hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気泡噴流に対する三次元渦法の開発と並列計算システムの構築

1.三次元渦法に関する並列計算システムの構築並列計算システムを構築した.Parallel Virtual Machine(略してPVM)に基づくシステムであり,分散メモリ型のシステムに分類される.8台のパーソナルコンピュータをスイッチングハブを介して接続した.本研究課題に適用した結果,計算の高速化を達成でき,高速化率はアムダールの法則に従うことが判明した.2.角柱周りの気泡流の解析への適用開発した渦法の妥当性を検証するため,鉛直上昇気泡流中におかれた角柱周りの流れ解析に適用した.その結果,カルマン渦に気泡が巻込まれること,渦放出の周波数が単相流時よりも低下することなど,実験結果と一致する解析結果が得られた.また,角柱の縦と横の辺長比(アスペクト比)が異なる場合にも適用した.その結果,アスペクト比が流れに及ぼす影響を良好に予測できることが知れた.3.気泡プルームの解析への適用タンクに水を貯め,微小な気泡をタンク底面から放出した際に生起する,気泡プルームの解析に適用した.本現象は,気泡噴流の一形態である.その結果,上昇気泡の周囲に様々な寸法をもつ大規模な渦が発生すること,水の上昇速度は自己相似となること,プルームの揺動の波長と振幅が実験結果と一致することなどが示された.気泡プルームの中に角柱を挿入した場合の解析にも適用した.その結果,角柱がプルームに及ぼす現象を良好に捉えることに成功した.1.三次元渦法に関する並列計算システムの構築並列計算システムを構築した.Parallel Virtual Machine(略してPVM)に基づくシステムであり,分散メモリ型のシステムに分類される.8台のパーソナルコンピュータをスイッチングハブを介して接続した.本研究課題に適用した結果,計算の高速化を達成でき,高速化率はアムダールの法則に従うことが判明した.2.角柱周りの気泡流の解析への適用開発した渦法の妥当性を検証するため,鉛直上昇気泡流中におかれた角柱周りの流れ解析に適用した.その結果,カルマン渦に気泡が巻込まれること,渦放出の周波数が単相流時よりも低下することなど,実験結果と一致する解析結果が得られた.また,角柱の縦と横の辺長比(アスペクト比)が異なる場合にも適用した.その結果,アスペクト比が流れに及ぼす影響を良好に予測できることが知れた.3.気泡プルームの解析への適用タンクに水を貯め,微小な気泡をタンク底面から放出した際に生起する,気泡プルームの解析に適用した.本現象は,気泡噴流の一形態である.その結果,上昇気泡の周囲に様々な寸法をもつ大規模な渦が発生すること,水の上昇速度は自己相似となること,プルームの揺動の波長と振幅が実験結果と一致することなどが示された.気泡プルームの中に角柱を挿入した場合の解析にも適用した.その結果,角柱がプルームに及ぼす現象を良好に捉えることに成功した.1.気泡を含む自由乱流に対する渦法の開発噴流は自由乱流に分類されることから,研究の第一段階として,気泡を含む自由乱流に対する渦法を開発した.液相の渦渡場を渦要素により離散化し,渦要素と気泡の挙動を連立させてLagrange計算する解法である.流れ場を矩形格子に分割し,格子内部における気泡による渦変化をVortex in Cell法に準拠した方法により評価した.また,自由乱流の代表例である二次元混合層を選び,解法の妥当性を検討した.2.角柱まわりの気泡流に対する渦法の開発上記の渦法の妥当性を検証するため,自由乱流の代表例である角柱まわりの気泡流の解析に適用した.ただし,正方形断面をもつ角柱が鉛直上昇気泡流中に設置され,角柱上流の気相体積率が0から0.1の場合を解析した.その結果,カルマン渦に気泡が巻き込まれること,角柱表面圧力が気相体積率の増加とともに低下すること,渦放出のストロハル数が気泡の存在により低下することなど,実験結果で明らかにされている流れ場をシミュレートできることを示し,本解法の妥当性を確認できた.3.三次元渦法に対する並列計算システムの構築単相流に対する三次元渦法を例にとり,並列計算システムを構築した.分散メモリ型のシステムである,Parallel Virtual Machine(略してPVM)に基づくものである.8台のパーソナルコンピュータを接続し,噴流の解析を実行した.その結果,パーソナルコンピュータの台数の増加とともに計算時間が低減し,その低減率はアムダールの法則で予測できることが判明した.1.三次元渦法に関する並列計算システムの構築並列計算システムを構築した.Parallel Virtual Machine(略してPVM)に基づくシステムであり,分散メモリ型のシステムに分類される.8台のパーソナルコンピュータをスイッチングハブを介して接続した.本研究課題に適用した結果,計算の高速化を達成でき,高速化率はアムダールの法則に従うことが判明した.2.角柱周りの気泡流の解析への適用開発した渦法の妥当性を検証するため,鉛直上昇気泡流中におかれた角柱周りの流れ解析に適用した.その結果,カルマン渦に気泡が巻込まれること,渦放出の周波数が単相流時よりも低下することなど,実験結果と一致する解析結果が得られた.また,角柱の縦と横の辺長比(アスペクト比)が異なる場合にも適用した.その結果,アスペクト比が流れに及ぼす影響を良好に予測できることが知れた.

3.気泡プルームの解析への適用タンクに水を貯め,微小な気泡をタンク底面から放出した際に生起する,気泡プルームの解析に適用した.本現象は,気泡噴流の一形態である.その結果,上昇気泡の周囲に様々な寸法をもつ大規模な渦が発生すること,水の上昇速度は自己相似となること,プルームの揺動の波長と振幅が実験結果と一致することなどが示された.気泡プルームの中に角柱を挿入した場合の解析にも適用した.その結果,角柱がプルームに及ぼす現象を良好に捉えることに成功した.
17世紀ル-ヴル宮拡張計画におけるシンメトリー

