hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
成層化した2液層のロールオーバー現象に関する研究

さらに、フレネル・ホログラフィにより液相中の濃度分布パターンを可視化し、前述の測定結果との比較を行いつつある。さらに、数値シミュレーションを行い、実験結果との比較を行っている。ロールオーバーとは、初期には液層内の密度が下方で高く上方で低く、あわゆる安定成層が形成されている状態が、外部からの熱の侵入や、液層内部での熱・物質移動によってしだいに不安定化し、ついには上下層の逆転あるいは全体の混合に至る現象をいう。本研究は、小型容器を用いたモデル実験および数値シミュレーションによってロールオーバー発生のメカニズムを明らかにすることを目的とするものである。モデル実験では、容器内に濃度・温度・密度の異なる塩水・アルコール水溶液などの2液層の安定成層を作り、これを外部から加熱した場合に生ずるロールオーバー現象を観測した。特に、ロールオーバー発生に至る過程での2液界面における熱・物質移動・界面位置および形状の変動、各液層内での温度・濃度・密度変化および流動パターンの変化、壁面近傍での流速分布などを正確に測定することによってロールオーバー発生のメカニズムを解明するよう試みた。一方、数値シミュレーションによってモデル実験の再現をはかり、ロールオーバー発生に寄与する諸因子の影響を明らかにするとともに、実験室では取扱うことができない、実規模のLNG貯蔵タンクにおけるロールオーバー発生の予測プログラム開発のための予備的検討を行った。上述の内容を若干補足すれば、まず実験においては容器内で密度成層化した液体層を壁面から加熱した場合の、自然対流の発生からロールオーバーに至る全過程について、シャドウグラフ法による液体内部屈折率パターン変化の可視化を行いビデオ装置で記録すると同時に、多接点熱電対による液層内温度分布変化の計測、IC用基板を利用した液中導電度計測からの濃度分布変化の記録などを行い、壁面熱流束および上下2液層間の初期濃度差とロールオーバー発生時間との関係を求めた。その結果、本実験においては、ロールオーバー現象は、下層垂直壁面に形成される境界層流れが、時間とともに上層部に侵入し、ついには上部自由液面に到達することにより生ずることが明らかとなった。そして、同時に行った数値シミュレーションによっても、これとまったく同様の現象が確認された。
不安定積空間上のスペクトル論

1.不定内積空間上の自己随伴作用素のスペクトルは実数以外にも値をとることがあり,ヒルベルト空間上とは状況が大きく違っている.有限次元空間の場合からわかるように,作用素の対角化に相当する操作は存在せず,現在のところ,不変部分空間を利用した解析法がほぼ唯一であって,この立場からの数学的定式化をを試みた.良く知られているように,光子の理論におけるグブターブロイラー形式の成功は,,不定内積空間の中から,物質的に意味のある部分空間を取り出す条件を見出せた点にある.これは量子化された電磁場に付随して定まる条件であって,数学的な一般性は有していない.そこで,与えられた自己随伴作業素を上半三角行列に表し, (1,1), (3,3)成分が中立閉部分空間上へ作用し, (2,2)成分がヒルベルト空間上の自己随伴作用素と見なせるのは,どのような状況であるかを考えてみた,もちろん, (2,2)成分がグプターブロイラー形式の横波に相当する物理的にも意味のある部分のつもりである.その結果,このような三角行列表示の可能性と,ポントリャーギン,クレイン等の不変極大非負部分空間の存在とが同値であることが判明し,十分条件として計量作用素に関する非対角成分がコンパクトであることが得られた.しかし,この条件を改良することは,古くから微分方式論において,フィップスの問題と呼ばれるものと同内容になり,大きな壁に出合っている.2.今年度の後半では,ドゥリンフェルト,神保,ヴゥロノヴィツ等により独立に,異なる意図の下に発見された量子かされた群SLg(2), URLD(21), SnU(2)の表現論を,上野喜三雄,野海正俊,増田哲也,三町氏等とともに研究中であり,古典的球関数に相当るする部分の量子化に成功した.1.不定内積空間上の自己随伴作用素のスペクトルは実数以外にも値をとることがあり,ヒルベルト空間上とは状況が大きく違っている.