hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高速点火核融合実験のための中性子画像計測器の開発

高速点火レーザー核融合実験において、燃料のどの部分が核融合を起こしているかを画像計測するための計測器を開発し、一定の成果を得た。中性子の画像計測には計測器の開発以外に、中性子発生数を上げるためのトリチウム含有ターゲットの開発も必要になる。ターゲット開発に関しては、トリチウムドープ技術の開発が進んだが未だ目標濃度までは実現しておらず、従って十分な中性子発生数を得らられていない。中性子画像計測器に関しては、試作機が完成し、加速器を用いて中性子の代わりにX線を発生させの画像が観測できる事を確認した。中性子結像用のペナンブラ型コリメータも2種類開発しX線画像が鮮明に結像できる事が示された。本研究では高速点火核融合実験において、加熱が起った領域の形状を中性子の画像として捉える事で直接的な観測を行おうとする物である。高速点火核融合実験では追加熱用レーザー入射の際に発生するX線が非常に強大であるために、X線と中性子信号を時間的に分けられるだけの高速応答中性子シンチレーターが必要になる。第一期装置としてはシンチレータープレートからの発光をイメージインテンシファイアCCDカメラで撮影する方法が用いられ、第二期装置として、時間分解中性子画像計測を行うために、多チャンネルADコンバーター装置の開発が必要と成る。またそもそも現状行っている重水素燃料のみの核融合実験では中性子発生数が不足して、中性子画像は不可能と見積もられる.そのために現状の実験条件を変えずに三重水素一重水素核融合を起こせるよう、三重水素添加ターゲットの開発が必要である。平成25年度の研究の成果はターゲット開発に関して、三重水素添加ターゲットの実験環境が整い、三重水素添加実験が開始できた。また基礎実験において三重水素添加の効率が測定でき、実用ターゲットに必要な三重水素添加処理の条件が見積もられた。また中性子画像計測器の最も重要な構成要素であるペナンブラピンホールの作成及び、まずはX線ではあるが性能評価実験が行われた。また半影画像から真の画像への画像再生技術の開発が開始された。X線を用いた実験によると、ペナンブラの位置調整機構の精度が悪く、改良の必要が有る事が明らかになった。第一期装置の開発の一貫で、中性子画像の信号時間変化を知る必要が有ると考えられたため第二期装置で必要と成るADコンバーター装置の開発を初め、目的の半分のチャンネル数までの動作に成功したまた本計測器に搭載される液体性シンチレーターの性能評価が多く進み、液体シンチレーターに関する成果が多く出た。液体シンチレーターを搭載した中性子計測器に関する研究成果の発表を多く行った。本研究の目的は高速点火核融合において中性子の発生分布を画像として計測する技術を開発する事で、核融合燃料の温度分布計測を可能にすることで、高速点火核融合研究に貢献するというものである。十分な中性子発生数が得られるようにするために1.トリチウム添加ターゲットを開発し、その後2.中性子画像計測器を開発する。トリチウム添加ターゲットに関してはH24年度の研究成果でトリチウム-重水素置換反応は紫外線照射により促進作用が認められた。H25年度には紫外線の光量を増加させる為にレーザー装置をトリチウム充填装置内に設置した。今後実験を開始する。一方中性子画像計測でも大きな進展があった。中性子を結像するペナンブラと呼ばれる形状をしたピンホールを設計・製作し、核融合実験に導入して結像試験を行った。H25年度の核融合実験ではまだトリチウム添加ターゲットが導入できなかった為に、中性子発せ数が不足し中性子結像は出来なかった。中性子のかわりに高エネルギーX線は大量に発生し、中性子と結像に関して性質が似ているためこれを利用して計測試験を行った。シンチレーターアレー装置部分がまだ完成していない為、これのかわりにイメージングプレートを用いた。クリアな半影画像が得られ、その画像を解析処理する事で高エネルギーX線画像を観測する事に成功した。この画像データは高速点火の電子の軌道を始めて観測した事になり、これまで解明されてこなかった高速電子の発生角度分布を直接計測する事に成功した。このように高速点火核融合に大きく貢献した。また中性子画像を光信号に変換するシンチレーターアレー部分の試作機を作り、放射線源を用いた試験でシンチレーション信号を確認した。本年度はシンチレーション画像計測部の開発完成させる事で計測器を完成させる。本研究課題の目標は1.レーザー核融合中性子画像計測器を開発し、2.トリチウムドープターゲットを開発し、3.高速点火核融合実験において中性子画像を計測することで、核融合研究に貢献する物である。1.については中性子画像計測器が完成し、電子加速器から発生させたX線を用いた原理実証実験で、設計どおりの性能が達成された。また時間分解中性子計測器に関しても、多チャンネルのADコンバーター装置が完成し、実験に導入された。この成果に関して国際学会発表および論文発表がなされた。

2.についてはターゲットへのトリチウムドープ技術研究は大きく進み、国際学会がなされた。しかしながら目標とする濃度のトリチウムドープには至っていない。3.については未だレーザー核融合爆縮コアの中性子画像は計測できていない。原因は、昨年度はレーザー核融合の実験スケジュールが遅れ、スケジュールの都合上爆縮コアの加熱実験が行なわれなかったためである。科研費は昨年度で終了であるが、本年度もこの研究は継続し、後2年以内に実現する見込みである。2015年10月には理化学研究所の中性子発生装置「RANS」を用いた、中性子画像計測装置の動作性能試験を行う予定である。2016年3月にトリチウムターゲットの照射試験を行なう見込みである。このように計画は1年程度遅れてはいるが、当初計画どおりすべて進んでいる。26年度が最終年度であるため、記入しない。レーザー核融合26年度が最終年度であるため、記入しない。三重水素ターゲットはこの時期に完成予定であったが、現状は三重水素の添加量がまだ足りない状況である。一方で中性子画像計測装置の試作、予備試験が進んだ。当初3年目に行う予定であった時間分解画像計測のためのADコンバーター装置の調達が進んだ。今年度には時間分会型画像計測装置の装置評価試験進められると考えられる。当初の予定では、H25年度までにトリチウム添加ターゲットの開発を完了し、中性子画像計測器の導入まで行なう予定であった。H26にはイオン温度計測まで持ち込むのが当初計画であった。実際にはトリチウム添加ターゲットは1年遅れており、今年度実現する見込みである。これはトリチウム充填装置内のトリチウム回収装置(トリチウムの環境への漏洩を防ぐ装置)の故障があったため、トリチウムを扱う実験が9ヶ月遅延した。一方、トリチウムを扱わずに基礎実験を行なう手法を考案し、レーザー光による重水素ートリチウム置換実験の基礎研究が進んだ。改修工事は完了し、また本研究を推進する為に新たに共同研究者(助教)が加わったため、研究はさらに加速される。一方、中性子画像計測器のうち結像部(ペナンブラピンホール)は2号機が製作され核融合実験に導入され、X線での結像計測には成功し、高速点火実験では始めて高速電子の挙動を直接観測した。中性子画像計測器のうちシンチレーターアレー部の試作には成功しているが、中性子での撮像試験はまだ完了していない。本計測器の開発に博士後期課程の学生が研究を分担する事に成った。最後にイオン温度計測を行なう為の改良型計測器の開発であるが、当初予定よりも簡易な装置で計測が出来る事を考案した。これはターゲットへのトリチウム添加量を1%に制御し、上述の装置をもう一台作るだけで実現できる、より簡便で、効率的な手法である。このように、トリチウム添加ターゲットの開発は1年遅れ、中性子画像計測器開発は順調、すでに高速点火核融合研究への貢献があり、イオン温度計測への発展はさらに効率の良い方法の考案があったなど、全体としてみればおおむね順調といえる。
災害復興期における地域の記憶継承・アイデンティティの再編と災害文化の編成