シンメトリーという概念が、17世紀のルーヴル宮拡張計画において果たしていた役割を研究。1)当概念が、実際の設計手法の上では、近世建築の重要な設計手法の一つであったアンフィラードを支える脇役としての役割を持っていたこと、2)理論的には、近世独特の建物擬人観と結びつき、建築芸術を描写芸術(彫刻、絵画)に従属させ、彫刻家、画家による建築設計分野の支配を強化する役割を持っていたこと、を明らかにした。・最終年度収集済み資料の解読、分析と論文作成(「パリで用いられた建築論とその文脈ー『騎士ベルニーニのフランス旅行日記』に見られるベルニーニのルーヴル宮設計活動その3ー」[『日本建築学会計画系論文集』、2013年1月、24756頁])、及びパリでの現地調査をおこなった。・研究期間全体上記論文では、ベルニーニによるシンメトリー概念を、他の建築論上の概念と共に分析し、それら概念が持っていた役割を明らかにした(聖書とウィトルウィウスの組み合わせからなり、ベルニーニの建築論の基礎だった"ヒューマニズム"[擬人観という意味での]には、彫刻家=人体研究家が設計を担当すべき、との主張が、"コントラポスト"には、比例の調査研究だけでは到達できない感覚的領域を把握する実作者の優位性の主張が、"大きさ"には、それが最も良く表わされた古代の作品に囲まれるイタリア人の優位性の主張が、それぞれ込められている。パリにおける散発的な建築論的発言は、「古代芸術の美を実践的に体得した芸術家が、聖書とウィトルウィウスに基づいた設計を行うべき」との思念によってまとめられる)。当時風のクリシェと通常は評されるベルニーニの発言の意義を、彼の置かれた社会的状況に照らして明らかにした点が本論文の意義である。それ以外の研究成果は以下の通り。[資料や既往研究の検分から]近世の擬人観には、創世記の記述(人は神の似姿)に基づく一方で、教会による正統的解釈(人が神に似ているのは外形ではなくその地上での役割の面)には無関心、という特徴が明らかになった。[ストックホルムでの調査から]ベルニーニによるルーヴル宮第4案の東立面には、大オーダーの柱頭のアバクスを壁面に延長するという比較的珍しい処理が見られる。[パリでの調査から]コルトナによるルーヴル宮東立面には、開口部がわずかに台形、という特徴がある。■実施計画と研究経過当初の研究計画では、1年目の本年度は、1)関連資料及び建築論の解読、2)ストックホルム及びパリに保管されている関連図面の調査、3)ベルニーニのシンメトリー概念について建築学会支部での発表、にあてる予定であった。そのうち1)については前年度に引き続き予定通り進めることができた。とりわけルーヴル宮建設事業においてベルニーニと真っ向から対立し、理論的にも正反対の立場にあったクロードとシャルルのペロー兄弟による著作を中心に作業を進めた。2)については、事情によりパリでの調査は中止となり、ストックホルムでの調査のみ行った。特に、ナショナルミュージアム所蔵のベルニーニによるルーヴル宮第2案のオリジナル図面、第4案の模型から起こされた図面、同時代の他の建築家達の図面を検分した。3)については、予定を変更し、学会大会にて第4案に関する研究を発表予定。■実績概要1.ペロー兄弟(クロードのウィトルウィウス翻訳・注解、オルドナンス、シャルルの「古代と現代の比較」による)はシンメトリー概念の当時と古代の用法の違いに自覚的であり、前者をプロポーション、後者を軸対称性とはっきり定義づける作業を行っていたことが分かった。これにより、ベルニーニによるルーヴル宮南立面の左右非対称性にまつわる非難の応酬の背景(より伝統的なイタリアのシンメトリー概念との違い)が明らかとなった(この問題を含む論文を作成中)。2.ナショナルミュージアム(ストックホルム)所蔵のルーヴル宮第4案関連図面の検分により、オーダー上部の特殊な処理(柱頭アバクスと同断面のモールディングの、壁面への延長)が明らかになった(2012年度の建築学会大会にて報告予定)。3.高く評価されないフィラレーテの建築論であるが、彼のシンメトリー理解は、伝統的なシンメトリー概念の核心に触れたものであることが明らかになった。概ね順調に進展している。・ルーヴル美術館デッサン室の収蔵図面の検分を行えなかったのは残念であったが、かわりにストックホルムの図面の検分により、当初予定していなかった発見(柱頭上部の細部処理に関する)を得られた。オーダー下部のモールディングを壁面へ延長したり開口部と連結させることは一般的であり、また柱頭下部のモールディングを壁面へ延長してその上に装飾を置くことも一般的である。しかし、第4案に見られるように柱頭アバクスのみを壁面へ延長させるのはかなり特殊な処理である。似たようなものはベルニーニの他の設計には見られない。めずらしい類似事例としては、ボッロミーニのプロパガンダ・フィーデ宮が見つかった。

・ペロー兄弟を中心とした同時代のフランスのシンメトリー概念の理解には手間が掛かるものと予想されていた。しかし意外にも、少なくともクロードのウィトルウィウス注解で示されている解釈は明瞭簡潔であった。特に、「古代のシンメトリーは煎じ詰めればプロポーションのことである」、「我々のシンメトリーは軸対称性のことである」、というようにシンメトリーにまつわる曖昧さを排除するための議論を意図的に行っていたことが分かったのは重要な進展であった。しかし同じくロードの「オルドナンス」の記述は全般的にそれほど簡潔ではなかった。2年度目に時間を掛けて取り組みたい。■資料、建築論関係:1)ペロー兄弟、とりわけクロードの「ウィトルウィウス翻訳注解」及び「オルドナンス」の読解を中心に進めて、ベルニーニとの対照をより明らかにしたい。2)フィラレーテのシンメトリー概念(曰く「身体は(正しく)組織立てられ寸法が規定され、一方が他方を生み出し、お互いを反映し合うような関係になることが可能となっているのである」、「この人間が、それらの寸法、肢体、プロポーション、そして役割を採り上げ、次いでそれらを建築様式へ割り当てた」)は、意外にも、建築におけるヒューマニズムの表現として非常に良くまとまっている。フィラレーテがどのような経緯でこの概念を得たのか、その起源を明らかにしたい。■図面関係:関連図面を保管しているルーブル美術館デッサン室を訪れて図面の検分を行いたい。特にオリジナルの図面4枚のうち、第1案東立面に関してはまだ未見なため、確認を行いたい。■本年度の発見であった第4案におけるオーダー上部の細部処理の類似事例を発見したい。授業休業期間中に海外での図面の検分作業(ルーヴル美術館デッサン室。場合により、ウィーンのアルベルティナ美術館あるいはローマのヴァチカンの図書館へ変更の可能性有り)を予定しているが、これに予算の半分程度をあてる。また、残りを資料、建築論関係の作業にあてる。さらに、1年度目の研究成果(ペローとベルニーニのシンメトリー概念の比較)をその一部分とする論文を作成中であるため、この発表のための費用も含む。(次年度使用額について)本年度は諸事情により、2回予定されていた海外での調査が1回のみとなった。そのため資料、建築論関係の作業のためにあてる研究費を多く取ったが、5万円ほど次年度へ繰り越すこととなった。この部分は2年度目の海外での調査へあてる予定である。
ロールに埋込まれたCCDカメラによる金属板材の圧延界面の観察と潤滑機構の考察