有限次元空間の場合からわかるように,作用素の対角化に相当する操作は存在せず,現在のところ,不変部分空間を利用した解析法がほぼ唯一であって,この立場からの数学的定式化をを試みた.良く知られているように,光子の理論におけるグブターブロイラー形式の成功は,,不定内積空間の中から,物質的に意味のある部分空間を取り出す条件を見出せた点にある.これは量子化された電磁場に付随して定まる条件であって,数学的な一般性は有していない.そこで,与えられた自己随伴作業素を上半三角行列に表し, (1,1), (3,3)成分が中立閉部分空間上へ作用し, (2,2)成分がヒルベルト空間上の自己随伴作用素と見なせるのは,どのような状況であるかを考えてみた,もちろん, (2,2)成分がグプターブロイラー形式の横波に相当する物理的にも意味のある部分のつもりである.その結果,このような三角行列表示の可能性と,ポントリャーギン,クレイン等の不変極大非負部分空間の存在とが同値であることが判明し,十分条件として計量作用素に関する非対角成分がコンパクトであることが得られた.しかし,この条件を改良することは,古くから微分方式論において,フィップスの問題と呼ばれるものと同内容になり,大きな壁に出合っている.2.今年度の後半では,ドゥリンフェルト,神保,ヴゥロノヴィツ等により独立に,異なる意図の下に発見された量子かされた群SLg(2), URLD(21), SnU(2)の表現論を,上野喜三雄,野海正俊,増田哲也,三町氏等とともに研究中であり,古典的球関数に相当るする部分の量子化に成功した.
看護と工学の協働による次世代型助産実践能力育成プログラムの開発

アドバンス助産師の実践知・スキルの特性について注視と観察の意図について、16名のデータを分析した。場面は「子宮収縮薬(点滴)による陣痛強化中の産婦において胎児心音に異常が出現した状況」とし、8枚の画像を陣痛間欠時の1場面目、陣痛開始時の2場面目、胎児心音が低下する35場面目、胎児心音が回復しない68場面目に分け解析した。分娩時に胎児心音に異常が出現した状況において、アドバンス助産師は産婦の顔や表情の観察を重視しながらも、手の動きや産婦の腹部からの情報を収集し、モニター評価をしながら状況の全体把握と解釈を進めていた。特に胎児心音が低下し始める状況では事実確認とともに原因や関連要因を推論しながら酸素や蘇生に必要な物品を確認し、次いで胎児心音が回復しない状況に至っては人員確保や帝王切開の準備状況確認などを想定しながら、不測の事態に備え五感を働かせて意図的に観察を継続していることがわかった。緊急判断が求められる場面において、状況の把握・解釈と看護介入は常に重なりながら同時進行で進めていることが推察された。これらの特性が明らかになったことをふまえて教材作成について検討した。アドバンス助産師が見る観察の順序性が現有のソフトでは抽出できないことから、新たに「視線の観察の順序性解析ソフト」を発注し、視線の動きについて、4つの観察場所(顔、胴体、点滴、モニター)のデータを解析し、新人助産師がビジュアル化された実践知として理解しやすい視線の動きを観察教材として、画像に落とし込むための解析を進めた。以上、教材作成の準備を十分に確保し、より質の高い教材作成に取り組んだ。そのため、新人助産師への教育プログラムの実施を次年度に動かすこととしている。新人助産師研修に用いるPBLを基盤とした教育プログラム開発を段階的に解析し、臨床判断の手がかりを掴むことができる教育プログラムを最終年度で完成する。教材の重要なポイントである視線の順序性の解析を加えたことによるため、遅くはなっているが良質な教材作成に取り組む時間として、必要であった。教育プログラムの実施は最終年度に行うことになったが、おおむね順調と判断した。平成28年度事業の繰越申請をし、7月末までの4カ月の延長期間で行った事業について、下記のように報告する。繰越期間の事業の目的は、新人助産師のモデルとなる教育プログラム策定に活用するアドバンス助産師の技を明確化するための教材作成の準備である。新人助産師の教育は混合病棟化が進むことで、看護師としての新人教育と、助産師としての新人教育を組み合わせて、各病院での新人教育は個別に応じた差異化の状況にあることを確認できた。