本研究では、災害の長期的な復旧・復興過程に着目し、地域ビジョンを創出し共有する試みが、地域の社会関係や生業の維持・活性化など「地域生活を維持していくしくみ」の構築に与える影響に着目し、その影響の現れ方を探ることを目的とした。復旧復興過程は、現実には文化領域や産業領域、生活領域が異なる方向に動き相互の葛藤が深まる困難な時期である。しかし、<地域の記憶継承>や<地域アイデンティティの再編成>に向けての実践的な地域活動を通じ、諸領域が相互に関係づけられる仕掛けと支援の仕組みをつくることで、地域社会関係の再編や生き方の模索・再構築を促し、地域の生業の維持・活性化に繋がる可能性をもつ豊かな過程でもある。本年度は、既存の災害における地域の集合的記憶や地域アイデンティティに関して、文献研究を行い、情報整理と参照点の抽出を行った。それと並行して、東日本大震災の被災地である福島県いわき市、宮城県気仙沼市、岩手県大槌町の三地域に焦点を当てて、災害過程におけるフェーズごとの状況の整理と情報・資料(文献・統計資料など)の収集を進めた。これらの三地域は、地方都市圏内に明確な中心部と周縁部を有し、東日本大震災前後の災害過程において中心-周縁関係から生じている諸事象に影響を受けてきているという点で共通している一方で、災害因(いわき市=原発災害・津波災害/気仙沼市・大槌町=津波災害)、都市圏の規模(いわき市=大、気仙沼市=中、大槌町=小)、都道府県、といった点で相違があり、地域の集合的記憶や地域アイデンティティの(再)構築を通じた、地方都市圏における中心-周縁関係のあり方の比較検討を行ううえでは有益だと考えたからである。なお、三つの対象地域のうち、大槌町については、震災前後の社会ネットワークや取り組みの実態把握についても実地ヒアリングなどを進めている。個別調査では、まずこれまで収集したデータソース等に基づいた各対象地域に関する情報収集・整理を行い、それぞれの地域特性、土地利用の歴史、被害の特徴等、震災前後の状況の推移を時系列で把握できるようにし、そのうえで町内会長や公民館長等、すでに信頼関係を構築している地域のリーダーへの現地調査も行いながら、復興まちづくりを担う住民組織(町内会、消防団、婦人会など)、行政、復興支援者(NPO、民間研究所など)、各種経済団体、文化活動団体(伝統芸能保存会、老人クラブなど)、地域住民が多く働く事業所等、どのような地域組織が存在しているか(していたか)を明らかにし、各地域組織の役員(複数名)に対する聞き取り調査を進めているところである。研究の初年度は、地域情報の整理に時間がかかったことと、現地での調査活動は暫時進めてはいるものの現地の地域集団やネットワークの把握に手間取ったことなどのため、調査対象地での個別のヒアリングの開始がやや遅れ気味になっていた。しかし、この間、新聞・雑誌・インターネットなどの情報や別の共同研究による調査活動等を手掛かりに、現地の地域集団やネットワークについてもある程度の情報の蓄積ができてきたため、上記の課題は解消しつつある。今後、集中的に研究上の課題を吟味検討したうえで、研究進展に尽力することにしたい。本年度も、災害時における地域の集合的記憶や地域アイデンティティに関して、文献研究を継続して行い、情報整理を行った。それと並行して、昨年度から主たる調査対象地としてきた福島県いわき市、宮城県気仙沼市、岩手県大槌町の三地域に焦点を当て、東日本大震災の災害過程におけるフェーズごとの状況の展開に関して、資料収集とヒアリング調査等の整理を進めていった。個別調査では、それぞれの対象地域の地域特性、土地利用の歴史、被害の特徴等、震災前後の状況の推移を時系列で把握し、そのうえで町内会長や公民館長等、すでに信頼関係を構築している地域のリーダーに対する調査を実施した。また、復興まちづくりを担う住民組織(町内会、消防団、婦人会など)、行政、復興支援者(NPO、民間研究所など)、各種経済団体、文化活動団体(伝統芸能保存会、老人クラブなど)、地域住民が多く働く事業所等についても、復興のプロセスに深く関わったメンバーに対する聞き取り調査を実施した。ヒアリング項目は、1各組織の活動理念、2各組織の分野的な活動範囲、3各組織の地理的な活動範囲、4他の地域組織との関係(他の組織の役員との兼任状況、活動理念や活動領域の重なり具合など)、5地域外の組織や個人との関係(量的な関係の広さ、および関係の性質など)、6復興事業への見解、7東日本大震災前後の災害過程の各フェーズにおいて16がどのように変化したかなどである。これらのヒアリングは、地域の集合的記憶や地域アイデンティティの(再)構築の方向性や可能性を吟味し、今後の地方都市圏における中心-周縁関係のあり方の比較検討を行ううえで有益である。また、雲仙普賢岳噴火災害、阪神・淡路大震災、中越地震、能登半島地震などの国内の事例、および海外の典型的な災害事例についても、地域の集合的記憶や地域アイデンティティの変容の観点から、適宜比較し情報を収集整理している。研究の初年度の遅れをまだ若干引きずってはいるものの、ある程度までは取り戻せた状況である。調査対象地のひとつである大槌町については、現地での地域集団やネットワークの実相を把握し、ある程度ヒアリングを進めていくことができたので、それを参照しつつ、気仙沼、いわき市においても、少し簡便な方法を使うことにはなるが、当初の目的を達成する目途が立ってきている。今後引き続き調査の進め方を工夫しつつ研究調査を進めていく予定である。