圧延界面の直接観察装置を開発試作した.2段式圧延機の上部ロールにCCDカメラをロールと同軸に埋め込み,受圧面に強化ガラスを円筒面に仕上げたものを配置し,光路をミラーにより90°曲げることにより観察が可能となった.信号は軸端部からスリップリングを介して取り出した.ディジタル・ビデオレコーダーとの組み合わせで長時間にわたり,33ms間隔の画像取得が可能となり,安定した画像が得られた.粘度を変えた3種類のパラフィン系基油を潤滑剤として用い,純アルミニウム板材(2mm厚さ)を室温で515%圧延することにより次の結果を得た.圧延速度は0.167m/sである.(1)ロールバイトにおいては膜厚の大小(深さの大小)と関連つけられると思われる輝度のコントラストを生じている.その形状は圧延方向に平行な成分が多い.なお塑性流体潤滑理論では表面粗さより一桁以上小さな油膜厚さとなる.したがって混合潤滑のモデリングを行わなければ導入油量の予測は不能である.(2)ロールバイト出口部では樹枝状組織がより明瞭に圧延方向に発展した明瞭な形状となる.これは固化あるいは固化に近い粘度の高い状態における高圧域から低圧域への噴出現象によるものと考えられる.(3)ロールバイトから出た以降も緩和現象を示していることから潤滑剤の固化や粘度変化の動特性が必要な性質として考察されねばならないことを示唆していると思われる.(4)鏡面仕上げの板材でも圧延ロール条痕がある板材でもほぼ同様の結果を得た.また圧印により独立した穴型のピットをあらかじめ与えた試験片でも樹枝状の高粘度帯と思われる構造が発生した.これは潤滑剤の導入と不均一な高粘度帯の形成に表面の微細表面形状を超えた機構が支配していることを示唆する.圧延界面の直接観察装置を開発試作した.2段式圧延機の上部ロールにCCDカメラをロールと同軸に埋め込み,受圧面に強化ガラスを円筒面に仕上げたものを配置し,光路をミラーにより90°曲げることにより観察が可能となった.信号は軸端部からスリップリングを介して取り出した.ディジタル・ビデオレコーダーとの組み合わせで長時間にわたり,33ms間隔の画像取得が可能となり,安定した画像が得られた.粘度を変えた3種類のパラフィン系基油を潤滑剤として用い,純アルミニウム板材(2mm厚さ)を室温で515%圧延することにより次の結果を得た.圧延速度は0.167m/sである.(1)ロールバイトにおいては膜厚の大小(深さの大小)と関連つけられると思われる輝度のコントラストを生じている.その形状は圧延方向に平行な成分が多い.なお塑性流体潤滑理論では表面粗さより一桁以上小さな油膜厚さとなる.したがって混合潤滑のモデリングを行わなければ導入油量の予測は不能である.(2)ロールバイト出口部では樹枝状組織がより明瞭に圧延方向に発展した明瞭な形状となる.これは固化あるいは固化に近い粘度の高い状態における高圧域から低圧域への噴出現象によるものと考えられる.(3)ロールバイトから出た以降も緩和現象を示していることから潤滑剤の固化や粘度変化の動特性が必要な性質として考察されねばならないことを示唆していると思われる.(4)鏡面仕上げの板材でも圧延ロール条痕がある板材でもほぼ同様の結果を得た.また圧印により独立した穴型のピットをあらかじめ与えた試験片でも樹枝状の高粘度帯と思われる構造が発生した.これは潤滑剤の導入と不均一な高粘度帯の形成に表面の微細表面形状を超えた機構が支配していることを示唆する.圧延加工における混合潤滑状態はロールバイトの入口,中間部,出口において変化を生じており,加工後の板表面の観察だけではその動的な実態を把握することは困難である.したがって圧延潤滑界面の直接観察は混合潤滑機構を解明するうえで特に重要な役割を果たすと期待される.しかし技術的困難などにより従来それを実現した報告はない.本研究はプロトタイプの圧延界面観察装置を製作し,それによる混合潤滑機構の検討を目指すものである.本年度は必要な装置の構造の立案と設計製作を進め,実際にアルミニウムの軽圧延(圧延率5%程度)に試験的に適用することにより圧延界面の観察に成功した.そして基油粘度の違いによる潤滑界面の状況の違い(オイルピットの出方の違い)を定性的に把握することができた.しかし技術的には基本構造の問題の他に,圧延面の接触面圧および摩擦せん断応力に耐える透明体材料の選定および加工および固定方法,光軸の調整方法,観察面の照明およびその均一性の確保など,画像取得および処理系における定量化に耐える画質の確保など,まだまだ解決しなければならない多数の問題があり,現在その改善について検討を進めている.これらを克服してより精度の高い観察を実現し,混合潤滑機構についての有益なモデリングを進める予定である.

冷間の板材圧延加工は製品の表面仕上げに関する厳しい要求と高生産性を両立するためにトライボロジー状態の把握が非常に重要な分野である.しかしながら圧延ロールと板材が数百MPaの高圧で接触している加工界面での潤滑剤の挙動は,想像の域をでないことが多く,潤滑機構の微視的モデリングを進めるうえで大きな困難を抱えている.本研究ではロール径150mmの2段圧延機を改造して,ロールに強化ガラスの受圧部とマクロレンズ,CCDカメラを埋め込むことにより接触界面の画像を取得可能とし,さらにスリップリングを介して外部に取り出すことにより,世界で初めて圧延界面の直接観察に成功した.現在種々の圧延条件への適用ならびにレーザー顕微鏡を利用した圧延後の表面の微細形状解析を進めているところであるが,現在まで得られた研究成果として次のようなことがあげられる.板厚2mmの工業的純アルミニウムA1050P H24材を圧延速度10m/分,圧下率10%程度で,鉱油を潤滑とした場合接触弧の潤滑剤が混合潤滑的に引き込まれる状況が動的に観察される.すなわち圧延前の板材の微細表面形状の谷部分への機械的捕捉,ならびに動的くさび効果による引き込みにより界面に持ち込まれた潤滑剤は加工部で加圧され,ロールバイト出口部分での減圧とともに噴出する.そのとき条件により固化した潤滑剤の樹枝状の構造が受圧ガラス面上に観察され,これは数秒から数十秒の間に再度液状化する.このような動的挙動は従来報告されておらず,圧延潤滑機構のモデリングのうえで重要な情報を与えると考えられる.
結合量子構造を用いたコヒーレント電子振動デバイスの解析

