hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不安定な帯域幅をもつ多重化ネットワーク上の自律的な最適経路選択法の研究

本研究課題では、多重化ネットワークにおける重要な通信パターンのひとつであるマルチキャスト処理に着目し、時間効率のよいマルチキャストアルゴリズムの提案と評価を行った。次に、そこで得られた知見をさらに発展させ、通信品質を保証するための経路選択方式の提案と評価を行った。具体的な結果は以下の通りである:1)Cayleyグラフのクラスに対する時間最適な近傍ノードに対するマルチキャストアルゴリズムの提案とその理論的解析、2)多くのネットワークで幅広く用いられている貪欲算法に対する最悪実行時間の解析、3)マルチキャスト処理の具体的な応用のひとつである負荷情報の告知メカニズムに対するアプリケーションレベルでの効率的なプロトコルの提案と実験的な評価。また不安定な帯域をもつネットワーク上で品質の保証された通信を提供するための手法のひとつとして経路予約問題に着目し、大域的な情報を利用することなく適切な経路選択をおこなうための局所的なルーティング方式の提案をおこない、国際会議で発表した。また経路予約におけるアドミッションコントロール手法についても詳細な検討をおこない、パケットの衝突等に起因する再送遅延を考慮した新しいアドミッションコントロール手法の提案とそのシミュレーションによる評価をおこなった。本年度は、分散ネットワーク上の動的な資源獲得問題と効率のよい経路問題の2つに着目し、それぞれについて詳細に研究をおこなった。まず前者に関しては、情報の局所的な交換によって大域的な状況の把握をおこなう方法として知られているコーラムコンセンサスの手法をJavaを用いて分散ネットワーク上に実装し、その効果を実験的に評価した(業績番号4)。また大域的な状況を局所的な観測によって把握するための新たな方法としてわれわれが提案している動的集合を維持するための分散データ構造を資源獲得問題に応用し、その効果をシミュレーションにより実験的に評価した(業績番号1)。その結果、提案手法によって従来の集中型管理手法よりも効率よくシステム全体の状況の把握がおこなえ、負荷分散の効果も高くなることが示された。本年度は、このシステムを用いた分散資源管理問題を解くためのプラットフォームの開発・実装もおこなっている(業績番号2)。また業績番号3の成果では、局所情報を効率よく収集するための経路選択アルゴリズムの提案と理論的な評価がなされている。これらの基礎理論・技術を統合することにより、帯域幅が動的に変化するネットワーク上での効率のよい動的な経路選択が実現できると考えている。本年度はまず、不安定な通信帯域を有効に使用するためのスケジューリング手法に関する理論的な考察をおこなった。通常、一般の通信路に対する通信要求の割り当てはオンライン的におこなわなくてはならないが、このような状況は、各時点で割当て可能な資源のみをアクティブなものとして取り扱う、一種の資源制約つき二次元ビン詰め込み問題として定式化することができる。本研究ではこの問題に対するオンラインアルゴリズムの設計とその性能の理論的な解析をおこなった。その結果、あらかじめすべての要求が与えられるという強い仮定のもとで得られる最適解のO(log^2 n)倍以内の性能をもつオンラインアルゴリズムの存在がはじめてあきらかとなった(ここでnは与えられた通信路のチャネル容量の最大値)。本研究では次に、高い品質の要求される通信パターンのひとつであるマルチキャスト処理に着目し、いくつかの具体的なネットワークトポロジーに対する、時間効率のよいマルチキャストアルゴリズムの提案と評価をおこなった。本年度得られた具体的な結果は以下の通りである:1)ハイパーキューブやスターグラフなどのCayleyグラフのクラスに対する時間最適な近傍ノードに対するマルチキャストアルゴリズムの提案とその理論的解析、2)多くのネットワークで幅広く用いられている貪欲算法に対する最悪実行時間の解析、3)マルチキャスト処理の具体的な応用のひとつであるバリア同期アルゴリズムに対するアプリケーションレベルでの効率的なプロトコルの提案と実験的な評価。また不安定な帯域をもつネットワーク上で品質の保証された通信を提供するための手法のひとつとして経路予約問題に着目し、大域的な情報を利用することなく適切な経路選択をおこなうための局所的なルーティング方式の提案をおこない、研究会で発表している。この結果については、来年度の早い時期に学術雑誌に投稿する予定である。本年度はまず、多重化ネットワークにおける重要な通信パターンのひとつであるマルチキャスト処理に着目し、いくつかの具体的なネットワークトポロジーに対する、時間効率のよいマルチキャストアルゴリズムの提案と評価をおこなった。本年度得られた具体的な結果は以下の通りである:1)Cayleyグラフのクラスに対する時間最適な近傍ノードに対するマルチキャストアルゴリズムの提案とその理論的解析、2)多くのネットワークで幅広く用いられている貪欲算法に対する最悪実行時間の解析、3)マルチキャスト処理の具体的な応用のひとつである負荷情報の告知

メカニズムに対するアプリケーションレベルでの効率的なプロトコルの提案と実験的な評価。また不安定な帯域をもつネットワーク上で品質の保証された通信を提供するための手法のひとつとして経路予約問題に着目し、大域的な情報を利用することなく適切な経路選択をおこなうための局所的なルーティング方式の提案をおこない、国際会議で発表した。また経路予約におけるアドミッションコントロール手法についても詳細な検討をおこない、パケットの衝突等に起因する再送遅延を考慮した新しいアドミッションコントロール手法の提案とそのシミュレーションによる評価をおこなった。
酪農におけるリース農場活用による新規参入者受入・定着システムの確立研究