2017年度は、本研究課題の最終年度にあたるので、主たる調査対象地のうち福島県いわき市、岩手県大槌町に焦点を据えて、(1)これまで収集したデータソース等に基づいた各対象地域に関する情報収集・整理を行い、それぞれの地域特性、土地利用の歴史、被害の特徴等、震災前後の状況の推移を時系列で把握できるようにした。そして(2)町内会長や公民館長等、すでに信頼関係を構築している地域のリーダーへの現地補足調査を行い、震災前後の地域活動の実態について追加ヒアリングを実施した。そのうえで、(3)復興まちづくりを担う住民組織(町内会、消防団、婦人会など)、行政、復興支援団体(NPO、民間研究所など)、各種経済団体、文化活動団体(伝統芸能保存会、老人クラブなど)、主な事業所等、に対して、次のような項目に関して、聞き取り調査を行った。ヒアリング項目は、1各組織の活動理念、2各組織の分野的な活動範囲、3各組織の地理的な活動範囲、4他の地域組織との関係(他の組織の役員との兼任状況、活動理念や活動領域の重なり具合など)、5地域外の組織や個人との関係(量的な関係の広さ、および関係の性質など)、6復興事業への見解、7東日本大震災前後の災害過程の各フェーズにおいて16がどのように変化したかなどである。これらのヒアリングから、それぞれの団体・組織が、共有する地域イメージや復興の方向性をどのような繋がりのなかで紡ぎだしてきたのかを理念的に再構成していくことによって、地域の集合的記憶や地域アイデンティティの(再)構築の方向性や今後の可能性を吟味した。それらの再編成のプロセスを見ることは、今後の地方都市圏における中心-周縁関係のあり方の比較検討を行ううえでも有益であった。また、本年度も他の国内災害の事例や海外の災害事例について、地域の集合的記憶や地域アイデンティティの変容の観点から文献研究を継続し情報整理を行った。本研究では、災害の長期的な復旧・復興過程に着目し、地域ビジョンを創出し共有する試みが、地域の社会関係や生業の維持・活性化など「地域生活を維持していくしくみ」の構築に与える影響に着目し、その影響の現れ方を探ることを目的とした。復旧復興過程は、現実には文化領域や産業領域、生活領域が異なる方向に動き相互の葛藤が深まる困難な時期である。しかし、<地域の記憶継承>や<地域アイデンティティの再編成>に向けての実践的な地域活動を通じ、諸領域が相互に関係づけられる仕掛けと支援の仕組みをつくることで、地域社会関係の再編や生き方の模索・再構築を促し、地域の生業の維持・活性化に繋がる可能性をもつ豊かな過程でもある。今後の研究推進方策としては、まず次のような項目についての個別の事例調査を展開していく方針である。(1)これまで収集したデータソース等に基づいた各対象地域に関する情報収集・整理を行い、それぞれの地域特性、土地利用の歴史、被害の特徴等、震災前後の状況の推移を時系列で把握できるようにすること、
ウェブ上に散在するビデオコンテンツの暴力度の自動レーティング

本研究はビデオコンテンツにおける暴力度レーティング技術の研究開発を目的とする.その目的を達成するために,1暴力度レーティング基準の定義と学習データの収集,2暴力度要素の認識手法の開発,3暴力度レーティング手法の開発,4プロトタイプシステムの開発と評価という4つの研究項目を挙げた.平成27年度では,上記すべての項目について研究を行い,多くの成果を収めた.研究項目1について,前年度に定義した暴力度レーティング基準に基づき,123本のビデオから抽出した3512ショットからなる独自の暴力シーンデータセットを作成した.研究項目2について,Improved Dense Trajectory特徴とFisher Vector Encodingを組み合わせた暴力要素の認識手法を開発し,70%ほどの認識精度を達成した.また,研究項目3について,Violent Attribute Activation Vectorという新たな映像単位の特徴を開発し,それに基づいた構造予測器を用いて,暴力度レーティング手法を開発した.さらに,2と3を統合して研究項目4のプロトタイプシステムを開発し,60%位のレーティング精度を実現した.1に関する研究成果は東海連合で,24に関する成果は国際会議ACPR2015(The 3rd IAPR Asian Conference on Pattern Recognition)でそれぞれ発表した.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はビデオコンテンツにおける暴力度レーティング技術の研究開発を目的とする.その目的を達成するために,1暴力度レーティング基準の定義と学習データの収集,2暴力要素の認識手法の開発,3暴力度レーティング手法の開発,4プロトタイプシステムの開発及び評価という4つの研究項目を挙げた.平成26年度では,上記項目1と2に関して研究を行い,多くの成果を収めた.研究項目1について,我々は,暴力度のレーティング情報(グランドトゥルース)が容易に入手できるアメリカ映画協会の分類基準(MPAA基準)をベースとした上,動画処理で得られる手掛りの性質を考慮しつつ,MPAA基準を概略化した3段階基準をレーティング基準と策定した.また,youtubeからダーンロードしたビデオにラベルを手動で付与し,独自の学習データセットを作成した.研究項目2について,3段階基準に基づいて実ビデオデータから暴力度を定めるための暴力要素を6種類のイベントの出現として定義した.すなわち,(1)殴り合い,(2)爆発,(3)カーチェイス,(4)銃撃,(5)流血,(6)武器の使用である.また,暴力要素の認識手法も計画通りに完成している.具体的には,我々は,映像ショットから時空間特徴を抽出し,事前に学習した6つの暴力要素識別器(各暴力要素に対応)に入力することで映像ショットにおける各暴力要素の存在確率を推定する.暴力要素識別器の学習のため,予め用意した大量のショット毎の特徴量である特徴が算出され,各ショット中に殴り合い等があるか無いかを示す教師信号が付与される.このラベルが付与された学習データを用いて暴力要素識別器の未知パラメータが学習・補正される.当初の計画で定められた研究項目,即ち,1暴力度レーティング基準の定義と学習データの収集及び,2暴力要素の認識手法の開発をすべて達成している.本研究はビデオコンテンツにおける暴力度レーティング技術の研究開発を目的とする.その目的を達成するために,1暴力度レーティング基準の定義と学習データの収集,2暴力度要素の認識手法の開発,3暴力度レーティング手法の開発,4プロトタイプシステムの開発と評価という4つの研究項目を挙げた.平成27年度では,上記すべての項目について研究を行い,多くの成果を収めた.研究項目1について,前年度に定義した暴力度レーティング基準に基づき,123本のビデオから抽出した3512ショットからなる独自の暴力シーンデータセットを作成した.研究項目2について,Improved Dense Trajectory特徴とFisher Vector Encodingを組み合わせた暴力要素の認識手法を開発し,70%ほどの認識精度を達成した.また,研究項目3について,Violent Attribute Activation Vectorという新たな映像単位の特徴を開発し,それに基づいた構造予測器を用いて,暴力度レーティング手法を開発した.さらに,2と3を統合して研究項目4のプロトタイプシステムを開発し,60%位のレーティング精度を実現した.1に関する研究成果は東海連合で,24に関する成果は国際会議ACPR2015(The 3rd IAPR Asian Conference on Pattern Recognition)でそれぞれ発表した.今後は主に研究項目3と4,即ち,暴力度レーティング手法の開発,プロトタイプシステムの開発及び評価に取り組みたいと考えている.27年度が最終年度であるため、記入しない。
発色団を含む非対称LB膜の構造と機能の相関解折