半導体量子構造をはじめレーザ冷却原子及びボーズ・アインシュタイン凝縮系など種々の結合量子構造における量子(原子、電子)波のコヒーレント・ダイナミックスを解析し、そのダイナミックスをレーザ光、電場、磁場などの外場により制御する方法について研究し、これらの解析結果を基に量子情報処理技術に必要な新しい光量子デバイス(量子情報処理ハードウエア)を提案することを目的として研究を行った。主な研究成果を以下に記す。(1)正三角形の頂点に配置された3つの結合量子ドットに置かれた電子を回転電界で順次この3つのドット中を回転させる条件について解析し、電界の回転方向に電子が回転するモードと反対方向に回転する2つのモードがあることがわかった。(2)トンネルあるいはジョセフソン結合する2つの波動関数の位相をレーザで制御し、その結合ダイナミックスを多様に制御できることを解析的および数値計算で示した。一例として非共鳴トンネル準位間のトンネルをパルス列で共鳴状態にできることを示した。これは、光導波路間の位相整合を空間的周期構造で実現する場合と類似の現象で、時間的周期パルス列がトンネル準位間の非共鳴を補償してくれることによる時間的ことを指摘した。(3)2つのボーズ・アインシュタイン凝縮系を励起準位を介してレーザラマン結合する誘導ラマン断熱追従(STIRAP)を解析し、原子間相互作用が大きい場合には全原子はパルス照射後いずれか一方の凝縮系に完全に捕獲され、決して2つの凝縮系に分配されて捕獲されることがないことを見い出した。また、この現象を用いた2値論理量子ゲートの可能性も指摘した。本年度は研究対象として半導体結合量子井戸あるいは2重ポテンシャル原子トラップに捕獲されたレーザ冷却Bose-Einstein凝縮(BEC)原子を取り上げた。これらの結合量子構造におけるトンネル効果とそのレーザ光による制御について研究し、下記の結果を得た。(1)これらの結合量子構造のコヒーレント量子振動をレーザ光によって制御する新しい方法を提案した。すなわち、トンネル結合が可能な2つのポテンシャル井戸のうちの一方の電子あるいは原子波束を共鳴あるいは非共鳴レーザパルス列でその位相を多様に制御できることを示し、これにより量子振動の位相反転、振動の抑制・回復など、量子振動を効果的に制御できるこを数値計算と解析によって示した。この現象は最近の原子分光で観察されている量子ゼノン効果(Quantum Zeno Effect)と密接な関連を持つことも指摘した。さらにこの方法により非共鳴の準位間をレーザパルス列によって共鳴的にトンネルさせ得ることを指摘し、光導波路のフェーズマッチング用の空間的周期構造に対して、これをその時間版であるとした。(2)レーザ冷却されたBEC原子が2つのトラップに捕獲された系で、その零点エネルギーが外場によって変調を受ける場合について考察した。BEC原子で重要な原子間相互作用を無視すれば、この問題は高周波電磁波中に置かれた半導体超格子や量子ドットのトンネル現象と等価となり、photon assisted tunneling(PAT)による新しい共鳴が現われる。原子間相互作用が大きくなると、どのPAT共鳴曲線も次第に非対称性を増し、本来のFAT共鳴ピークから大きくにシフトするBECに特有の現象が現われる。これらの現象は零点エネルギーの変調によってトンネル係数が実効的に変化することとセルフトラッピング効果によって説明できた。本研究の目的は、BECを利用することによりはじめて可能となると思われる将来の量子効果素子の可能性を検討することである。中性原子のジョセフソン効果素子、原子レーザ、量子計算などへの応用を考え、複数の光磁気トラップ中に捕獲されたBEC間の結合(トンネル結合およびレーザラマン結合)の問題をグロス・ピタエフスキー方程式から得られる結合方程式の数値計算により解析している。中性原子のトラップ間の結合の問題は、これまで行なってきた半導体結合量子構造(量子井戸、量子ドットなど)におけるトンネル現象と類似の現象でトンネル現象をより普遍的に理解する上でも重要である。

本年度は研究対象として2つのトラップに捕獲されたレーザ冷却BoseーEinstein擬縮(BEC)原子あるいは一つのトラップ中の2種類のBECをよく励起準位を介してレーザラマン結合する場合を取り上げ下記の結果を得た。(1)トラップ内の2つの準位の一方からもう一方へ原子を励起準位を介して移送する場合について解析し、ポンプパルスとストークスパルスが時間的に重なる場合、原子間相互作用が大きいとき、全ての原子がどちらか一方のトラップ準位に落ち込み決して2つの準位に分配されることがないことを示した。どちらのトラップ準位に落ち込むかはレーザ強度に依存するが、レーザ強度に対して周期的にトラップ準位が入れ替わる。この現象は論理演算や原子レーザの出力カップラーとして利用できる可能性がある。(2)ストークスパルスとポンプパルスが時間的にずれて照射される場合についても解析し、原子間相互作用の効果は原子の完全移送に必要な光パルス強度領域が大幅に緩和されることがわかった。但し、原子間相互作用の値が正か負かによってレーザ波長の離調の符号も変える必要がある。本研究の目的は、BECを利用することによりはじめて可能となると思われる将来の量子効果素子の可能性を検討することである。中性原子のジョセフソン効果素子、原子レーザ、量子計算などへの応用を考え、複数の光磁気トラップ中に捕獲されたBEC間の結合(トンネル結合およびレーザラマン結合)の問題をグロス・ピタエフスキー方程式から得られる結合方程式の数値計算により解析している。本年度は下記の結果を得た。(1)研究対象として2つのトラップに捕獲されたレーザ冷却Bose-Einstein凝縮(BEC)原子あるいは一つのトラップ中の2種類のBECを励起準位を介してレーザラマン結合する場合を取り上げ、ストークスパルスとポンプパルスが時間的にずれて照射される場合について解析した。原子間相互作用の効果は原子の完全移送に必要な光パルス強度領域が大幅に緩和されることがわかった。(2)トンネル結合する2重トラップ間の原子のトンネル振動に及ぼす原子間相互作用の影響を2つのトラップの初期ポピュレーションを変化させて計算した結果、初期条件として2つのトラップのポピュレーションの差が小さくなればなるほどトンネル振動周波数が増加することが分かった。この振動周波数の増加は原子間相互作用による非線形によるものであり、状態ベクトルをブロッホ球上で描くことにより直感的に理解できた。
複合セラミック薄膜の微構造と機能に関する研究