そのため、混合病棟においても、周産期母子センターにおいても、診療所においても、いずれの場でも新人助産師が遭遇しやすい教材設定場面について再検討を重ね、研究組織のメンバーの意見をまとめ、教材設定場面の決定と画像化を終えた。次いで、アドバンス助産師2名のデータ収集を予備的に開始し、視線解析データの画像化の工程を再確認するとともに、測定方法や測定環境、データ送付方法、等の工程が問題なく進めることができるかを確認した。また、視線解析画像データ、また自身の言葉がけ、等を提示して面接調査を実施した。以上の予備的なデータ収集の結果から、課題が明確となった。具体的には、測定開始時の説明資料の説明に時間を要することから、簡略化への修正をした。次いで、事前説明のタイミングと視線のキャリブレーションのタイミングを変更した。インタビュー調査は音声を録音した動画データをもとに、言葉がけを再現し、言葉がけの意図やその際の判断や状況の臨床推論を詳細に語ることができるようなインタビュー方法を分担者相互で検討を行った。以上、アドバンス助産師のデータ収集を進めるにあたり、研究工程の再検討を行い、アドバンス助産師のデータを少数であるが解析し、研究協力参加システムの作成準備を終えた。繰越申請した4カ月に計画した事業を順調に進め、平成29年度事業につなげて、進めることができたため。看護と工学の協働による次世代型助産実践能力育成プログラムは、周産期医療の担い手である助産師が助産実践能力を高めることで、周産期医療を安全に安心して担える新人助産師を育成することを目指している。今年度は、教育プログラムの骨子となるアドバンス助産師の実践知・スキルを視線解析・インタビュー調査をもとにデータを収集し、アドバンス助産師の観察・判断力の実態を把握し、視線解析と認知・行動プロセスについて分析し、アドバンス助産師の技に内包される観察・判断力・行動の要素の抽出を目指した。今年度は主に二つの研究組織による活動を進め、教材設定検討グループは「状況設定」の画像、シナリオ、インタビュー手順を精選し、データ収集を計画通りに実施した。視線解析・認知・行動プロセス評価グループは、工学部の大学院生(研究補助者)とともに、解析の方法について検討し、データの詳細を把握したうえで、解析計画を確認した。アドバンス助産師のデータ収集は倫理的配慮に基づき、研究協力病院での手続きを進め、スノーボールサンプリングによる協力者を追加しながら、約20名のデータを収集した。アドバンス助産師の視線の動きを概観すると、以下のような傾向を認めた。すなわり、必要な領域を見落としなく見ている、産婦の顔のみならず腹部や産婦の動きを注視している、モニターの胎児心拍数低下時には産婦の顔や腹部とモニターをまんべんなく観察していることなどが見受けられた。

今後、視線の数値的解析とインタビューデータを統合させ、観察や判断の特性をまとめる。次に、産婦に対する言葉がけを音声録音し、文字データ化した結果を概観すると、産婦の不安や痛みを理解しながらも胎児心拍の低下を改善するための対応を伝えており、その言葉がけは臨床的推論と同時並行しながら進んでいた。これらを今後、量的・質的に統合して、アドバンス助産師の観察・判断・行動の解析を進める。計画したデータ収集を順調に進めて、教育プログラム開発のもとになるアドバンス助産師のデータ解析の準備を終えた。助産実践能力の要素として抽出するための、視線、ならびに観察や判断の根拠、状況設定時の助産師としての言葉がけ等の分析準備を整えた。アドバンス助産師の実践知・スキルの特性について注視と観察の意図について、16名のデータを分析した。場面は「子宮収縮薬(点滴)による陣痛強化中の産婦において胎児心音に異常が出現した状況」とし、8枚の画像を陣痛間欠時の1場面目、陣痛開始時の2場面目、胎児心音が低下する35場面目、胎児心音が回復しない68場面目に分け解析した。分娩時に胎児心音に異常が出現した状況において、アドバンス助産師は産婦の顔や表情の観察を重視しながらも、手の動きや産婦の腹部からの情報を収集し、モニター評価をしながら状況の全体把握と解釈を進めていた。特に胎児心音が低下し始める状況では事実確認とともに原因や関連要因を推論しながら酸素や蘇生に必要な物品を確認し、次いで胎児心音が回復しない状況に至っては人員確保や帝王切開の準備状況確認などを想定しながら、不測の事態に備え五感を働かせて意図的に観察を継続していることがわかった。