極性の大きい発色団を含む両親媒性化合物と,長鎖脂肪酸などを交互に累積した非対称LB膜には,焦電性,および光学的非線形性が期待できる。本研究では,分子軸方向に大きい極性をもつドデルシオキシフエニルピラジンカルボン酸(DOPC)と重水素化ステアリン酸の交互累積膜,ならびにそれらのBa塩の交互累積膜を作製して,膜中の分子配向の温度変化を,赤外誘過および反射吸収スペクトルから,我々が先に提案した方法で定量的に評価するとともに,膜の焦電流を精密に測定し,両者の相関性を検討してきた。本年度は特に,上の相関性に及ぼす非対称LB膜の厚さの影響に注目して研究を進め,相関性をより深く理解するための手掛りを得ようとした。結果をまとめると次のとおりである。(1)Ba塩交互膜の焦電係数は膜厚に関係なくほぼ一定であるのに対し,酸の交互膜のそれは,膜厚とともに直線的に減少する。(2)Ba塩交互膜中のDOPCの炭化水素鎖の傾き角は膜厚によらずほぼ一定であるが,酸交互膜中では膜厚とともに直線的に増加する。以上の結果から次のことが結論できる。[1]同じ構成分子から成る非対称LB膜では,分子鎖の傾きが小さいほど焦電性が大きい。[2]配向の程度が等しければ,酸の交互膜の方が,Ba塩のそれよりも焦電性が大きい。これは,酸の方がBa塩に比べて膜中の分子間互作用が小さく,同じ温度変化に対する分子の動きが大きいため,自発分極の変化が大きくなると考えてよく理解できる。非対称LB膜の焦電性を支配する今一つの要素として,炭化水素鎖の規定性が考えられので,今後は検出感度の高い電荷結合素子(CCD)マルチチャンネル検出器を用いて,上記LB膜のCH伸縮振振動領域の非共鳴ラマンスペクトルを測定して,分子規則性の温度変化を研究し,焦電性との関連を検討したい。
大量に処理・処分された災害時発生廃棄物の地盤工学的追跡調査と合理的跡地利用の検討

本研究では,災害時に発生した大量の廃棄物の処理に焦点を絞り,廃棄物の質や埋め立て状態の地盤工学的問題について,調査・研究する事を目的とした.阪神・淡路大震災,鹿児島豪雨災害,長崎大水害の3つの大災害をケーススタデイとして追跡調査・研究し,適正な廃棄物処理・処理方法の基礎資料を得ようとしたものである.また,大量に発生し続ける桜島の噴火に伴う降灰についても追加研究して,比較検討の資料とした.得られた成果を要約すれば,次の通りである.1)阪神・淡路大震災の場合,災害廃棄物の処理・処分は混迷を極めたが,概ね良好に処分された.しかし,ミンチ(混合廃棄物をこう呼んでいる)状の廃棄物が「にわか解体業者」により搬出,処分されたが,これが,将来,地盤工学的問題を発生する可能性がある.一方,フェニックス処分場には大量の廃棄物が搬入・処分された.このフェニックス処分場の果たした役割は大きかった.2)持ち込まれた廃棄物は多種多様であり,それが処分場跡地利用を考えるとき,地盤工学的問題が発生する事が危倶される.3)鹿児島市の8.6豪雨災害の廃棄物処理は緊急処理を行った後,新たに掘り起こし,適正に再度埋立処理を行った.一方,7.23長崎大水害の場合,その廃棄物処理は,野焼き後,埋立処分されている.いずれにしても跡地利用上はあまり問題が無いと思われる.4)桜島の降灰は瞬時に大量発生すると言うものではない.よって比較的うまく埋立処分がなされており,跡地利用上では,大きな問題は生じないと判断される.本研究では,災害時に発生した大量の廃棄物の処理に焦点を絞り,廃棄物の質や埋め立て状態の地盤工学的問題について,調査・研究する事を目的とした.阪神・淡路大震災,鹿児島豪雨災害,長崎大水害の3つの大災害をケーススタデイとして追跡調査・研究し,適正な廃棄物処理・処理方法の基礎資料を得ようとしたものである.また,大量に発生し続ける桜島の噴火に伴う降灰についても追加研究して,比較検討の資料とした.得られた成果を要約すれば,次の通りである.1)阪神・淡路大震災の場合,災害廃棄物の処理・処分は混迷を極めたが,概ね良好に処分された.しかし,ミンチ(混合廃棄物をこう呼んでいる)状の廃棄物が「にわか解体業者」により搬出,処分されたが,これが,将来,地盤工学的問題を発生する可能性がある.一方,フェニックス処分場には大量の廃棄物が搬入・処分された.このフェニックス処分場の果たした役割は大きかった.2)持ち込まれた廃棄物は多種多様であり,それが処分場跡地利用を考えるとき,地盤工学的問題が発生する事が危倶される.3)鹿児島市の8.6豪雨災害の廃棄物処理は緊急処理を行った後,新たに掘り起こし,適正に再度埋立処理を行った.一方,7.23長崎大水害の場合,その廃棄物処理は,野焼き後,埋立処分されている.いずれにしても跡地利用上はあまり問題が無いと思われる.4)桜島の降灰は瞬時に大量発生すると言うものではない.よって比較的うまく埋立処分がなされており,跡地利用上では,大きな問題は生じないと判断される.本研究では,災害時に発生した大量の廃棄物に焦点を絞り,廃棄物の質や埋立状態など,地盤工学的問題について,阪神大震災(平成7年1月17日),鹿児島豪雨災害(平成5年8月6日),長崎大水害(昭和57年7月23日)の3つの大災害をケーススタディとして追跡調査・研究し,将来,大きな災害が発生した時の,適正な廃棄物処理・処分方法の確立のための基礎資料を得ようとするものである。本研究の目的を達成するために、平成10年度は次のような事項について調査、研究をおこなった。1)既往の大災害時の、廃棄物処理に関する調査、研究資料の収集を行った(藤崎、三原)2)特に、ケーススタディとして阪神大震災(平成7年)鹿児島豪雨災害(平成5年)長崎大災害(昭和57年)を選び、跡地利用の実態も含めて、災害時の廃棄物処理に関する資料収集を行っている段階である(平田、須田、山内)3)廃棄物処理担当の行政・研究機関にそれぞれ赴き、ヒアリングを行った(全員)4)調査資料の整理および解析中である(平田、藤崎、引地)5)廃棄物の室内での化学分析および土質試験を、新たに購入する工場顕微鏡を含め、現有の化学および土質試験用試験機を用いて行っている(大竹、前野、引地、三原)まだ,研究を継続中で成果が十分には得られてないが,今後,鋭意研究を進める所存である。災害時に大量に発生した廃棄物の処理・処分方法を間違うと,その跡地利用に対して非常な困難と制限が予想され,いつまでも大きな影響を被ることになる。特に,我が国のように国土が狭く,地価が高い国では,最終処分場の跡地利用は非常に重要であり,現在,高度な跡地利用の可能性が種々検討されている。本研究では,災害時に発生した大量の廃棄物の処理に焦点を絞り,廃棄物の質や埋め立て状態の地盤工学的問題について調査・研究しようとするものである。即ち,阪神大震災(平成7年1月17日)鹿児島豪雨災害(平成5年8月6日)長崎大水害(昭和57年7月23日)の3つの大災害をケーススタデイとして追跡調査・研究し,将来,大きな災害が発生したときの,適正な廃棄物処理・処分方法の基礎資料を得ようとした。昨年度に引き続いて,3つの大災害時の,廃棄物処理に関する調査・研究の文献を収集し,跡地利用の実態も含めて,分析を進めた。

