風食作用、寒候期の凍結・融解作用、暖候期のウオッシュ等流水の作用により、風衝地を中心に荒廃裸地が形成され維持されるという共通点が認められた。6.羽越山地の裸地化した雪崩常習斜面では、根倒れ、滑落した広葉低木の年輪解析から、約30年前に現在の荒廃景観形成の引金となった雪崩の多発期のあったことが推定された。7.今後の重要課題として、森林破壊に続く寒冷適応種ないし乾燥適応種からなる先駆植物群落の侵入による荒廃景観の自然回復のプロセスを比較・総括するための手法の開発が挙げられた。1.既存資料、Landsatデ-タ等により荒廃景観の全国分布の概要を把握し、成因別に整理した。2.天北地域、北上山地・阿武隈山地、松尾・吾妻鉱山、足尾山地、草津白根山、羽越・北陸地方、御岳、瀬戸内地域のそれぞれ代表的地域で現地調査を行い、各地域に見られる荒廃景観の特徴を把握した。3.天北・宗谷丘陵では、現存植生の形態と分布、土壌断面中の炭片包含の有無等を精査することにより、今世紀初頭に起きた山火事の強度とパタ-ンの復元が可能であり、斜面の地形的位置と風衝強度、霜・雪・流水による地表物質の安定性との関係を調べることにより、この地域に広がるササ地景観の形成と維持の過程が解明できるという見通しと、山火事以前の植生を復元するための基礎資料が得られた。4.寒冷地域並びに亜高山帯では、火山噴火等の自然営力並びに人間活動に起因する無立木地ないし荒廃景観の出現により、より寒冷な地域に出現する草木潅木種が先駆群落を形成するという共通性が認められた。5.瀬戸内地域では、近世以降の燃料木の伐採に加えて第2次大戦中の松根の抜根と山火事の頻発により、荒廃地が拡大し流出土砂量が増大してきた過程を復元できる見通しが得られた。6.山地・海岸地域では、強風が荒廃景観の形成・拡大と維持に対して大きな役割を果しているが、その貢献度についての全国レベルの比較検討の必要性が指摘された。7.森林破壊に続く寒冷適応種ないし乾燥適応種の先駆植物群落の侵入による荒廃景観の自然回復、という作業仮説の普遍性を、成因・年代、環境条件の異なる地域間のの比較研究により検証することが必要である。8.人為起源の荒廃景観については、土地利用等人間活動に関する編年的考察が不可欠である。3年計画の最終年度の研究として,次の成果を得た.

1.天北地域では,残存林・再生林の樹齢解析を追加し,この地域のササ地景観が約80年前の山火事を契機に形成され,その後,寒冷・強風という厳しい環境の制約とササの被覆による森林種の侵入阻止とが相まって,現在に至るまで森林の再生が阻害され続けていることを確認した.2.磐越の多雪地域では,なだれとクリ-プによる積雪移動が,荒廃斜面の形成・拡大の直接の原因であるとともに,植生の回復を妨げる最大の要因となる,というプロセスをモデル化することができた.3.瀬戸内西部の山地流域を例に,森林火災による斜面荒廃が河道→河口・沿岸域に至る河川システムにおける地形変化過程に対して,累積的・遅延的効果を与えることを明らかにした.4.松尾・吾妻鉱山,足尾山地,草津白根山の場合を例に,自然並びに人為による荒廃景観の形成・拡大・維持並びに修復のプロセスを比較し,両者に見られる共通性と個別的特徴とを明らかにした.5.初年度に立てた『自然及び人為インパクトにより無立木地ないし荒廃景観が出現した場合,寒冷地域並びに亜高山帯では,より寒冷な地域に出現する草本・潅木種(寒冷適応種)が先駆群落を形成して疑似寒冷景観ないし疑似高山景観をつくる.一般の山地・丘陵地では乾燥適応種の先駆植物群落の侵入により疑似半乾燥景観が現出する』,という作業仮説の普遍性を,多くの事例により検証することができた.6.我が国の荒廃景観を成因・形成年代により類型化し,サバンナ化・砂漠化の過程等と比較討してグロ-バルな位置づけを試みた.
反応性表面の設計と吸着分子の配向, 結合状態の研究

近年、清浄表面上の吸着原子や分子の構造、電子状態、挙動が捉えられるようになり、固体表面が持つ高い反応性や特異な物性が具体的に認識されるようになってきた。最近では、次のステップとして積極的に団体表面を修飾し、特異な表面物質相や新しい機能表面を作製しようとする研究が始まっている。本研究者らはこれまでに、(1)Mo、Co、Ru、Nbなどの有機金属化合物を用いてシリカ表面に一定の構造を持つ金属サイトを作製できること、(2)Ru(001)表面をFeで修飾するとRu表面ともFe表面とも異なる高反応性表面が得られること、(3)MgO(111)マイクロファセット表面にNgを吸着させると強塩基性表面が形成されること、などを見いだし、原子、分子レベルで固体表面の設計、修飾が可能であることを実証してきた。本研究では、Fe/Ru(001)バイメタル接合相と、触媒作用の面で特異な金属であるMoをとりあげ、それらの化学修飾した新しい反応性表面上での分子の吸着と配向状態及び結合状態を調べる。Mo(211)表面は、最外層でMo原子が一次元鎖状に配列した構造だが、この列間にO、S、Se原子を吸着させることにより、Mo原子が露出したままでその電子状態を制御できると考えられる。新しい反応性表面上での分子の吸着状態と電子状態を明らかにする為に高分解能電子エネルギ-損失分光法に紫外光電子分光法を組合わせて、角度分解の価電子帯を測定し、同時に振動結合構造を調べた。Fe/Ru(001)表面で2種類のCo吸着状態を捉え、その解離過程を観察することに成功した。また、ND_2の吸着状態にも2種類あることを見いだし、Fe/Ru(001)バイメタル接合表面に特有のものであることを明らかにした。さらに、N、C、Oからなる特異な超周期表面構造が形成されることを見いだした。このように金属単原子層の特性を明らかにした。