酪農においては高齢化、後継者不足のため農家数の急減が見られる。酪農は他の部門に比べ多額の施設投資を行っており、これらの資産保持のためリース農場が有効な手段となる。そこで本研究では全国的なリース農場の実態調査を行い、リース農場活用による酪農部門への新規参入者の受入、定着状況の分析を行った。結果の概要は、(1)リース農場を活用した新規入植者は北海道が圧倒的に多く、都府県では岡山県で見られた。(2)北海道では農業開発公社が実施する農場リース事業による短期リース型(5年間リース後売却)と士幌町農協が行っている農協単独の永久リース型が主である。この他、農協独自のリース事業がいくつかみられた。(3)農場リース事業を活用した新規入植者の定着率は極めて高く、北海道全体では9割を越えていた。高い定着率の要因は、入植地域での研修、実習の経験、関係自治体のリース料、固定資産税減免等の手厚い支援、農協、普及センターの技術支援、地区農家群の支援等である。(4)士幌町農協が行っているリース農場は、土地、建物はすべて農協が所有するものの、新規入植者の希望によって施設、建物の新築は可能であるが、その分リース料に上積みになる。後継者はそのまま継続できるものの、後継者が不在の場合は資産の帰属は農協になる。(5)岡山県ホクラク農協が行うリース農場は農協が離農者と新規入植者の間に入り、農地借地契約の仲介と建物施設については農協が投資しリースする斡旋型の永久リース型である。(6)以上のリース農場制度は新規入植者にとって受入、定着の有効な手段であるものの、事業量が少ないこと、様々な制約があることから、今後、新たな農協独自の運営によるリース農場の設立により急増する離農農場の受け皿になることが予想できた。平成11年度はリース農場について、北海道別海町で実態調査、大分県杵築市および滋賀県でのヒヤリングを行った。別海町N農協管内では24戸の新規就農者があったがこのうち2戸が家庭不和で、そのほか事故および経営不振によってそれぞれ1戸が離農している。これらの農場については農協が法人を作り新たに新規就農者を入植させている。新規就農者8戸を選び聞き取り調査を行った。うち6戸が農場リース事業への入植、2戸が農協法人農場への入植である。経営規模は経産牛頭数は4060頭、経営耕地面積は4070haである。入植年次は平成5、6、7、8、9年がそれぞれ1戸、10年が3戸であった。すべてが実習の経験を持ち、うち2戸がヘルパーの経験を有していた。農場リース制度の評価として(1)リース期間が短い、(2)入植時が秋になりその年もリース料を支払わなければならない、(3)農場リース制度を引き継いだ場合、残りの年数で農場を買い取らなければならない、(4)単身の入植が認められていない、(5)機械の購入がすべて新品でリース料が高額になる、等の間題点が指摘された。杵築市のリース農場制度はハウスミカン、花卉、イチゴの作物であり、16名の入植者がある。56名で団地毎の法人化が行われている。リース料は1、2年目27万円、3年目以降57万円である。リース期間は20年であるが期間の延長もできるなど柔軟なリース制度となっている。滋賀県では離農農家の施設を「畜舎リース方式」で新規就農者の誘致を行っているが、財政的支援が少ない等、新規就農者の積極的な動きにはなっていない。平成12年度は北海道および岡山県でのリース農場制度の取り組みについて調査・分析を行った。

まず、北海道においては、リース農場の代表的事例である士幌町リース農場事業と北海道農業開発公社が行っている農場リース事業について比較検討を行った。士幌町リース農場事業は可変型リース事業であり、基本施設は農協が建設、リースするものの、追加施設ないし立て替えについては入植者の希望により農協が建設しリースを行う。そのため、規模拡大が可能であり、現在半数以上の農家がフリーストール牛舎とミルキングパーラーを建設している。その結果、経産牛頭数は平均で158頭となっている。所得の最高は6,400万円、最低1,200万円とすべての経営が軌道に乗っている。しかし、永久リースであるため、後継者がいれば引き継ぐことができるが、後継者がいなかったり、途中で止めた場合農場資産はすべて農協に帰属することになる。一方、公社リース事業は売渡式リース事業であり、5年間のリース後買い取ることになる。新規就農者は入植時に機械、乳牛等への補助を受けており、またリース期間中、市町村からの援助により軌道に乗る確率は高い。そのため、調査農家9戸のうち、4年目で1,800万円の所得を確保している農家もあった。しかし、自治体からの支援について、既存農家からの不満も出ており、その援助の水準が問題となる。また、新規就農者によっては、5年後の買い取りについて負担となるケースも出ている。一方、岡山県においてはホクラク旭研修牧場が新規就農者のトレーニング施設として有効に機能していることが分かった。また同県においては、新規就農者の農場取得は高額であるため難しく、個別相対型のリース農場が展開し、その有効性が確認できた。酪農においては高齢化、後継者不足のため農家数の急減が見られる。酪農は他の部門に比べ多額の施設投資を行っており、これらの資産保持のためリース農場が有効な手段となる。そこで本研究では全国的なリース農場の実態調査を行い、リース農場活用による酪農部門への新規参入者の受入、定着状況の分析を行った。結果の概要は、(1)リース農場を活用した新規入植者は北海道が圧倒的に多く、都府県では岡山県で見られた。(2)北海道では農業開発公社が実施する農場リース事業による短期リース型(5年間リース後売却)と士幌町農協が行っている農協単独の永久リース型が主である。この他、農協独自のリース事業がいくつかみられた。(3)農場リース事業を活用した新規入植者の定着率は極めて高く、北海道全体では9割を越えていた。高い定着率の要因は、入植地域での研修、実習の経験、関係自治体のリース料、固定資産税減免等の手厚い支援、農協、普及センターの技術支援、地区農家群の支援等である。(4)士幌町農協が行っているリース農場は、土地、建物はすべて農協が所有するものの、新規入植者の希望によって施設、建物の新築は可能であるが、その分リース料に上積みになる。後継者はそのまま継続できるものの、後継者が不在の場合は資産の帰属は農協になる。(5)岡山県ホクラク農協が行うリース農場は農協が離農者と新規入植者の間に入り、農地借地契約の仲介と建物施設については農協が投資しリースする斡旋型の永久リース型である。(6)以上のリース農場制度は新規入植者にとって受入、定着の有効な手段であるものの、事業量が少ないこと、様々な制約があることから、今後、新たな農協独自の運営によるリース農場の設立により急増する離農農場の受け皿になることが予想できた。
水素および一酸化窒素による血液透析膜表面の生体適合性の改善