また,行政・研究機関に赴き,ヒアリングを行った結果を踏まえてとりまとめた。これらの調査・研究から,大きな災害が発生したときに,大量に廃棄物が発生した場合にも,十分合理的に対応できる方法が見出されたと言える。それらの結果については関係ある学会や講演会にて公表済みであるし,今後も公表していく予定でる。
両親媒性分子集合体相転移の散逸粒子動力学シミュレーション

両親媒性分子の分子構造の定量的な検討として、各相(例えば、ミセル相、ラメラ相など)における両親媒性分子の形状を調べた。さらに、定量的に調べるための秩序パラメータとして動径方向分布関数g(r)を候補として考え、統計的な分子の大きさ、長さなどについての情報を得ることができた。このg(r)にから、分子の実効的なサイズ、親水基のサイズなどを定量的に見積もることができた。ここから、充填パラメータと呼ばれる分子の形状を定量的に比較する量を見積もることができる。我々はこの充填パラメータを求め、この値と相のマクロな構造との対応関係を明らかにすることができた。これらにより、分子の形状というミクロな量と相の構造というマクロな量という異なる階層間の関係を定量的に明らかにすることができた。また、共有結合の組み換え効果を取り扱うシミュレーション技法の拡張を行った。これまでの研究で用いてきた共有結合は、両親媒性分子を構成する分子構造は秩序形成を行う際には、結合が切れたり、新たな結合が生まれたりするという現象はなく、不変的なものであった。しかし、現実の系では、共有結合が繋ぎ変わる現象が多々ある。そこで、この手法を拡張して、化学反応を考慮した分子組成そのものが変化するような場合の構造変化を考慮したシミュレーション技法へと拡張を行った。具体的な総構造変化として、グラフェンと水素の化学スパッタリングのダイナミクスを検討できるシミュレーション技法の開発を行った。これにより、新たな構造形成(破壊)のダイナミクスをシミュレートできる手法を提示できた。本研究では、ミクロ(分子)な性質がマクロ(集合体)の構造形成にどう影響を及ぼすかを調べるために、C_nE_m水溶液系の自己組織化構造形成・相転移ダイナミクスをメゾスケールシミュレーションにより解明することを研究目的とする。このメゾスケールシミュレーション法としては、従来の分子動力学法の粗視化したアルゴリズムといえる「散逸粒子動力学、(以後DPD)」を用いた。具体的には以下のテーマを初年度(平成17年度)は行った。研究対象として、C_<12>E_6水溶液の自己組織化構造の転移現象をDPDシミュレーションで調べた。このテーマは、これまでに行ってきたC_<12>E_6水溶液の自己組織化構造形成のDPDシミュレーションを出発とした。このC_<12>E_6水溶液の自己組織化構造形成シミュレーションでは、溶媒(水)中にランダムに分散したC_<12>E_6分子が自己組織化を行うダイナミクスを、様々な温度と濃度の場合について調べた。この計算から、例えば、50%の濃度では低温でヘキサゴナル相、60%ではラメラ層になることを得ていた。これらの計算結果をまとめた相図は、実験結果に一致し、シミュレーションの妥当性を裏付けることができた。さらに、得られた相図をもとに、温度を変えて、ある相から別の相への相転移過程のダイナミクスをDPDシミュレーションにより分子レベルで詳細に調べることができた。具体的には、濃度50%かつ高温状態でのミセル相が、低温にするとヘキサゴナル相への相転移する様子などを調べた。次に、濃度を変えた場合の相転移を調べる。例えば、ヘキサゴナル相の溶質濃度を60%に上げるとラメラ相へと構造が変わる。これらの相転移過程構造のダイナミクスを分子レベルで詳細に調べた。本研究では、ミクロ(分子)な性質がマクロ(集合体)の構造形成にどう影響を及ぼすかを調べるために、C_nE_n水溶液系の自己組織化構造形成・相転移ダイナミクスをメゾスケールシミュレーションにより解明することを研究目的としている。具体的には以下のテーマを平成18年度は行った。研究対象として、C_<12>

E_6水溶液の自己組織化構造の転移現象をDPDシミュレーションでH17年度行ったが、そこで、妥当な経験的な相互作用係数を得ることができた。本年度は、それらの相互作用を変化させることにより、親水性または疎水性を実質的な変化に対する巨視的な構造の変化をDPDシミュレーションにより調べた。まずは凝集構造の親水性依存性を調べた。つまり親水基と水との間の相互作用を表すポテンシャルの係数を変えて、シミュレーションを行い、凝集構造変化を調べた。次に、凝集構造の疎水性依存性について同様の構造依存性を調べた。これらの比較から、巨視的な構造変化に対して親水性依存性の変化の方が、疎水性の変化の方より効くことがわかった。両親媒性分子の分子構造の定量的な検討として、各相(例えば、ミセル相、ラメラ相など)における両親媒性分子の形状を調べた。さらに、定量的に調べるための秩序パラメータとして動径方向分布関数g(r)を候補として考え、統計的な分子の大きさ、長さなどについての情報を得ることができた。このg(r)にから、分子の実効的なサイズ、親水基のサイズなどを定量的に見積もることができた。ここから、充填パラメータと呼ばれる分子の形状を定量的に比較する量を見積もることができる。我々はこの充填パラメータを求め、この値と相のマクロな構造との対応関係を明らかにすることができた。これらにより、分子の形状というミクロな量と相の構造というマクロな量という異なる階層間の関係を定量的に明らかにすることができた。また、最終年度の将来への発展性を開くために、共有結合の組み換え効果を取り扱うシミュレーション技法の拡張を行った。これまでの研究で用いてきた共有結合は、両親媒性分子を構成する分子構造は秩序形成を行う際には、結合が切れたり、新たな結合が生まれたりするという現象はなく、不変的なものであった。しかし、現実の系では、共有結合が繋ぎ変わる現象が多々ある。そこで、この手法を拡張して、化学反応を考慮した分子組成そのものが変化するような場合の構造変化を考慮したシミュレーション技法へと拡張を行った。具体的な総構造変化として、グラフェンと水素の化学スパッタリングのダイナミクスを検討できるシミュレーション技法の開発を行った。これにより、新たな構造形成(破壊)のダイナミクスをシミュレートできる手法を提示できた。
新規血管保護因子-分泌型RAGEの発現機構と病態生理の解明