複合膜の構成化合物単体それぞれの成膜条件を先ず検討し、その結果をベ-スに、下述の化合物の各組合せについて、同時スッパタ法を適用した複合膜の作製ならびに生成膜の評価を行った。なお積層型複合膜の作成は装置の設置が遅れたため着手したところである。(1)高熱伝導を持つ絶縁膜:BNとAlNの同時スッパッタ蒸着により、四面体構造のcBNの生成を促進することが期待できる。その基礎研究として両者の膜生成条件を検討した。BN膜では、基板温度を700°C、N_2ーH_2混合ガスを用い、cBNを含む大気中でも安定なBN膜を得ることができた。またcBN粒子のsmearingによって、cBNが生成し易くなること、即ち微粒子表面のエピタキシャル効果がスッパタ蒸着でも有効であることがわかった。AlN膜では、AlNの優先配向とスパッタガス圧との関係を明らかにするなど、BNとの積層膜作成の基礎デ-タを得た。(2)高硬度・高じん性膜:SiとTiの同時スパッタで作成した非晶質薄膜を1100及び1500°Cで熱処理し、それぞれ数nm径のTiN粒子を均一分散した非晶質及びβ型Si_3N_4膜を得た。後者では、TiNとSi_3N_4界面で良い格子整合が観測された。TiNーAlN系でもNaCl型(Ti,Al)N固溶体膜の1000°C、N_2中熱処理でAlN分散TiN薄膜が作成できた。(3)電気的・磁気的機能を持つ薄膜:(i)典型的なハイブリット材料の一つであるLi_xTiS_2に関して、TiS_2膜の微構造と作成条件を検討し、Liの層間脱吸着(2次電池の充放電)反応に適する(001)面が基板に垂直な配向膜の作成条件を確立した。(ii)FeN_x系化合物では、X≦0.5の組成範囲で4ヶの結晶構造が知られているが、本研究においてX>0.5の範囲で新しい2つの結晶相が得られた。1つはウルツ鉱型結晶構造をとり、共有結合性FeーN結合を持ちながら金属的電気性質を示す。他の立方晶系の相は未同定であるが、磁性面で興味がもたれる。
情報正義論の構築と知的コモンズ・伝統的知識の規律の在り方に関する研究

知的財産法は効率性を追求する制度ではあるが、効率性の改善の度合を検証することは困難であるとともに、情報の利用という他者の自由を制約することを正当化する必要がある。本研究はその一端を立法等の判断機関のプロセスの正統性に求めつつ、少数の者に集中した利益に傾きがちな政策形成過程のバイアスを統御するプロセスと議論のあり方を提唱し、人々の納得という内的視点を獲得しうる法制度に活路を求めるべきことを示唆した。知的財産法は、有体物ではなく、情報の利用行為を規制するものであるために、本来的に他者の自由を制約する性質を有しており、法と経済学が拠って立つところの効率性という尺度のみでは割り切れないところがある。知的財産法の理論を完成させるためには、他者の自由を制約する権利を正当化しうるとすればそれは何なのかという形で、正義論を導入させる必要がある。情報正義論という情報の利用行為特有の正義論を探求し、知的財産法の理論を完成させること、それが本研究の目的となる。くわえて、社会文化にも関わる問題となっている知的コモンズの確保の問題と、国際的な条約交渉の焦点となっている遺伝資源、フォークロアなどの伝統的知識の保護の問題は、効率性以外の視点を前面に出さないとその解決が困難な喫緊の課題といえる。本研究は、これら各論の場面における検討の成果を総論にフィードバックさせることにより、理論に磨きをかけることも狙っている。本年度は,総論として知的財産法の原理論を田村が,各論の情報契約論を小島が,伝統的知識論を田上と田村が主として担当した。具体的には,総論の分野では,田村は,知的財産権の哲学,政策学に関する欧米の議論の検討を開始し,知的財産権にあっては,所有権と異なり,有体物に関わることというようなfocal pointを欠くために,権利が無限定に国際的に広がる性質を持っていること,ゆえに,ロビイイングに弱く,公衆のような組織化しがたい利益が反映されないまま,多国籍企業等の利益に従って権利が強化拡張される傾向にあること,ゆえに公衆の自由を確保する制度的な措置が必要であることという知見を得た。その制度的な構想は次年度以降の課題となるが,その地固めとして,知的財産法と経済学という観点をバイオテクノロジーにそれを応用した論文を発表するとともに,有望な英語論文の翻訳を公刊した。各論として,情報契約論に関しては,田村が拠点リーダを務める北大法学研究科21世紀COEプログラムに招聘されたWendyGordonと,田村,小島が交流し,相互交流に務めた。小島は,サイバースペースにおける情報取引のあり方について自己の立場をまとめる論文を発表するとともに,営業秘密の法的保護,美術館や博物館等における電子アーカイヴ事業をめぐる法律問題に関する研究などの派生的な問題にまで検討の対象を広げた。また,田上は,遺伝資源の国際的な認証の在り方に関する技術専門家会合における遺伝資源の国際的な認証制度創設に係る議論、世界知的所有権機関(WIPO)における伝統的知識及びフォークロアの保護に係る規定案の策定に係る議論、国連人権委員会の「先住民に関する作業部会」における「先住民の遺産の保護に関する指針及び原則」に係る議論等について、それぞれ調査し、比較研究を行った。田村も,知的財産法は競争的に社会を繁栄させる文化を前提としており,持続的な共同体文化には妥当するものではなく,問題はその両文化の調整にあるという観点から,伝統的知識に関する原理論を考察する論文を発表した。本年度は,総論の分野では,田村は,労働所有論や人格権といった自然権論でその存在意義を正当化することは困難であり、インセンティヴの付与に依拠せざるを得ないが、効率性の検証が困難である以上、民主的な決定等によるプロセス正統化に頼ることになる。もっとも、政策形成過程には企業の利益が反映されやすいという構造的なバイアスが働くので、これを解消するガヴァナンス構造を模索しつつ、司法の役割を活用することでプロセスの正統性を担保するとともに,帰結主義的な理論も呈示することで、裁量の枠を狭める、という構想を打ち立て,それを世に問う論文を発表するとともに,検索サイトや伝統的知識に関して,この考え方を要する研究を遂行し,その成果を公刊した。また,情報契約と営業秘密の秘密管理の要件という視点で,小島が効率的な事業の遂行のために過度の情報管理を要求すべきではないというアメリカの裁判例を紹介する論文を発表し,田村が,この点に関する日本の裁判例の変遷を批判的に検証する判例評釈を著した。伝統的知識に関して,田上が,WIPOやTRIPS理事会等の動向を調査し、遺伝資源等の不正使用等の新論点の分析を行い、外務省、特許庁等と意見交換をなす一方、伝統的知識の保護に積極的に取り組むニュージーランドの事例を研究した。田村が,中国武漢で開かれた国際シンポジウムの報告で得た知見を活用し、多文化主義,生物多様性という観点からプロセス志向の解決を探る方法論を発表した。