本研究では、血液透析膜の透析液側に水素ガスや一酸化窒素(NO)ガスを流し、透析膜表面をそれらの溶存ガス放出表面とすることで、透析膜表面の生体適合性を改善することを目的とした。透析液にガス交換器を介してNOガスを付加するシステムを構築し、そのシステムにより、透析膜から十分にNOを付加できること、またメトヘモグロビンを過剰に生成することなく、血液中の血小板活性化を抑制できることを明らかにした。血液透析療法は、腎不全に陥った患者の生命を維持するために不可欠の治療である。しかし、血液透析治療それ自体が患者にさまざまな侵襲を与えている。本研究では、血液透析膜の透析液側に水素ガスや一酸化窒素(NO)ガスを流し、透析膜表面をそれらの溶存ガス放出表面とすることで、透析膜表面の生体適合性を改善することを目的とする。本年度は、まずブタ血液を用いたex vivo実験により、NO放出表面における血小板の活性化抑制効果を検討した。ブタ血液700mLをソフトバックに充填し、膜面積1.5m^2の透析器(膜材質:ポリスルホンもしくはポリアクリロニトリル)を用いて血液流量200mL/minで透析実験を行った。あらかじめ血液側のみ血液を灌流させて安定化させた後、透析液を流した。透析液には、NOドナーとしてニトロプルシドナトリウムを溶解させ、NOの有無による血小板活性化の違いをADPおよびコラーゲン刺激による血小板活性化能により測定した。いずれの透析膜を使用した場合も、NO放出表面では、血小板の活性化および血液透析中の血小板減少が有意に低下しており、NO放出透析膜表面では、血小板の活性化が抑制されていると考えられた。また、マウスでの実験に使用するための超小型透析システムの設計と製作を行った。血液流量100500μL、透析液流量2001,000μLで透析可能な膜面積1cm^2の超小型透析システムを作成した。ブタ血液5mlを循環させ、4時間の透析が可能であることを確認できた。次年度以降、溶質除去特性を確認し、マウスを用いてガスの作用機序の検討に用いることが可能になった。21年度は、ブタ血液を用いたex vivo実験により、NO放出表面における血小板の活性化抑制効果の機序を検討し、NO放出表面では血小板の活性化および血液透析中の血小板減少が有意に低下しており、また血小板の活性化が抑制されていることが明らかにした。その結果を踏まえて、22年度はNOによる血小板活性化の抑制の機序を明らかにするための検討を行った。ブタ多血小板血漿を用いたex vivo実験を行い、透析液側からNOを放出させた透析膜を用いて、透析膜接触後の血小板内のcGMP濃度を測定した。その結果、NO放出膜表面と接触した血小板では、血小板内のcGMP濃度が有意に増加しており、NOによる血小板活性化抑制がグアニル酸シクラーゼを介したcGMPの産生によるものであることが明らかとなった。また、21年度に開発設計を行ったマウス用の超小型透析システムを用いて、実際にマウスに対して血液透析を行うための基礎検討を行った。総頸動脈および外頸静脈にカニュレーションを行い、血液を循環させる血液透析システムにより、マウスに血液透析を行うことが可能であった。22年度までに、ブタ血液を用いたex vivo実験により、NO放出表面における血小板の活性化抑制効果の機序を検討した。ニトロプルシドナトリウムをNO供与体として透析液に加えた実験を行い、NO放出膜表面と接触した血小板では、血小板内のcGMP濃度が有意に増加しており、NOによる血小板活性化抑制がグアニル酸シクラーゼを介したcGMPの産生によるものであり、透析液側から加えたNOが有効であることを明らかにした。しかし、NO供与体は半減期が長く、血液と透析膜が接触した血液に対してだけでなく、全身に作用してしまう可能性があり、透析膜と接触している間のみに作用するNOガスを用いる必要があった。そこで、23年度には、ガス交換機を用いて、NOガスを透析液に付加するシステムを構築した。このシステムを用いると、NOの副作用であるメトヘモグロビンを生成することもなく、透析液にガス交換膜を介してNOが十分に付加できた。
蛇行河道における砂州と河岸侵食の制御に関する基礎的研究

本研究は,わが国あるいはモンスーン地帯の開発途上国にとって,治水上早急に取り組むべき課題である蛇行河道の砂州の挙動と河岸侵食現象に対して,その機構を明らかにするとともに予測技術の開発を行った.まず,衛星写真の画像解析により,実河川における流路変動の実態を分析した.対象とした河川はバングラデシュのブラマプトラ川であり,ランドサットTM画像の解析により,年毎の河道の変化,洗掘域や堆積域の変化を把握した.これらに基づいて,ブラマプトラ下流部の河道変遷の特性,それに対する大洪水の影響等に関して検討した.同時に,蛇行流路の流路変動に関する水理実験を行い,砂州が河岸侵食に与える影響について検討した.次に,円弧,非円弧のすべり面を伴った大規模な河岸崩壊を対象に,その河岸形状の変化と安定性の関係の解析を行った.さらに不安定化した土塊が滑落していく過程について検討を行った.以上の基礎的知見をもとに,河床変動と河岸侵食による流路変動をともに解析できる数値解析モデルを開発した.まず,河岸の侵食に伴い側岸が移動する場合にも解析が可能な数値解析モデルを,移動一般座標系を用いることにより構築し,実験結果よりその妥当性を検証した.次に,河床の変動,河岸の侵食過程をモデルに取り入れ、河道変動の数値解析を行った.これにより,実験では測定が困難な掃流力分布の時間変化と河岸侵食過程との対応および河道平面形状の時間変化について考察を行った.さらに,実河川にも適用できるように本モデルを改良を行い適用した結果,実河川での河岸侵食位置,河道変動過程の予測が可能であることを示した.本研究は,わが国あるいはモンスーン地帯の開発途上国にとって,治水上早急に取り組むべき課題である蛇行河道の砂州の挙動と河岸侵食現象に対して,その機構を明らかにするとともに予測技術の開発を行った.まず,衛星写真の画像解析により,実河川における流路変動の実態を分析した.対象とした河川はバングラデシュのブラマプトラ川であり,ランドサットTM画像の解析により,年毎の河道の変化,洗掘域や堆積域の変化を把握した.これらに基づいて,ブラマプトラ下流部の河道変遷の特性,それに対する大洪水の影響等に関して検討した.同時に,蛇行流路の流路変動に関する水理実験を行い,砂州が河岸侵食に与える影響について検討した.次に,円弧,非円弧のすべり面を伴った大規模な河岸崩壊を対象に,その河岸形状の変化と安定性の関係の解析を行った.さらに不安定化した土塊が滑落していく過程について検討を行った.以上の基礎的知見をもとに,河床変動と河岸侵食による流路変動をともに解析できる数値解析モデルを開発した.まず,河岸の侵食に伴い側岸が移動する場合にも解析が可能な数値解析モデルを,移動一般座標系を用いることにより構築し,実験結果よりその妥当性を検証した.次に,河床の変動,河岸の侵食過程をモデルに取り入れ、河道変動の数値解析を行った.これにより,実験では測定が困難な掃流力分布の時間変化と河岸侵食過程との対応および河道平面形状の時間変化について考察を行った.さらに,実河川にも適用できるように本モデルを改良を行い適用した結果,実河川での河岸侵食位置,河道変動過程の予測が可能であることを示した.1.蛇行流路における砂州の発達と河岸浸食に関する水理実験:側岸に浸食材料を用いたsine-generated curveを有する蛇行流路の移動床水理実験を行い,本研究で購入したレーザー式変位計,サーボ式水位計を用いて,流路の平面形状および横断形状の時間的変化を計測するシステムを構築し,流路変動過程の計測を行い,河岸浸食速度あるいは砂州の発達過程等について整理,考察を行った.2.河岸浸食を伴う河道変動の数値解析法の開発:河岸浸食を伴う数値解析モデルは,これまで,側岸移動の取り扱いの困難さ等の要因により,開発が遅れていた分野である.そこで,側岸の移動とともに移動する座標系(移動一般座標系)を用いて,河岸浸食を取り扱いうる河道変動の数値解析モデルを構築し,直線,湾曲,蛇行流路の流路変動に適用し,実験結果と比較することによってモデルの検証を行った.それにより,本研究で開発したモデルにより河岸浸食の位置,浸食速度等の予測が可能であることが示された.3.蛇行河川の実態分析:主にバングラデシュ国の河川(ガンジス,メグナ等)の河道変動,河岸浸食の実態を,衛星写真の経年変化および現地資料を用いて定量的に把握し,河道変動の特性量間の関係を考察した.本研究は,わが国あるいはモンスーン地帯の開発途上国にとって,治水上早急に取り組むべき課題である蛇行河道の砂州の挙動と河岸侵食現象に対して,その機構を明らかにするとともに予測技術の開発を行った.まず,衛星写真の画像解析により,実河川における流路変動の実態を分析した.同時に,蛇行流路の流路変動に関する水理実験を行い,砂州が河岸侵食に与える影響について検討した.以上の基礎的知見をもとに,河床変動と河岸侵食による流路変動をともに解析できる数値解析モデルを開発し,流速分布,掃流力分布が河岸侵食に及ぼす影響について検討を行った.さらに,河岸のすべり破壊と崩壊土塊の挙動に関する解析を行った.以上の主要な成果を以下に整理する.(1)衛星写真の画像解析