(1)分泌型RAGE(receptor for AGE)の生成に関わると推定されるシスエレメントとトランス因子候補が同定された。(2)分泌型RAGEを過剰発現するトランスジェニックマウスを作製し、RAGEがアミロイドβの脳への移行に関わることを証明した。(3)RAGEと、リポポリサッカライド誘発炎症、およびホスファチヂルセリンによって仲介されるアポトーシス細胞除去との関わりも明らかにされた。申請者らは、糖尿病血管傷害の鍵となる分子が細胞膜の糖化タンパク受容体RAGE(receptor for advanced glycation endproducts)であることを明らかにするとともに、選択的スプライシングにより生成する分泌型RAGEタンパクを発見した。分泌型RAGEはデコイ受容体として機能し血管保護作用をもつと推定される。本研究計画は、分泌型RAGE過剰発現マウスと分泌型RAGEを発現しないマウスの両方を作製し、糖尿病をはじめとする各種病態における分泌型RAGEの重要性を検証するとともに、分泌型RAGE生成にいたるスプライシング機構の解明と、当該スプライシングへの薬剤効果を評価するハイスループットスクリーニング系の開発を基に、分泌型RAGEの発現制御に基づく新たな糖尿病合併症の予防・治療薬の探索を目指すものである。分泌型RAGEの各種病態における役割および分泌型RAGE生成にいたる選択的スプライシングの制御機構を明らかにすることを目的とし、研究実施計画に基づいて研究を遂行した結果、以下の成果を得た。1.分泌型RAGE過剰発現マウスの作製マウスアルブミン遺伝子のプロモニターの下流にヒト分泌型RAGE cDNAをつないだ融合遺伝子を作製し、マウス受精卵雄性前核にマイクロインジェクション後、受精卵を仮親に移植して分泌型RAGE過剰発現マウスのラインを作製した。2.分泌型RAGE欠損マウス(膜型RAGE cDNAノックインマウス)の作製マウスRAGE遺伝子のすべてのエクソンとイントロンを含む領域を膜型RAGEのcDNA配列によって置換し、両端にloxP認識配列を持つネオマイシン耐性カセットをその下流に挿入したターゲティングベクターを作製した。3.選択的スプライシング機構の解明a.CMVプロモーターの下流にEGFPおよびRAGE遺伝子のエクソン8以降の配列を融合させたミニ遺伝子発現ベクターを作製し、293T細胞株に一過性に導入した。b.上記のミニ遺伝子由来の膜型および分泌型に対応するスプライシング産物を、mRNAレベルでは共通塩基配列部分のプライマーを用いたRT-PCR法により、タンパクレベルでは共通タグであるEGFPに対するウェスタンブロット法によりの識別・定量し、それらの生成比を検討した。その結果、このミニ遺伝子が内在性RAGE遺伝子産物の選択的スプライシングをよく再現することが明らかになった。c.上記のミニ遺伝子に種々の変異を挿入し、選択的スプライシングに対する影響を検討した。その結果、選択的スプラインク制御している可能性のある復数のシス配列が同定された.1.分泌型RAGE過剰発現マウスの解析ヒトesRAGE過剰発現マウスのラインについて、各臓器におけるesRAGEの発現をウェスタンブロットにより解析した。アルブミンプロモーター下でのヒトesRAGEの発現は予想通り肝臓で最も高く、血清中のヒトesRAGE濃度は、ヒトの正常値の千倍以上に達していた。2.分泌型RAGE欠損マウス(膜型RAGE cDNAノックインマウス)の作製マウスRAGE遺伝子の全長を膜型RAGEのcDNA配列によって置換したターゲティングベクターをマウスES細胞に導入し、相同組換えES細胞のクローンを得た。3.選択的スプライシング機構の解明b.上記のミニ遺伝子由来の膜型および分泌型に対応するスプライシング産物を、mRNAレベルでは定量的RT-PCR法により、タンパクレベルでは共通タグであるEGFPに対するウェスタンブロット法により識別・定量し、それらの生成比を検討した。また、この定量的RT-PCR法について特許を出願した。c.上記のミニ遺伝子に種々の変異を挿入し、選択的スプライシングへの影響を検討した。その結果、選択的スプライシングを制御している可能性のある複数のシス配列、およびその配列に結合する可能性のある因子が同定された。1.分泌型RAGE過剩発現マウスの解析ヒトesRAGE過剰発現マウスのラインについて、RAGEのリガンドの1つであるI^<125>標識-アミロイドβを尾静脈から注入し、その体内動態を対照マウスと比較した。その結果、ヒトesRAGE過剰発現マウスにおいて脳へのアミロイドβの移行が遅延する傾向が認められた。2.分泌型RAGE欠損マウス(膜型RAGE cDNAノックインマウス)の作製マウスRAGE遺伝子の全長を膜型RAGEのcDNA配列によって置換した膜型RAGE cDNAノックインマウスを作製し、germinal transmissionを確認した。3.選択的スプライシング機構的解明a.昨年度に同定された選択的スプライシン調節タンパク候補、hnRNP-Hについて、過剰発現およびsiRNAを用いた発現抑制を行い、RAGEの選択的スプライシングへ及ぼす影響を検討した。

その結果、hnRNP-Hの細胞内での発現量によって、選択的スプライシング産物の生成比率が変化することが確認された。b.昨年度に構築したRAGEの選択的スプライシングを再現できるRAGEミニ遺伝子を、ゲノムに安定的に組み込んだ複数の培養細胞株を樹立した。1.分泌型RAGE過剰発現マスの解析既に製作済みの、esRAGE過剰発現トランスジェニックマウス(Tg)に^<125>I標識アミロイドβ_<1-42>を静脈内投与して組織分布を調べると、野生型マウスに比しesRAGE TgとRAGE欠損マウスで脳移行が抑制されることが見出された。この結果は、脳血液関門におけるアミロイドβの取り込みに膜型RAGEが関与しており、esRAGEはアルツハイマー病に対する防御因子となりうることを示す。(Sugihara et al.Alzheimer Disease投稿準備中)a.既に製作済みの分泌型RAGEを発現しないマウス膜型RAGE cDNAノックインマウスについて解析した結果、顕著な表現型の異常は見られなかった。b.比較予定のモデルマウスと遺伝的バックグラウンドを揃える必要があるため所定の期限内には糖尿病腎症の解析に至らなかった。3.本研究に関連して見出された新たな知見b.さらに、東北大学久保裕司博士のグループとの共同研究により、フォスファチジルセリンもRAGEのリガンドであり、RAGEはアポトーシス細胞の貪食にも関わっていることがはじめて見出された(He et al.EMBO Reports 2011)。
細胞外ATP測定を応用した人工呼吸関連肺損傷の病態解析