合わせて,総論につき1月の北大の国際シンポジウムで田村が報告し,田上,小島が参加,営業秘密につき12月の東京の国際シンポジウムで小島が報告し,田村が参加,伝統的知識につき9月の金沢の国際シンポジウムで田村と田上が報告するという形で,研究成果を世に問う作業を遂行した。田村は、総論に関して、政策形成過程のバイアスに留意しながらガバナンス構造を変化させるとともに、バイアスを矯正する方向の法制度を志向するという昨年度までに到達した知財の方法論を軸に、正義論、法解釈方法論を組み合わせた、多元的な法学方法論にそれを発展させることを試みた。あわせて自己の知財に関する総論やデジタル時代の著作権に関するその応用の可能性について、国際シンポジウムの場で発表した。各論では、田村は均等論に関してプロセス志向で、判断機関の役割分担という観点から特許の保護範囲を論じるという新しいアプローチを採用し、出願人(弁理士)、特許庁、裁判所の効率的な分配という観点に立脚する場合には、何十万件とある出願のなかで均等が問題となる事例はごくわずかであることに鑑みると、全ての面で完全な明細書を要求することは資源配分の問題として非効率的ではあり、発明者は通常自己の発明は理解しているが、第三者がそれをどのように応用するのかということを予測するのは困難であることに鑑みると、解決原理は明細書で開示する必要はあるが、クレームを完全に仕上げる必要はなく、均等論は裁判所においてこれを補完する原理であるという新たな理論を提唱し、消尽理論や間接侵害に関する最近の成果とともに学会での発表を行った。小島は、フェア・ユースを立法から司法への判断権限の移譲と捉える本研究の方法論の実践を試みるために、著作権の制限規定に関する国際法制の研究を進めるとともに、デジタル環境下の情報取引に関して著作権法、特にその制限規定と契約との関係を探求し、その間、田上は、効率性を重視する先進国型の知的財産法を主として念頭に置く本研究の方法論の妥当する領域を限界づけるために、中国や台湾等に関する伝統的知識遺伝資源の保護の現状を探った。今年度は、田村が、情報正義論の総論の構築につとめた。その結果、第一に、知的財産における情報として観念されている知的創作物なるものは人の行為と分かちがたく、ゆえに知的創作物という情報に関する権利を認めることは他者の自由を制約することにほかならず、当然に権利を設けるべきであるとはいえないこと、しかも、第二に、法による規制のほか、市場による規制もありうるから、知的創作物という情報の未保護領域があるからといってただちに立法による保護を創設する必要はないこと、第三に、かりに立法するとしても、可能な限り人の自由を制約せずに目標を達成しうるような規制のポイントを探索すべきであり、第四に、政治的な責任を負わない司法は、権利の創設には謙抑的であるべきこと、を解明した。既存の法学にはない斬新な情報正義論を構築しえたと自負している。そのうえで、各論に関しては、田村と小島が、情報取引の分野において、Google Booksが契約が成立しなかった場合のデフォルトを権利の行使に置かず、契約が成立しなければ金銭的な補償を後に支払うことを条件に利用を認めるという枠組みを、クラス・アクションに基づく和解という形式で呈示したことに対して、政策形成過程の閉塞を打破する試みとして評価する作業を行った。また、小島と田上は、それぞれ著作権の表現の自由、遺伝資源という領域における内外の動向を調査し、それが文化政策に対して著作権あるいは知的財産類似の権利を道具主義的に位置づけるべきか否かという問題であることを解明した。
脊椎動物初期発生におけるオーガナイザー形成機構の解析

脊椎動物の体軸形成においては、胞胚中期に形成されるNieuwkoopセンターとそれによって誘導されるSpem annオーガナイザーが重要な役割を果たしていると考えられている。我々が発現クローニング法によって単離したゼブラフイッシュdharma遺伝子は、胞胚中期移行直後に背側胚盤細胞およびその後背側卵黄多核層に限局して発現し、近接する胚盤細胞をSpem annオーガナイザーに誘導する活性を有している。本研究においては、dharma遺伝子が脊索・脊索前板等の中軸組織の形成異常を示す変異体bozozokの責任遺伝子であり、dharma遺伝子の欠損によりオーガナイザーの形成不全・頭部神経系欠損といった表現系を示すことを見いだしており、dharmaがNieuwkoopセンター形成・機能に必須であることを示している。また、dharma遺伝子5'上流解析より、dharma遺伝子は初期背側化に関与するWntシグナルによって調節されていることを明らかにした。さらに、アフリカツメガエル頭部形成因子Wnt阻害分子Dkk1のゼブラフィッシュcDNAを単離し、原腸胚中軸中内胚葉におけるdkk1の発現がdharmaに依存していることを見いだした。また、dkk1 RNAの強制発現により、dharma欠損による頭部神経・脊索欠損の表現型を抑制した。また、dharma遺伝子は、TGFβファミリー遺伝子であるnodal(cyclops,squint)と協調的に働き、オーガナイザー形成に働き、BMP阻害蛋白chordinや転写因子goosecoidの発現を調節していることを明らかにした。さらに、dharmaとnodal遺伝子を両方欠損した個体では頭部形成が強く阻害されており、dharmaとnodal遺伝子が協調的にWnt及びBMP阻害分子の発現を誘導し頭部形成に関与していると考えられる。
初期読本とその周辺領域における白話小説受容の研究

近世日本における白話小説受容の研究は、従来、読本を主たる対象として行われてきた。読本が白話小説の翻案を基本的な創作手法として成立したという点に鑑みれば、それは無理からぬことであるのだが、同時代の他ジャンルにも白話小説の影響は多分に及んでおり、そちらの方面にも研究の範囲を広げていくことが不可欠であるとの認識のもと、本年度は研究を進めた。論文「『通俗古今奇観』における訳解の方法と文体」(『読本研究新集』第9集)では唐話学の専家ではない人物による通俗物を検討し、文化年間における白話小説受容層拡大の一端を示した。また、浮世草子作者が白話小説を利用していた事例について「吉文字屋本浮世草子の一側面ー白話小説の利用を中心にー」と題する研究発表を行った(上智大学国文学会)。この内容を論文化したものが、『雅俗』第17号に掲載予定である。上記のような新分野の開拓と同時に、読本における白話小説受容研究のさらなる深化も試みた。論文「庭鐘読本の男と女ー白話小説との比較を通してー」(『国語と国文学』第94巻第11号)は、読本というジャンルの創始者として知られる都賀庭鐘の『英草紙』『繁野話』を対象に、男女の描き方を白話小説と比較しつつ検討したものである。また、「都賀庭鐘『英草紙』の研究史と展望ー『江戸時代に開かれた中国白話小説の世界』解説ー」(『上方文藝研究』第14号)においては、『英草紙』の先行研究を概観し、その上で今後の課題を提言した。さらに、近世の怪談を中国文学との関わりにおいて捉え直す試みとして、国際学会AAS-in-ASIAにおいて、「Revisiting the Relation between Early Yomihon Narratives of the Supernatural and Baihua」と題する発表を行い、白話小説の影響がきわめて大きなものであったことを指摘した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
学習指導要領に基づく教科書新聞教材を活用したリテラシー育成の学習開発