バングラデシュのブラマプトラ川を対象にランドサットTM画像の解析を行い,年毎の河道の変化,洗掘域や堆積域の変化を把握した.これらに基づいて,ブラマプトラ下流部の河道変遷の特性,それに対する大洪水の影響等に関して検討した.(2)河岸侵食に関する水理実験侵食性河岸を有する蛇行流路を対象に水理実験を行い、備品として購入したデジタルビデオカメラを用いて,砂州形状,流速分布、河岸位置等の時間変化を詳細に計測し,砂州の挙動が河岸侵食に与える影響について検討を行った.(3)河岸侵食・流路変動に関する数値解析河岸侵食の間欠性を考慮した侵食過程をモデルに取り入れ、河岸侵食、流路変動の数値解析を行った.河岸侵食過程においては,特に水際近傍で流砂の非平衡性に卓越することを指摘し,平面2次元的な流砂の非平衡現象のモデル化を行った.(4)河岸のすべり破壊とその挙動に関する検討円弧,非円弧のすべり面を伴った大規模な河岸崩壊を対象に,その河岸形状の変化と安定性の関係の解析を行った.さらに不安定した土塊が滑落していく過程について検討を行った.
少数細胞が規定する膵臓がん発生過程の解明

がんは現在日本における死因の第1位で、診断法や治療法の確立が喫緊の課題である。特に膵臓がんはがんの中でも最も悪性度の高いがんの一つだが、高い治療抵抗性を示すために治療薬の創出は極めて難航しており、研究手法および創薬手法の抜本的な変革が求められている。そこで本研究は、「がん細胞の一部ががん促進シンギュラリティ細胞として膵臓がん形成の促進や薬物抵抗性の発現に寄与する」という新たなパラダイムを提唱し、これを検証する。生化学・遺伝学・薬理学・計算機科学等の融合により、がん発生機序研究および治療法開発の新たな方法論と技術的基盤を創出し、次世代型生命現象研究を遂行する。
NIP-SNAPsを介したマクロライド系抗菌薬の抗炎症機構の解明

申請者がマクロライド系抗菌薬(以下マクロライド)の結合タンパク質として同定したNIP-SNAP1および2 (以下NIP-SNAPs)は、マクロライドが持つ抗炎症作用の詳細を明らかとする上で重要なミトコンドリアタンパク質である。本研究では「NIP-SNAPsの生体における根本的な機能は何であるか?」という問いを掲げ、NIP-SNAPsの生理機能とマクロライドの抗炎症作用の分子機構を明らかにすることで、耐性菌出現・常在細菌叢撹乱といったマクロライド療法における臨床上の問題点を解決し、かつ慢性気道炎症に対する新規薬剤の創出に資する基盤研究を行う。
アルキン類のジェミナル官能基化に基づく触媒的炭素骨格構築法の開発

アルキンのジェミナルな官能基化、すなわちアルキンの同一炭素上に求核剤と求電子剤を導入する反応-特に炭素-炭素結合を生成する反応-の実現は極めて困難な課題とされてきた。本研究では、6族金属を中心にさまざまな遷移金属錯体を用いて、アルキン類のπ錯体あるいはビニリデン錯体形成を利用する求電子的な活性化、ならびにこれに対する求核剤の付加によるビニル金属種の生成、そしてこのビニル金属種と各種求電子剤との反応を行い、触媒的なアルキンのジェミナルな官能基化反応を実現し、さらにその成果をふまえ、有用化合物合成への展開を図ることを目的に研究を行った。本年度はまず、アルキン部位を有するジエノールシリルエーテルに対し、光照射条件下わずか0.5mol%量のレニウムカルボニル錯体を作用させるだけで、ビシクロ[3.3.0]オクタン骨格を有する化合物が高収率で得られることを見いだした。さまざまな置換基を有する基質を用いて反応の適用範囲について検討を行った結果、ジエン上に各種の置換基を導入した基質に対しても本反応は問題なく進行することがわかった。本反応はアセチレン化合物の同一炭素上で求核剤と求電子剤が反応し、一挙に二つの炭素-炭素結合生成が行える点で、従来例のない形式の反応を実現したものである。また、これまでレニウム錯体を炭素-炭素結合を生成反応に利用した例はほとんどなく、そのような観点からも非常に興味深い反応である。さらに本反応を利用して、トリキナン骨格を簡便に合成することにも成功した。次に、アルキン末端にアルケニル基の置換した基質を用いて反応の検討を行ったところ、タングステンカルボニル錯体を用いると速やかに反応が進行し、ビシクロ[5.3.0]デカン骨格を有する二環性化合物が得られることを見いだした。現在、この反応の一般化を検討している。
双方向参加型学習環境による算数数学科教員養成プログラム改善の実証的研究