緊急判断が求められる場面において、状況の把握・解釈と看護介入は常に重なりながら同時進行で進めていることが推察された。これらの特性が明らかになったことをふまえて教材作成について検討した。アドバンス助産師が見る観察の順序性が現有のソフトでは抽出できないことから、新たに「視線の観察の順序性解析ソフト」を発注し、視線の動きについて、4つの観察場所(顔、胴体、点滴、モニター)のデータを解析し、新人助産師がビジュアル化された実践知として理解しやすい視線の動きを観察教材として、画像に落とし込むための解析を進めた。以上、教材作成の準備を十分に確保し、より質の高い教材作成に取り組んだ。そのため、新人助産師への教育プログラムの実施を次年度に動かすこととしている。新人助産師研修に用いるPBLを基盤とした教育プログラム開発を段階的に解析し、臨床判断の手がかりを掴むことができる教育プログラムを最終年度で完成する。教材の重要なポイントである視線の順序性の解析を加えたことによるため、遅くはなっているが良質な教材作成に取り組む時間として、必要であった。教育プログラムの実施は最終年度に行うことになったが、おおむね順調と判断した。アドバンス助産師の実践知・スキルを視線解析・インタビュー調査をもとにデータを情報収集する。視線解析・認知・行動プロセスの解析を、工学部と看護学の協働のもとで、個別データを生かした解析を進める。
呼吸法の動物モデル確立とその意志動力学への応用

本研究では、ヨーガや武道など伝統的訓練法の核をなす呼吸法をマウスが実行できるシステムを作製し、呼吸法が意志力に与える影響を解析し、意志力の調節モデルを確立することを目的としている。自律的に調節される呼吸をマウスで調節することはこれまで困難であったが本研究計画はそれを克服するアイディアを含んでいる。この呼吸法マウスモデルはこれまでにない全く新しい動物モデルであり実現に成功すればこれまで神秘とされていた東洋の伝統的精神訓練法の神経メカニズムを明らかにする端緒となる。本研究では動物の呼吸数をモニタし、呼吸の速度に応じた環境刺激を動物にフィードバックループで与えることで人為的に設定した呼吸速度に訓練するシステムを開発する。本年度は、昨年度までに開発したマウスの呼吸を計測するシステムを用いて野生型マウスの呼吸を計測し、馴化による呼吸パターンの変化を検討した。またさまざまな照明条件でマウスの呼吸パターンがどのように変化していくかについても検討を行った。さらに複数の精神疾患のモデルマウスについても持続的に呼吸をモニターして呼吸パターンの解析を行った。精神疾患モデルマウスとそのコントロールマウスとの間では呼吸の特性に大きな違いがあることが明らかになりつつある。呼吸パターンの異常は精神疾患患者においても報告されており、モデルマウスにおける呼吸パターンの異常は精神疾患の病態解析や治療法の開発に応用できる可能性がある。今後はこれまでに開発したマウス用呼吸計測システムにフィードバック回路を付加し、呼吸についてマウスがオペラント学習ができるようなシステムを構築する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はまず、マウスの呼吸を計測するシステムの開発を行った。マウスが比較的自由に動き回れる大きさのチャンバーに被験体となるマウスを入れ、圧力変化をセンサーで捉えることでマウスの呼吸速度を測定できるようにした。次に、このシステムを用いて野生型マウスについて馴化による呼吸速度の変化を検討した。計測を繰り返すことで環境に馴化し、呼吸を安定して計測することができた。現在、精神疾患モデルマウスとそのコントロールマウスとの間で呼吸の特性にどのような違いがあるかについても検討を行っている。今後はこのシステムにフィードバック回路を付加し、呼吸についてマウスがオペラント学習ができるようなシステムを構築する。当初の研究計画では、平成29年度から30年度にかけて、1マウスの呼吸速度を非拘束で計測するシステムの開発と2フィードバック回路によるオペラント学習が行えるように改良を行う予定であった。このうち1についてはほぼ完了しており、1で開発したシステムを用いて馴化による呼吸への影響や精神疾患モデルマウスの呼吸様式を評価について予備的なデータも得ている。したがって本研究課題はおおむね順調に進展している。本年度までにマウスの呼吸を計測するシステムの開発を行い、このシステムを用いて野生型マウスについて馴化による呼吸速度の変化を検討した。来年度は、精神疾患モデルマウスとそのコントロールマウスとの間で呼吸の特性にどのような違いがあるかについて検討を続ける。また、このシステムにフィードバック回路を付加し、呼吸についてマウスがオペラント学習ができるようなシステムを構築する。