○研究目的教科書に取り上げられている新聞教材を分析して,新聞教材を活用したリテラシー育成のためのカリキュラム案の有効性を検証し,子どもたちが新聞を読み解き活用して自分の意見を構築し,さまざまな方法で発信していくための新たなカリキュラムを作成していく。○研究方法1.新聞教材を活用したリテラシー育成のためのカリキュラム案の見直しを行うとともに現行各社の教科書における各学年での新聞教材や過去のNIE実践事例の再検討を行い,子どもたちが新聞を読み解きそれらを活用して自分の意見を構築し,さまざまな方法で発信していくための新たなカリキュラムを作成していく。2.全校体制でNIEに取り組むことができるように,校内掲示板を活用して,子どもたちが新聞などの資料と日常的に身近に親しむことができるような環境をより充実させるとともに,校内体制を整えていく。○研究成果まず,新聞教材を活用したリテラシー育成のためのカリキュラム案の見直しとともに,現行各社の教科書における各学年での新聞教材や過去のNIE実践事例の再検討を行った。それらをもとに,実際の新聞記事を用いて新たな教材を作成したり,子どもたち自身がデジタルカメラで撮影した写真を使って新聞を作ったりすることができるようにした。また,授業づくり研修会において,他校の教員や学生とともに,新聞を実際に読み比べながら新聞活用のプランをつくる取り組みを行い,実践に生かせるようにした。さらに,校内掲示板を活用して,子どもたちが新聞記事に日常的に接し,お互いにコメントを交流し合うことができるような環境づくりを行った。これらの取り組みの結果,全校の子どもたちが新聞記事に親しむことはできるようになってきたが,まだ自分の興味・関心があることに限られている。今後も,リテラシー育成のための実践をより充実させるカリキュラム作りに,継続的に取り組んでいく必要がある。
適切な免疫応答誘導に必要な樹状細胞およびT細胞分化の細胞内シグナル伝達の解明

本年度は、昨年度までの本申請研究において新たに見出した転写因子TCF8(Transcription factor 8)と腫瘍血管新生の関連に対して解析を行った。腫瘍血管新生は、腫瘍の形成やその悪性化に深く関与していることが知られているが、その分子基盤に関する研究はあまり進んでおらず、その形成過程を含めた分子機序は不明な点が多い。そのため、腫瘍血管新生に関与する新規遺伝子を同定し、その分子機構を解明することは重要である。本研究では、そのような遺伝子として転写因子TCF8を新規に見出し、その機能解析を行った。まず、病理切片を使用した免疫組織学的手法により、TCF8は腫瘍血管新生部位の血管内皮細胞に特異的に発現していることが明らかとなった。次に、TCF8をsiRNA法により発現抑制した細胞では、血管様構造の形成が促進されていたことから、TCF8は血管新生の負の制御因子であると考えられた。さらに、TCF8ヘテロ欠損マウスを使用した生体内血管新生モデルにおいては、TCF8の発現量の低下に伴い腫瘍形成および腫瘍血管新生の亢進がみられた。以上の結果から、TCF8は腫瘍形成と腫瘍血管新生を阻害する転写因子であると考えられ、その研究成果をCancer Research誌に報告した。また、TCF8による血管新生の抑制には低分子量G蛋白質R-Rasの活性化を介していることも明らかにした。こちらの研究成果に関しては、Biochemical and Biophysical Research Communications誌に発表した。本申請研究の主題であるIRF5(Interferon Regulatory Factor 5)のウィルス感染時における機能解明に関する研究を行った。これまでの研究からIRF5が樹状細胞やマクロフアージなどの免疫担当細胞においてIL-6(Interleukin-6)やTNF-α(Tumor Necrosis Factor-α)、IL-12(Interleukin-12)などの炎症性サイトカイン産生に関与していることが知られていたが、免疫担当細胞以外の細胞における機能は不明な点が多かった。過去の研究においてIRF5が抗ウィルス応答を示すインターフェロンにより強く誘導されることが知られていたことから、IRF5のウィルス感染時における役割を解析した。代表的なウィルスであるHSV-1(Herpes Simplex Virus)やVSV(Vesicular Stomatitis Virus)による感染実験を行ったところ、IRF5遺伝子欠損マウスでは、野生型やMyD88(Myeloid Differentiation Factor88)遺伝子欠損マウスに比べてウィルス感染に対する感受性が増大していることが明らかとなった。この結果は、IRF5に上述の既存のシグナル伝達系以外の経路が存在すること示している。また、IRF5遺伝子欠損マウス由来のマウス胚線維芽細胞では、野生型と比較してウィルス感染時のアポトーシスの抑制とウィルスの著しい増加がみられたことから、IRF5は感染細胞に適切な細胞死を促すことによりウィルス感染の広範化を防ぐ役割があると考えられた。本年度は、昨年度後半より技術習得を行ってきた蛍光蛋白質を使用したバイオイメージング技術を使用した研究を行った。研究対象としては、高血圧の主要な要因であるペプチドホルモン、アンジオテンシンIIの受容体であるAT1受容体とAT2受容体に着目して研究を開始した。高血圧に起因する心肥大・心不全等の心疾患や脳卒中、腎障害は全死亡原因の約4割を占めており、大きな社会問題である。中でも、レニン・アンジオテンシン系は、高血圧の主な要因であることが知られている。アンジオテンシンIIは、AT1受容体およびAT2受容体の2つの受容体を介してそのシグナルを伝えることが知られている。AT1受容体を介したシグナル伝達機構に関しては、その下流シグナルにより、高血圧、各種心疾患を誘発することが知られており、分子レベルにおいてそれらの機構が解明されつつある。一方で、AT2受容体を介したシグナル伝達に関しては、AT1受容体の作用と拮抗することが報告されているものの、それ以外の点に関しては不明な点が多い。さらに、近年、AT2受容体は、AT1受容体の作用に相反するだけでなく、むしろ逆にAT1受容体に先立って心肥大の発症に寄与していることがin vivoにおいて報告されており、これらのシグナル伝達系の解明が急務である。そのため、本研究では、AT1受容体とAT2受容体のモーダルシフトによるアンジオテンシンII感受性調節機構を解明することを通して、これまで明らかにされてこなかった両受容体間のクロストークを分子レベルで明らかにすることを目的とした。これまでの研究により、AT1受容体とAT2受容体はアンジオテンシンII刺激依存的に相互作用することが明らかとなった。