本研究の成果は,クリッカー活用に基づいて開発された双方向参加型学習環境による算数・数学科教員養成プログラムの提出とその具体的知見の検証報告である。それらの成果が関係者間で共有・参照されることによって,<算数・数学授業の難易度の即時調整>や<匿名性の担保による参加意識の促進>等の利点が適宜承認され,算数・数学科教員養成課程の学生のアクティブラーニングを支える学習環境が実践的に明らかにされると同時に,学生による主体的な学びを促す指導と評価の一体化のための諸条件が具体的に導かれた。平成25年度は,研究計画通り,双方向参加型環境構築に向けて授業応答システム(ARS)の体系的整備と算数数学科教員養成プログラム設計を行った。49月期には,授業応答システムによる双方向参加型環境において,(1)認知的な負荷からみたクリック選択肢の最適化による集中力の持続性,(2)リアルタイムで自他の回答傾向が迅速に分かる即時フィードバック性,(3)算数数学に関する自尊心を損なわず保全できる匿名性,の3つの観点から,即時評価項目の検討を行った。103月期には,算数・数学科「教職科目」における多肢選択型問題の開発,収集及び分析(ケースメソッド課題の利活用)を行った。また,双方向参加型学習環境の確立による数学力の促進,算数数学観・算数数学教育観の変容過程の記録と分析を行った。特に,初等教員養成用テキストである『算数教科書の数学的背景』(齋藤昇,小原豊共編)を東洋館出版社から平成25年9月に上梓し,算数数学科の教員養成用コンテンツの拡充と公開を行った。平成24年度は,研究計画通り,双方向参加型学習環境構築をスタートアップした。46月期には基幹校である関東学院大学内外における協力体制の再確認と各作業課題の設定,クリッカーのトータライザーとしての機能と即時アナライザーとしての機能の双方の活用に関わる基本的な論点整理と小学校教員志望学生及び数学科教員志望学生に必須な数学的能力に関する共通見解の確立を図った。79月期には小学校算数科教育法を受講する学生を対象とする学習環境調査を実施した。及び,同学生を対象とする基礎数学力・算数数学観・算数数学教育観に関するベースライン調査を開始し,タイ王国コンケン大学数学教育研究所(CRME)との研究情報共有を開始した。13月期には算数・数学科「教科科目」における多肢選択型問題の開発,収集及び分析を進めると同時に,双方向参加型学習環境を支える電子教科書及び電子黒板について,初等教員養成課程用のテキストであり,東洋館出版より平成25年3月に刊行された『子どもの学力を高める新しい算数科教育法善(齋藤昇,秋田美代,小原豊編)』にその環境構築上の課題について執筆した。平成26年度は,既存の算数・数学科教員養成プログラムの課題を,同課程学生の基礎数学力,算数数学観,算数数学指導観,実践的指導力の観点から探究するベースライン調査の結果を踏まえて,算数・数学科教員養成系学生の(a)基礎数学力,(b)算数数学観/算数数学指導観,(c)算数数学実践的指導力の変容過程の総合分析に基づく算数・数学科教員養成プログラム複線化を企図した授業を実施した。特に,授業応答システムによる双方向参加型環境を実現した算数・数学科の模擬授業のデータを収集するとともに,その成果について国際学会(International Conference on Educational Research)において,「CSCL Perspective on Elementary School Teacher Training: Case of Clickers」を学術発表した。本研究において得られた実績は,クリッカー活用に基づいて開発された双方向参加型学習環境による算数・数学科教員養成プログラムとその具体的成果の検証報告である。それらの成果はWorld Association of Lesson Studies International Conference(WALS)やInternational Conference on Educational Research(ICER)などの国際学会での研究発表において広く参照されることを通じて,<算数・数学授業の難易度の即時調整>や<匿名性の担保による参加意識の促進>等の利点が共有され,算数・数学科教員養成課程の学生のアクティブラーニングを支える学習環境が実践的に明らかにされた。また同時に,携帯可能な配付方式の小型クリッカーによる多肢選択型問題回答を即時集計,グラフ表示によって可視化するアプリケーション(VBA)適用の大学授業での標準化を通して,教員養成プログラムにおける双方向参加型学習環境下での指導と評価を一体化する諸条件が具体的に明らかにされた。また,それらの実践的な知見には,クリッカーを用いた学生同士の活動参加による集合知の探究が,旧態的な講義型Chalk&Talkによる一方通行授業の改善に資することを示す確固たる事例提出であると同時に,学生による主体的な学びを促すという今日の社会的な要請に応えた知見を見出す意義が認められる。研究申請時の計画通り,基礎的なデータを収集の上で算数・数学科教員養成の授業実践に着実に活かしており,またその諸成果についても学術的な知見を集積し,国内外の学会にて論文発表している。教科教育学研究申請時の計画通り,平成27年度をもって本研究を完遂する。

特に,今まで集積してきた基礎データを用いて,双方向参加型学習環境による算数科教員養成プログラムの総合的検証を着実に進め,以てその成果を学術的な知見として結集し,国内外の学会にて論文発表する。本研究は,当初の計画通り,順調に進行しており,双方向参加型学習環境を構築する基礎的な条件の解明が進められている。筑波大学,コンケン大学及びその附属校との研究協力体制に基づき,研究観点別の資料収集と分析が着実に行われた。また、それらの成果は、国際学会誌1本(査読付),大学研究紀要2本,国際学会発表3本,教員養成用図書(共編著,分担執筆)2冊,と目に見える形で公開されている。本研究は当初の計画通り,順調に進行しており,双方向参加型学習環境を構築する基礎的条件を整えることができている。筑波大学及び同附属校,そしてコンケン大学数学教育研教授との研究協力体制は確立され,初年度の大きな作業課題であるクリッカー活用に関わる基本的な論点整理が着実に行われた。また,それらの成果は国際学会,大学紀要3本,教員養成用図書(分担執筆)と目に見える形で公開されている。共同研究者の筑波大学・礒田正美教授が分担金から467円を残額された。当初の計画に則って研究を推進し,初年度及び次年度に着手・進行させた研究内容を一層深めつつ,更なる一般化と条件整備,実践的な検証を図る。加えて,研究の成果を広く社会に還元する上で,国際教育調査会議(International Conference on Educationa Research)等で本研究の進展を学術資料として発表していく。当初の計画に則って研究を推進し,初年度に着手した双方向参加型学習環境に関する研究内容を一層深めつつ,さらなる一般化を図る。加えて第6回国際教育調査会議International Conference on Educational Researchで研究の進展を発表し,更に,明らかにされた諸課題を体系的に整理した上で,本研究上の知見を逐次,国内学会誌,大学紀要に学術資料として公開していく。本年度経常費に、この467円を含めて、旅費や消耗品費として速やかに予算に執行する。研究分担者である筑波大学人間学系礒田正美准教授が旅費として執行するはずであった10万円(研究分担者・分担金)は,web上でのミーティングで代替されたために次年度に繰り越すとの判断をなされた。本年度に新たに分担された10万円と合わせて20万円分を研究費(物品費及び旅費)として適宜執行する予定である。次年度も,当初の執行案に則って研究費を厳正かつ計画的に使用する。国内外での研究調査及び成果公開のため,国内旅費及び外国旅費を計上する。設備備品費は計上しない。また参考書籍,関連ソフトウェアなど消耗品費を一定額計上する。人件費・謝金については,調査補助,分析補助及び研究発表資料の英文校正などに使用する。
鉄道車両の整備・改修と研究開発、設計製造との関連の実証分析