人工呼吸関連肺損傷発症における細胞外ATPの関連性について検討を行った。換気容量の増加に伴いATPは増加した。sepsisモデルマウスでは健常マウスよりその増加が大きい傾向が見られ、VALI発症における炎症反応惹起に関与していることが示唆された。ATP作用の抑制によるVALIの改善効果は十分に検討することができなかった。22年度はマウスを用いたCecal ligationand puncture (CLP)による敗血症モデルを作成した上で健常マウスおよび敗血症モデルマウスに人工呼吸を施行し、一回換気量を6ml/kg、12ml/kg、20ml/kgの3段階に設定した人工呼吸による肺損傷の程度を組織学的評価、IL-1β、TNF-α、IL-8、IL-6などの炎症性サイトカイン発現の定量および肺組織のATP測定により評価を行い、人工呼吸そのものによる肺損傷および背景に敗血症のある肺での人工呼吸による肺損傷の程度と炎症性サイトカインおよび肺組織ATPの関連性の調査を行う予定であった。人工呼吸はマウスに全身麻酔を施した後、頚部の皮膚を切開し気管を露出させた上で18Gの血管内留置針を用いてプラスチックカニューレを挿入し、速やかに1時間の人工呼吸を開始した。予備的実験において、実験前の予想以上に、人工呼吸中に死亡に至るマウスが多く、予想に反して低容量の一回換気量で人工呼吸を行った健常マウスにおいても気胸によって死亡に至るものが存在した。これは人工呼吸中に自発呼吸が出現し人工呼吸器で想定される以上の圧が負荷されたためであると考え、筋弛緩薬の併用を行った。また人工呼吸中には酸素投与を行っておらず、低酸素血症が原因になっている可能性もあると考えられるため、現在、人工呼吸中の血圧測定および血液ガス分析をが行えるような動脈へのカニュレーションを行う実験モデルの作成・確立を急いでいるところである。また組織学的評価において、CLPによる敗血症モデルマウスの組織に個体間で大きな差異を認めたため、より均一な敗血症モデルの作成が必要であると考えている。しかし、肺組織中の各種炎症性サイトカインの発現定量およびATP測定を行う段階には至っておらず、今年度は速やかにこれらの課題を行っていく予定である。23年度はLPS腹腔内投与により作成したsepsisモデルマウスに人工呼吸を施し、その際の人工換気容量と肺組織中ATPおよび血中炎症性サイトカインの関連性を健常マウスとの比較を行い解析することにより、sepsisモデルマウスが人工呼吸による病態の悪化をきたす人工換気設定および肺組織ATP濃度を明らかにした上で、肺損傷を惹起する設定での人工呼吸を施したsepsisモデルマウスにアデノシンまたはATP分解酵素アピラーゼを経気道的に投与し、肺損傷軽減効果および全身性の炎症軽減効果の有無を調査する予定であった。1時間の人工呼吸後に採取した肺の組織学的評価ではsepsisモデルマウスと健常マウスに差異を認めたが、ATP濃度および炎症性サイトカイン発現については、実験前の予想以上に個体間のばらつきが大きく統計学的に有意差を得ることが出来なかった。また、sepsisモデルマウスにおけるアデノシン投与による肺損傷軽減効果については、経気道的投与後の人工呼吸中に死亡に至るマウスが多く、投与自体の侵襲が大きい可能性が考えられたため、現在、投与経路の変更も含めて安定した投与方法の確立を急いでいるところである。さらに、臨床研究により集中治療室においてALI/ARDSを合併し人工呼吸を要するsepsis患者の呼気濃縮液中のATP濃度を経時的に測定し、肺損傷の改善・悪化および人工呼吸療法施行期間との関連性を解析する予定であったが、これについては、ALI/ARDS患者は呼吸器回路を積極的に加湿している場合も多く未だ着手できていない状況である。24年度は、23年度に引き続きマウスを用いてLPS腹腔内投与によるsepsisモデルマウスを作成し、健常マウスおよびsepsisモデルマウスにsecond hitとして1時間の人工呼吸器を用いた人工呼吸を行い、sepsisによる肺損傷および人工呼吸を加えたことによる肺損傷の程度を、組織学的評価、肺組織のATP測定、各種炎症性サイトカイン遺伝子発現の定量などにより評価した。また、肺局所へのadenosine投与を経気道的に行い、肺損傷軽減効果および炎症性サイトカイン発現抑制効果を上記と同様の方法で行った。sepsisモデルマウスでは、同じ容量で人工呼吸を行った後の肺組織中ATPおよび血中炎症性サイトカインが増加する傾向が見られたが、統計学的に有意な差は認められなかった。また、肺損傷を惹起する設定での人工呼吸を施したsepsisモデルマウスにアデノシンを経気道的に投与し、肺損傷軽減効果および全身性の炎症軽減効果の有無を調査したが、ATP濃度および炎症性サイトカイン発現は、実験前の予想以上に個体間のばらつきが多きく統計学的に有意差を得ることが出来なかった。また、当初予定していた臨床研究は時間的余裕がなく施行できなかったため、再度研究費の申請依頼を行い遂行していきたいと考えている。実験前の予想以上にデータのばらつきが大きく、実験手法の変更を検討する必要があった。また、想定していた研究時間を確保できなかったため。

24年度が最終年度であるため、記入しない。基礎的研究については、安定したアデノシン投与方法を確立した上でその肺損傷軽減効果、炎症性サイトカイン発現抑制効果を調査して行く。臨床的研究については、今年度中での完遂は困難な状況であると思われるが、予備研究としてデータを収集し人工呼吸器設定とATP濃度、病態進行の関連性を解析することにより、人工呼吸器関連肺損傷の病態解明・治療に結び付けて行きたい。
2次元流動層における粒子配置