さらに、TCF8ヘテロ欠損マウスを使用した生体内血管新生モデルにおいては、TCF8の発現量の低下に伴い腫瘍形成および腫瘍血管新生の亢進がみられた。以上の結果から、TCF8は腫瘍形成と腫瘍血管新生を阻害する転写因子であると考えられ、その研究成果をCancer Research誌に報告した。また、TCF8による血管新生の抑制には低分子量G蛋白質R-Rasの活性化を介していることも明らかにした。こちらの研究成果に関しては、Biochemical and Biophysical Research Communications誌に発表した。
深海底鉱物資源開発システムの制御方式に関する研究

深海底よりポンプ方式で鉱物資源を採取するには、海底の集鉱機と界面上の船を結ぶ長大な揚鉱管が必要であり、また、その中間に揚鉱のための複数個のポンプモジュール、下端に揚鉱管の動的安定と鉱液の濃度調整のためのバッファが必要となる。しかしながら、海象に起因する船の運動のため、水中の揚鉱管に横振動、縦振動およびねじり振動が発生してその動的強度が問題となる。したがって、上記のシステムの安全作業を確保するには、それらの振動、とりわけ、強度的に問題の多い縦振動をできるだけ抑制しなければならない。本研究は、平成4年度において、パッシブ制御方式について研究を行い、バッファの形状による制御方式と動吸振器による制御方式について検討した。その結果、前者の方式により揚鉱管の縦振動を約50%、最大軸応力を約25%軽減できることを明らかにした。また、後者の方式により、揚鉱管の縦振動を約50%、最大軸応力を約17%軽減できることを解明した。平成5年度では、アクティブ制御方式について検討し、大きな制御入力およびそれを与えるアクチュエータとその設置場所の確保の困難性から、本研究のシステムの制御に不適であることを指摘した。さらに、前述の動吸振器のばねのばね定数を加振振動数に応じて変化させるセミ・アクティブ制御方式について研究し、この方式により揚鉱管の縦振動を約60%、最大軸応力を約20%軽減できることを明らかにした。平成6年度では、これまで研究した各制御方式について、制振性能と経済面より比較・検討し、本研究のシステムの制御には、パッシブ制御方式が適していることを示唆した。つぎに、前述のパッシブ制御方式の制振性能を向上させるための研究を行い、バッファの最適形状とその条件を解明した。さらに、動吸振器のばねに非線形ばねを採用することにより、動吸振器による制御方式の制振性能をわずかではあるが向上できることを明らかにした。深海外よりポンプ方式で鉱物資源を採取するには、海底の集鉱機と海面上の船を結ぶ長大な揚鉱管が必要であり、また、その中間に揚鉱のためのポンプモジュール、下端に鉱液の濃度調整と揚鉱管の動的安定のためのバッファが必要となる。しかしながら、水中の揚鉱管には、海況に起因する船の運動のため、横振動ならびに縦振動が発生してその動的強度が問題となる。したがって、上記のシステムの安全作業を確保するには、それらの振動を抑制しなければならない。本年度は、それらの振動のうち強度上特に問題の多い縦振動を受動的に制御するため、揚鉱管の下端に装置されたバッファの形状がその管の縦振動に及ぼす影響を理論的に解析し、また、バッファに装備した動吸振器の効果およびバッファの形状と動吸振器との相互効果について理論的に検討して以下のような知見を得た。すなわち、船の上下運動により揚鉱管に縦振動の共振現象が発生し、その縦振幅が船の振幅の約10倍にも達する。しかし、より大きな抗力係数で、より小さな付加質量係数を与える形状のバッファを使用すれば、その振幅を約50%まで減少することができる。また、以上の条件を満足するようなバッファの最適形状として、バッファの軸に垂直な面内により直径の大きな円板を、バッファのアスペクト比、円板とバッファの直径比およびKeulegan-Car-penter数に応じた間隔で配置すべきである。

また、バッファに動吸振器を装備しても、揚鉱管の共振振幅を約50%減少できることを解明するとともに、バッファ形状による揚鉱管の振動抑制効果が増加するにつれて、動吸振器との相互効果が小さくなることを明らかにした。最後に本研究の揚鉱管の縦振動を受動的に制御する方法としては、設備費や維持費の安価さと運用の簡便さより、動吸振器を設置するよりもバッファの形状を調整することが有利であることを示唆した。深海底よりポンプ方式で鉱物資源を採取するには、海底の集鉱機と海面上の船を結ぶ長大な揚鉱管が必要であり、また、その中間に揚鉱のための複数個のポンプモジュール、下端に揚鉱管の動的安定と鉱液の濃度調整のためのバッファが必要となる。しかしながら、水中の揚鉱管には、海況に起因する船の運動のため、横振動、縦振動およびねじり振動が発生してその動的強度が問題となる。したがって、上記のシステムの安全作業を確保するには、それらの振動、とりわけ、強度的に問題の多い縦振動をできるだけ抑制しなければならない。本年度は、上記のシステムの揚鉱管の縦振動の能動制御方式について研究し、その方式を採用するには、非常に大きな制御入力を必要とすること、および、海洋でその入力を与えるアクチュエータとそれを設置する場所の確保が困難であることより、能動制御方式が適当ではないことがわかった。そこで、平成5年度で研究した受動制御と能動制御の折衷方式である準能動制御方式(Semi-active control)について研究し、受動制御で使用した動吸振器のばねのばね定数を船の上下運動の振動数に応じて所定の方式で変化させることにより、揚鉱管の共振振幅を受動制御の場合よりもさらに約20%減少できることを明らかにした。また、揚鉱管上端部の軸応力をさらに約5%軽減できることを解明した。なお、種々の質量をもつバッファの場合について、準能動制御方式により揚鉱管の共振振幅を最小にするための動吸振器のばね定数と船の加振振動数の関係を明らかにした。しかしながら、水中の揚鉱管には、海象に起因する船の運動のため、横振動、縦振動およびねじり振動が発生してその動的強度が問題となる。本年度は、最初に上記のシステムの揚鉱管の縦振動の制御方式として、平成4年度で研究したパッシブ制御方式と平成5年度で研究したアクティブおよびセミ・アクティブ制御方式について比較検討した。その結果、海洋および海中で大きな制御入力を得ることが著しく困難であること、各制御方式の制振性能に大きな差がないことおよび経済性の面より、本研究の縦振動の制御にはパッシブ方式が適していることがわかった。そこで、これまで研究してきたパッシブ制御方式の更なる性能の向上を目的として、次の両面より研究した。一つは、従来の動吸振器のばねを非線形にして制振性能の向上を図ることであり、そのばねに硬性ばねを使用することにより、わずかではあるが従来の吸振器の性能を向上できることがわかった。