日本の鉄道車両産業は、装置・部品を製造しているメーカーと、車体を製作しそれらを組み付けている車両メーカーから較正されている。まず鉄道会社(JR、公営交通機関、私鉄)が、軌間や車両限界など車輌を制約する地上設備、運転条件、および営業政策などを勘案して仕様書を作成する。鉄道会社は、車両メーカー(必要に応じて装置・部品メーカーも含めて)に仕様書を提示する。メーカー側は仕様に基づいて価格を積算し、見積書を鉄道会社に提示する。ここでメーカーが選定され、価格がほぼ決定される。メーカーは仕様書をベースに基本設計図を描き、鉄道会社の了解を得る。メーカーは基本図から詳細設計図製作図面と具体化していく。設備、原材料や部品、労働者の手配を行い製作・組み立てを行う。上述が新型車両の製作に関する一連の流れであるが、基本仕様の変更がないリピート車両の場合と、新技術が採用される車両の場合も併せて研究を重ねた。ここにはメインテナンスの要素が大きく影響している。以上が電車の新型車両に関する設計製造と整備の関係である。現在「1図面、1メーカー」が基本であるが、車両数が多かった旧国鉄時代には複数メーカーへの分割発注という形態も行われていた。その場合国鉄のイニシアティヴによるメーカーとの共同開発がしばしば行われた。共同設計会議を通じて、開発段階で最良の提案を行い、最も優れた図面を描いてきたメーカーに数量が重点的に割り振られた。当該メーカーが原設計図メーカーとして基本設計図を描き、国鉄がそれを了承し、他メーカーはその図面を配給された。そこから各メーカーが詳細設計図製作図面というプロセスをたどった。優れた研究開発に対する評価システムと、そのメーカーに対する重点発注というインセンティヴ・メカニズムにより、メーカーの開発力を引き出す構造が組み込まれ効率的に機能していた。上述のような鉄道会社とメーカー間の取引関係の中に、日本の鉄道車両産業が優れた技術力を形成してきた理由を読み取ることができる。本年度の研究は一方で『国鉄百年史』、国鉄工場の回想記、各車両メーカーの社史等の繕いていくこと、他方で現在の研究開発や設計製造の実態調査を両輪として、発展過程と現状の理解を深めていくことで課題に取り組んでいった。その中で次のような発展過程が明白となった。まず創業期では「お雇い外人」の役割が重要であったが、整備改修という面を手始めに急速に日本人に代替されていった。技術習得が進行していくと、貨車、客車、最後には蒸気機関車という過程を経て設計製造が行われていくようになった。しかし鉄道国有化期に「国産化」を目指したものの、素材や加工技術という点で基幹部品の国産化は昭和初期まで実現できなかった。国産化の完了と同時期に「弾丸列車」計画が企画された。電車や気動車への動力源の移行や、輸出実績などの点でも開業以来数十年を経てほぼ世界の最高水準に達したことが確認できる。その後戦争戦後混乱期を経て、復興からさらなる発展の象徴として「新幹線」の製造・運行が挙げられる。斜陽と見られていた鉄道の潜在力を再確認・発展させた。また経済効果の大きさも甚大であった。この発展の基礎には運行と整備・改修、国鉄の車両設計・研究開発部門の果たした役割が不可欠である。さらにその背景には、人材の育成、時代的要請に順応したシステマティックな国鉄組織の変遷と発展、および鉄鋼業などの素材部門・モーターや電気等の関連部品部門の技術向上が挙げられる。さらに国鉄と車両メーカー・部品メーカーの研究開発や設計プロセスにおける共同作業が重要な役割を果たしてきた。また各メーカーの開発力を引き出してきた車両発注システムにおけるインセンティヴ・メカニズムの内在化も経済学的に評価できる。
光刺激により動く高分子-光屈性材料

わずかな光量により大きく変形する感度のよい高分子ゲルを作成するには、相転移現象を利用するのが有効である。63年度において、アゾベンゼンを含むポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)水溶液の相分離温度を光制御することが可能なことを見出した。この結果をふまえてトリフェニルメタンロイコニトリルを含むポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)ゲルの光誘起相転移変形の検討を行った。光照射しない時は、この高分子ゲルは30°C付近で連続的に体積収縮する。しかし、光照射によりイオンゲルへと変換すると、温度を上昇させた時には、32.6°Cにおいて約10倍の急速な体積収縮が認められた。一方温度を下げた時には、31.5°Cにおいて急速な体積膨張が認められた。32°Cに温度を維持すると、光照射により約10倍の不連続的な膨潤・収縮挙動が観測された。この系においてはじめて、大きな変形をともなう感度のよい高分子ゲルの光誘起相転移変形が実現した。感度よく大きく変形する光応答性高分子ゲルを作成するもう一つの方法は、電場の助けを借りることである。電場印加により、光変形が加速されることは既に報告している。この機構を明らかにすることを目的として、電場依存性、電流依存性、照射部位依存性を検討した。その結果(i)変形速度は1/2に比例する。(ii)変形速度は電流量に依存しない。(iii)負極側を光照射すると速く変形することが見出された。これらの結果から電場下の変形が高分子ゲルのごく表面における電場摂動によるイオン分布の変化によるものであることが明らかとなった。これまでは含水高分子ゲルについて検討をすすめてきたが、実用上は水を含まないドライフィルム系が望まれる。この第一歩としてビオロ-ゲン基を含むポリテトラヒドロフランについてその光応答挙動を検討した。一定伸長下、光照射により応力の減少することが認められた。
空力制御装置とPOD解析を用いた隣接建物群の風荷重評価に関する研究

本研究では、正方形断面建物2棟の組合せについて風洞実験を行い、後流側の3次元建物モデルに作用する風方向変動風力、風直角方向変動風力,および変動ねじれモーメント等を測定し、後流振動の発生領域およびその原因の解明を行った。実験は境界層流中で行い、2棟の配置に関しては、約140通りについて検証した。次いで、空力制御装置(ローター)を風上側模型に設置して、その回転数の変化に応じて後流側模型の風力特性にどのような変化が現れるのかを詳細に検討した。ローターのない状態では、風上側模型が風下側模型の正面付近に位置するとき、遮風効果により風方向風力が減少するが、その他の広範な領域で風直角方向風力が増加する。特に、後流側に建物幅の5倍前後離れた領域でこれが著しい。これに対し、上流側建物のローターの回転数を増加していくと、剥離せん断層の再付着効果が増大し、風下側模型の風直角方向風力が小さくなり、そのパワースペクトル密度のピークが高周波側へ移行し、前縁剥離から後縁剥離型へ移行することなどが判明した。ローターの制御による後流振動の抑制効果は極めて顕著である。この手法は、実際の建物の振動抑制方法としては、必ずしも現実的ではないが、いわゆる後流振動の複雑なメカニズムの解明には極めて有効であり、有益な知見が得られた。既に得ている2次元の結果、およびPOD解析結果と合わせて、得られた結果を総合的に評価し、連棟建物の風荷重評価手法の確立のため、貴重な資料が提供できたと考える。本研究では、周辺建物の影響を考慮して正確な風荷重評価を行うために、正方形断面建物3棟までの組合せについて風洞実験を行って建物に作用する壁面風圧や風力を測定する計画であるが、その初年度として本年度は正方形断面建物2棟間の相互干渉について網羅的に実験を行った。建物の代表幅Bと高さHの比であるアスペクト比は連立する高層建物を想定して2棟共に6.0を採用し、2棟の隣棟間隔は風方向について2B5B、また風直角方向については0B3Bの範囲で独立に可変とした。中低層建物が比較的密に建ち並ぶような地表面粗度を再現して風洞内に境界層乱流を再現し、架台に既存の5分力天秤を設置して風下側の建物に作用する変動風力を計測した。得られた風力の統計量およびスペクトル解析結果を基に風力発生機構の種類を大別した結果、2棟の相互作用がまったく見られない場合と典型的な後流振動が発生している場合のほかに、以下のような特別な現象を示す配置のあることが判明した。1.風下側建物が風上側建物の直後に配置された場合、風上側建物から発生する交番渦の影響がまったく見られない領域がある。これは2次元一様流中で行った既往の実験結果とも一致している。2.風下側建物が風上側建物の斜め後方に配置された場合、交番渦による風力が風直角方向のみならず風方向にも見られる領域が存在する。これは風上側建物から剥離したせん断層の経路を風下側建物が妨げることによるものと思われる。このような配置領域が確認されたので、複合的な現象から各要因を分離して風荷重発生機構を把握するために空力制御装置を併用した流れ場の分析を今後早急に行う計画である。昨年度は正方形断面建物2棟間の相互干渉について網羅的に実験を行い、得られた風力の統計量およびスペクトル解析結果を基に風力発生機構の種類を大別したところ、2棟の配置によっては交番渦の影響が全く見られない場合や、風方向風力に現れる場合などの特徴的な棟配置の存在することが判った。本年度はこうした特徴的な棟配置を重点的対象として、風力発生機構を特定するためにローターを用いた詳細な検討を行った。