2次元流動層内の粒子分布の変動について、2流体のモデル方程式による理論解析、および円筒形粒子を一層に配置させた流動層の実験により研究した。粒子密度の変動振幅εについて方程式を展開し、εの1次までを残した線形安定理論によって、垂直方向の変動が現れやすいことを示した。次に、ε=O(k^2)(kは変動の波数)と仮定すると(弱非線形理論)、安定性の強さに依存して修正されたKdV方程式、あるいは修正されたKdV-Burgers方程式が得られた。さらにε=0(k)と仮定すると(中非線形理論)、大振幅のパルス解,大振幅周期波動解、台地状の形を持つ波(プラトー解)等を得た。数値シミュレーションによって、これらの理論結果をうらずけた。粒子集団(クラスター)の時間変化を記録したビデオフィルムの画像解析により、粒子クラスターのサイズや、いくつかの形状パラメータを測定した。同時に、上流と下流の圧力差を測定した。その結果、サイズや形状パラメータはf^<-1>型、圧力差はf^<-2>型のスペクトルを持つこと、圧力変動はクラスターの主流に垂直方向のサイズと強い相関を持つことがわかった。平成6年度は、流動層を実現させる水路を作成した。この水路の特性は満足すべきものであった。その中に100-180個の粒子をいれ、水流を与えて流動層をビデオカメラで観察した。さらに、微差圧センサーを用いて圧力差を測定し、そのスペクトルを求めた。その結果、以下のようなことが分かった。・圧力差変動は、10^<-2>から1Hzの間で、1/f^2の挙動をしていた。同時に、粒子配置の乱雑な変動をビデオカメラで撮影したところ、空隙の生成や消滅、流れ方向へのチャネリングの発生等が見られた。これが、圧力の変動の原因と思われる。・粒子の平均クラスターサイズを、ビデオ画像を取り込み、画像処理をおこなって測定したところ、ほぼ1/f^<1.5>という変動が見られた。なお、ビデオ画像内で粒子同士が接触しているかどうかの判定が、照明装置やその配置に依存することが分かった。したがって、精密な測定には、この点を考慮する必要があることがわかった。・粒子クラスターの変動スペクトルを、矩形波の重ね合わせによって近似し、理論的にスペクトルを求めたところクラスターのサイズとその寿命の間にべき法則を仮定すると、実験で求めたスペクトルの傾きが得られることがわかった。このことから、クラスターの生成分裂の仕組みが、圧力変動とクラスターサイズ変動の両方に関係することが分かる。以上から、流動層における個々の粒子の挙動と、全体的な凝集の相関がかなり分かったと言える。平成7年度は、昨年度の実験によって得られた流動層内の粒子分布の挙動を理論的に解明するために、2流体モデルに基づいて解析した。粒子と流体の相を、それぞれ連続した流体とみなし、それぞれ連続の式と運動量方程式を仮定する。この方程式はある程度確立しているが、本研究では、それに粒子の拡散の効果を付加したモデルを採用した。●まず、均一粒子分布に、下側から流体が流入する状態を基本状態とし、それからの微少なずれが時間的に増大するか、減衰するかを理論的に調べた。その結果、垂直方向に波状に変動する攪乱に対しては均一粒子分布は常に不安定であるが、水平方向に変動する攪乱に対しては比較的安定であった。この結果は、実験で観測された粒子の挙動と一致している。●この線形安定性理論の結果を、数値的に確認する手法を開発した。数値的には、常に有限振幅の攪乱を扱うことになるので、初期振幅をいろいろ変えて数値解を求め、振幅0の暫近的な振る舞いを求めることにより、無限小振幅の振る舞いが予想できた。●次に、大きな振幅で非線形効果が顕著な場合について、2流体方程式を数値的に解いた。その結果、線形的に不安定なパラメータの範囲では、少しずつ高さが増加して行く数個の孤立波が現れた。これらは、追い越しの挙動を調べると、ソリトンの性質を持っていることが分かった。さらに時間が経過すると、乱雑な、いわば乱流状態に移行した。平成6、7年度の研究から、流動層の基本的な性質が、実験的にも理論的にもはっきりした。今後は、粒子クラスターの動力学をより詳細に調べる予定である。

流動層内の粒子分布の変動を、2流体のモデル方程式によって理論的に解析した。粒子密度の変動振幅εについて方程式を展開して近似方程式を導いた。εの1次までを残した線形安定性理論は、平成6、7年度にすでに解析した。8年度は、変動の波数kも小さいと仮定し、ε=O(k^2)と仮定して弱非線形理論を展開した。その結果は線形安定性の強さに依存し、修正されたKdV方程式、あるいは修正されたKdV-Burgers方程式が得られた。次に、ε=0(k)と仮定して、中程度の振幅の場合を解析した(中非線形理論)。その結果、大振幅のパルス解、大振幅周期波動、台地状の形を持つ波(プラトー解)等を得た。数値シミュレーションも行い、この理論結果をうらずけた。多数の円筒形粒子を一層に配置させた2次元流動層について、粒子配置の時間変化を記録したビデオフィルムの画像解析により、粒子クラスターのサイズや、いくつかの形状パラメータを測定した。同時に、上流と下流の圧力差を測定した。その結果、サイズや形状パラメータの変動は、f^<-1>型、圧力差はf^<-2>型のスペクトルを持つことがわかった。さらに、圧力変動は、クラスターの主流に垂直方向のサイズの変動と強い相関を持つことがわかった。
新しい作動媒体-吸収剤系を用いる吸収式ヒートポンプに関する研究

現在、吸収式冷凍機や第一種、第二種吸収式ヒートポンプの作動媒体-吸収剤系としては、主に水-臭化リチウム系が実用に供されている。しかし、この系はその熱的、物理的性質から動作範囲や性能に限界のあることなどから、最近ではこの系以上に成績係数や昇温幅を向上さすことのできる新しい作動媒体-吸収剤系の研究開発が望まれている。そこで、本研究ではこれらのことを考慮に入れて、作動媒体としてメタノールを、吸収剤として臭化リチウムと塩化亜鉛を用いる新しい三成分系(混合比、臭化リチウム:塩化亜鉛=1:1重量)を取りあげた。この三成分系の吸収式冷凍機や吸収式ヒートポンプの性能を評価する場合や実用化する場合に必要な基礎的諸物性値である熱的性質(比熱、混合熱)、物理的性質(密度、粘度、表面張力、溶解度、蒸気圧)の測定を行い、これらの実測値などを用いて本系のエンタルピー濃度線図を作成した。このエンタルピー濃度線図を用いて、本系を単効用型、二重効用型吸収式冷凍機や第一種、第二種単効用型吸収式ヒートポンプとして用いた場合の理論上の性能及び動作特性を明らかにし、あわせて他の系のそれとの比較検討も行い、次のような結果を得た。本系は他の系に比較して、かなり成績係数が良く、加熱温度や目的温度などの変動に対する成績係数への影響が小さく安定している系であるといえる。本系は空調用として用いた場合、太陽熱から得られる集熱温度のような低温熱源を利用して空冷化ができ、一方冷凍用として用いた場合でも空冷方式での運転が可能であり、さらに吸収式ヒートポンプとしても採用が考えられる。また、現在特定フロン類がオゾン層を破壊することから世界的な規制の対象になっており、本研究で取りあげた三成分系の構成物質の性質から、本系は特定フロン類を用いる作動流体の代替物質として対応できる可能性が考えられる有望な系である。現在,第一種及び第二種吸収式ヒートポンプの作動媒体一吸収剤系としては,主に水一臭化リチウム系が実用に供されている.しかし,この系はもともと吸収式ヒートポンプに適する系として開発されたものではないため,最近ではこの系以上に成績係数や昇温幅を向上さすことのできる新しい作動媒体-吸収剤系の研究開発が望まれている.そこで,本研究ではこれらのことを考慮に入れて,作動媒体としてメタノールを,吸収剤として臭化リチウムと塩化亜鉛を用いる新しい三成分系を取りあげ,この三成分系の吸収式ヒートポンプの性能を評価する場合や実用化する場合に必要な物理的及び熱的性質の測定を行い,以下に示す結果を得た.1.最適混合比の決定臭化リチウムと塩化亜鉛との重量混合比を0.83から1.20の範囲で変化させ,吸収剤濃度75.2wt%一定での各混合比における晶析温度を測定し,その結果より最適混合比は,最も低い晶析温度を示す混同比1.0の場合,すなわち臭化リチウム:塩化亜鉛=1:1重量に決定した.2.物理的性質の測定1で決定した最適混合比における本系の物理的性質として密度,蒸気圧,溶解度の測定を種々の温度と濃度で行った.このうち蒸気圧については,測定結果を用いて最小二乗法により温度と濃度の多項式でまとめた.