また、ローターによる強制的な流れ場制御の実験を補完するために、当初の予定を変更して異なる大きさの正方形断面建物2棟間の相互干渉についても網羅的に実験を行った。なお、本年度はより網羅的な結果を得るために、試験装置に改良を加えて隣棟間隔の実験範囲を昨年度より拡大した。隣棟間隔は風方向について-4B9B、また風直角方向については0B7Bの範囲で可変とし、昨年度の5倍以上にあたる合計89の配置パターンについて計測を行った。これらの風洞実験を通して以下の知見を得た。1.風下側建物の存在により風上側建物の風方向平均風力や風直角方向変動風力は低減される場合がある。ただし、風方向変動風力に関して低減する配置は確認されなかった。2.風下側建物が風上側建物の直後に配置された場合、風上側建物から発生する交番渦の影響のまったく見られない配置がある。ローターによる強制的な流れ場制御を行っても現象に変化は見られず、2棟が空力的に一体となっていることが確認された。3.風下側建物が風上側建物の斜め後方に配置された場合、交番渦による風力が風直角方向のみならず風方向にも見られる配置が存在する。こうした領域ではローターにより風下側建物の風力を制御することが可能であり、風上側建物から剥離したせん断層との干渉が風力発生機構となっていたことが確認された。本研究では、正方形断面建物2棟の組合せについて風洞実験を行い、後流側の3次元建物モデルに作用する風方向変動風力、風直角方向変動風力,および変動ねじれモーメント等を測定し、後流振動の発生領域およびその原因の解明を行った。実験は境界層流中で行い、2棟の配置に関しては、約140通りについて検証した。次いで、空力制御装置(ローター)を風上側模型に設置して、その回転数の変化に応じて後流側模型の風力特性にどのような変化が現れるのかを詳細に検討した。ローターのない状態では、風上側模型が風下側模型の正面付近に位置するとき、遮風効果により風方向風力が減少するが、その他の広範な領域で風直角方向風力が増加する。特に、後流側に建物幅の5倍前後離れた領域でこれが著しい。これに対し、上流側建物のローターの回転数を増加していくと、剥離せん断層の再付着効果が増大し、風下側模型の風直角方向風力が小さくなり、そのパワースペクトル密度のピークが高周波側へ移行し、前縁剥離から後縁剥離型へ移行することなどが判明した。ローターの制御による後流振動の抑制効果は極めて顕著である。この手法は、実際の建物の振動抑制方法としては、必ずしも現実的ではないが、いわゆる後流振動の複雑なメカニズムの解明には極めて有効であり、有益な知見が得られた。既に得ている2次元の結果、およびPOD解析結果と合わせて、得られた結果を総合的に評価し、連棟建物の風荷重評価手法の確立のため、貴重な資料が提供できたと考える。
長期橋梁ヘルスモニタリングのための逐次ベイズ異常診断法の提案

本研究は,長期的な経年変化に着目した橋梁異常診断の実現のため,長期モニタリングにおける様々な外部因子(気象状況・構造物の運用状況など)の影響や多種多量のデータを逐次に分析できる異常診断法の構築を目的としている.H30年度は,H29年度の研究で実施した実橋梁の損傷実験データを用いて異常検知可能性について検討を進めてきた.また,逐次ベイズ異常検知法で提案している損傷位置や損傷度の大まかな検知精度の向上のために,逐次ベイズ異常検知法の情報行列から各センサー情報だけを抽出する局所ベイズ異常検知法の開発に成功した.実橋での損傷実験データによる検討から,提案の逐次ベイズ異常検知による大まかな損傷位置や損傷度の精度向上が可能であることが分かった.長期振動モニタリングにおける環境の影響を適切に考慮できる数理モデルとして,線形回帰モデル,非線形回帰モデル(ガウス回帰モデル)およびARIMAモデルの有用性について検討を行い長期振動モニタリングにおける環境依存性の正規化の可能性を示した.特に,温度のような季節変動の場合は非線形回帰モデルによるデータ正規化が有利であることが分かった.一方で休日の急激な交通荷重の変化のような非定常的な季節変動の場合は,ARIMAモデルが有利であることが分かった.また橋脚の洗掘同定のために常時微動による振動同定可能性について鉄道橋を対象に検討を行い,振幅0.1gal程度の非常時の常時微動と増水時の振幅1gal程度の常時微動の遠隔モニタリングによる橋脚の振動特性の同定に成功し,橋脚の洗掘同定の可能性を明らかにした.研究成果を積極的に国内外で発信しており,国内学術会議に13件,国際会議に17件,国内外の専門雑誌に7編発表している.関連研究成果の「粒子フィルタを用いた鋼アーチ橋梁のFEモデルアップデート」が鋼構造工学シンポジウムにおいて優秀発表賞を授与された.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,長期的な経年変化に着目した橋梁異常診断の実現のため,長期モニタリングにおける様々な外部因子(気象状況・構造物の運用状況など)の影響や多種多量のデータを逐次に分析できる異常診断法の構築を目的とする.そのために研究初年度のH28年度は,長期橋梁モニタリングの観測データ(指標)の外部因子による変化と橋梁の損傷による変化を区別するとともに損傷による変化をより明確にするため,まず外部因子の観測値への影響をARXモデルで近似し逐次改良のためにカルマンフィルタを適用した適応型回帰モデルを開発した.その試みをまとめてKKHTCNN,IALCCE2016にて発表している.またStructural Infrastructure Engineeringに投稿している.長期モニタリングデータによる異常診断においては,異常の有無に関する事前情報を必ずしも必要としない仮説の尤度比に着目した逐次ベイズ異常診断の基礎理論の提案に成功している.その成果をまとめて,国際会議および国内外の専門雑誌に発表している.またコピュラベース尤度比の誘導に成功し,コピュラベース尤度比に基づいた損傷指標Z値を用い橋梁の長期モニタリングへの適用を試みた.また既往の研究で検討されたあるマハランビス距離(MD)およびベイズファクター(BF)による異常検知度とも比較検討を行った.その結果,コピュラによる損傷指標Z値の方がMDおよびBFより変化に敏感であったが,虚報(false alarm)の可能性も高いことが明らかになった.その他,橋梁振動モニタリングにおける損傷検知の実橋梁への適用について検討を行い,トラス橋梁の引張材の腐食による切断損傷であれば,提案手法による損傷検知の可能性が高いことが分かった.関連して国内外の専門雑誌に発表している.H28年度は以下の項目について計画とおり研究が実施された.1)外部因子と観測値の多変量確率変数間の非線形性までを考慮する回帰モデルの構築;2)逐次更新の長期モニタリングデータに適合する逐次回帰法の構築;3)構造同定手法の整備と無事前情報異常検知法の開発;4)妥当性検証のための模型桁整備と実橋長期モニタリング用の機器整備具体的に,長期モニタリングにおける外部因子と観測値の相関を考慮できる逐次回帰モデルを構築した.また観測データ間の非線形的相関を考慮するために,コピュラモデルの検討を行った結果,観測値間の確率的な独立性を表すコピュラモデルとしてガウス型コピュラが適切であることが分かった.またコピュラベース尤度比の誘導に成功し,コピュラベース尤度比に基づいた損傷指標Z値を用い橋梁の長期モニタリングへの適用を試みた.コピュラによる損傷指標Z値の損傷検知における感度と虚報の可能性について検討を行う必要があることが明らかになった.また適応型ベイファクタの基礎理論の開発にも成功しており,適応型ベイファクタによる異常検知に可能性について検討を行った.実橋梁での損傷実験データに適応型ベイファクタを適用した結果,異常検知のみならず損傷位置に近いセンサの同定も可能であることが分かった.適応型ベイファクタの基礎理論開発には「無事前情報ベイズ」に着目しており,事前情報を必要としない異常検知法として拡張できる.計測機器やモニタリング対象橋梁の整備については,計画とおり実験室の模型橋梁の整備を行った.また長期モニタリング対象橋梁でのセンサや長期モニタリング用の計測機器の整備を行い,現在継続して長期モニタリングを実施している.

本研究は,長期的な経年変化に着目した橋梁異常診断の実現のため,長期モニタリングにおける様々な外部因子(気象状況・構造物の運用状況など)の影響や多種多量のデータを逐次に分析できる異常診断法の構築を目的としている.H29年度は,H28年度に検討した損傷指標と環境因子の損傷指標への影響低減のための多次元自己回帰手法の妥当性検討と異常検知手法の改良について研究を行なった.特に提案手法の妥当性検討のために,実際の鋼板桁橋とPC桁橋を対象とした実橋梁損傷実験と模型橋梁実験を実施した.鋼板桁橋の損傷実験の前に半年程度の長期モニタリングを行った後に,損傷実験を行なっている.計測には加速度の計測とともに橋梁の橋軸方向のたわみ計測,損傷によるひずみの変化を捉えるためのひずみ計測と橋桁の温度の計測を行った.特に損傷実験では安全を考慮し,落橋防止装置を設置し損傷実験を行なった.PC桁橋の破壊実験はあまり例のない実橋の破壊実験であり,安全に万全を期するために事前検討を十分に行い計画した上で実施した.損傷実験は最初の計画より大規模な現地実験となり,膨大なデータの分析ための強制振動抽出アルゴリズムを開発し,データ分析の合理化を図った.また長期モニタリング対象橋の長期モニタリングも引き継ぎ実施した.ベイズ異常検知のロバスト性を高めるために,線形システムモデルの同定にベイズ統計を導入した改良ベイズ異常検知の理論を提案している.また研究成果を積極的に国内外で発信しており,国内学術会議に8件,国際会議に14件,国内外の専門雑誌に7編発表している.H29年度は,以下の項目について,計画に従い研究が実施された.1)H28年度開発の異常検知法の妥当性検討のための実橋梁実験および模型橋梁実験;2)初年度開発の異常検知法の改良3)損傷実験のためのモデルアップデートと損傷シミュレーション;4)成果発表と実用化のための問題点分析具体的に,実際の鋼板桁橋とPC桁橋を対象とした実橋梁損傷実験と模型橋梁実験を実施した.特に,鋼板桁橋の損傷実験の前に半年程度の長期モニタリングを行った後に,損傷実験を行なっている.PC桁橋は破壊実験を行なっている.H28開発の損傷検知法による実橋梁での損傷検知可能性を確認しているが,実験ケースによっては損傷指標のばらつきが観測されており,異常検知法の改良に着手した.ロバスト性のある損傷指標の提案のために,ベイズシステム同定と特徴量抽出の2段階ベイズ異常検知を提案しており,次年度以降の詳細な検討は必要であるものの,損傷検知精度の大幅な向上が期待される.研究成果を積極的に国内外で発信しており,国内学術会議に8件,国際会議に14件,国内外の専門雑誌に7編発表している.以上の理由により現在まで進捗状況はおおむね順調に進展していると判ずる.ただし当初1件の実橋損傷実験計画より多い2件の実橋梁損傷実験を実施することになり,膨大なデータ処理や分析のために損傷実験のためのモデルアップデートと損傷シミュレーションの検討は十分に行われてなく,次年度に引き継ぎ検討することになった.本研究は,長期的な経年変化に着目した橋梁異常診断の実現のため,長期モニタリングにおける様々な外部因子(気象状況・構造物の運用状況など)の影響や多種多量のデータを逐次に分析できる異常診断法の構築を目的としている.H30年度は,H29年度の研究で実施した実橋梁の損傷実験データを用いて異常検知可能性について検討を進めてきた.
局所空隙率変化を有する充てん層内伝導-ふく射伝熱に関する研究

層厚一粒径比の比較的小さな球状粒子充てん層内伝導-ふく射伝熱について、その伝熱特性を定量的に予測しうる理論モデルを提案し、その妥当性を実験によって確認した。理論モデルにおいては、充てん層内での局所空隙率変化の影響を考慮して局所有効熱伝導率をBruggemanの理論によって与えるとともに、相関散乱理論を開発して、充てん粒子群のふく射物性を与えた。一方、実験においては、充てん粒子として、コージライト球と鋼球を用い、高温面温度を、300800Kと変化させ、層内温度分布と有効熱伝導率を測定した。提案した理論モデルによる計算結果と実験結果は、非常によく一致し、本モデルの妥当性が確認された。本モデルを、他の伝熱機構が共存する複合伝熱問題に拡張することが、今後の課題である。