衣服を用いた身体局所加温・冷却による生理機能増進法の研究

20歳から64歳の年齢の異なる被験者8名を用いて、着用衣服素材の身体局所の皮膚温および衣服気候におよぼす影響を検討した。環境温度34°C、湿度45%、気流0.1m/secに調整した人工気候室内で、環境湿度のみを変化させた安静座位実験を行なった。着用衣服は綿/ポリエステルの二層構造からなるトリコット布で作製したシャツとズボンで肌側への着用の仕方をかえて、環境湿度変化の影響を比較した。実験開始約1時間前に人工気候室に入室した被験者は約10分間安静の後、裸体と下着の重量を測定し、シャツとズボンを着用した。温湿度センサ-と購入した皮膚温測定センサ-を装着後、ベッドスケ-ル上の椅子に安静座位状態をとった。実験時間は120分で、20分後に環境湿度を70%にセット上昇させ、70分に再び45%にセット下降させた。各センサ-を購入したサ-ミスタ温度デ-タ収録装置とさらにパ-ソナルコンピュ-タに接続して1分ごとに皮膚温と衣服気候値を得た。本実験環境は比較的暑く、環境湿度を上昇させることによって非常に蒸し暑くなり、間接的な身体加熱の状態となる。多量の発汗の後、環境湿度を低下させると汗の蒸発はその部位から熱を奪い、冷却する。身体から環境への放熱は、発汗とともに体深部から末梢部への血流の増加によって行われ、いずれも皮膚温に大きな影響を与える。皮膚温測定6部位のうち、躯幹部と末梢部をそれぞれ3部位ずつ測定した。初期安静時の皮膚温を放射状グラフで比較した結果、高齢者は躯幹部より末梢部の方が高く、若年者は躯幹部の方が高かった。高齢者の熱に対する耐性が若年者より小さいという事実は、こうした環境に対する生理的な適応からきている可能性が示唆された。素材の比較では綿側を肌側にしたほうが発汗後の温度低下は大きかった。購入したデ-タ収録装置は多点測定ができるので、測定点をふやして高齢者の生理変化を追うつもりである。
マイクロチャンネルの分岐構造を利用した高分子微粒子生成法に関する研究

マイクロチャンネルの分岐構造による液滴生成法を応用した,10100μm程度の直径をもつ単分散ポリマー微粒子の生成手法の研究を行った.実施内容は主に,(a)液滴生成用マイクロチャンネルの加工,および(b)液滴生成試験とポリマー微粒子の製造,の2つに大別される.マイクロチャンネルの加工では,樹脂やガラスなどの材料に対して,機械加工(エンドミル加工,超精密加工,軸付砥石による研削加工など),レーザ加工(エキシマレーザ),エッチング加工(ウエットエッチング,ドライエッチング)などにより,10100μm程度の断面寸法を有する微細溝の加工を行った.その結果,ガラスへのドライエッチング加工により,形状精度に優れ,且つ断面アスペクト比の大きい(最大3程度)マイクロチャンネルを製作できることを明らかにした.液滴生成試験では,上記手法によって製作された各種形状(T字,十字,シースフロー)のマイクロチャンネルを使用し,エマルションの生成実験を行った.マイクロチャンネル壁面の濡れ性が液滴生成の可否に重大な影響をもつことが明らかとなり,ポリマー微粒子の調製に必要なO/Wエマルションを得るためには,親水性表面をもつガラス製マイクロチャンネルが好適であることがわかった.生成液滴のサイズは分散相,連続相の流量を変化させることで大きく変化させることが可能であった.最小で直径15μm程度のモノマー滴を変動係数5%以下にて得ることができた.また複数のマイクロチャンネルを同一チップ上に並列化させ,生産量のスケールアップを実現できることを示した.得られた単分散モノマー滴を光重合あるいは熱重合によって固化することで,直径15100μm程度,変動係数5%以下の単分散ポリマー微粒子を生成することができた.マイクロチャンネルの分岐構造による液滴生成法を応用した,10100μm程度の直径をもつ単分散ポリマー微粒子の生成手法の研究を行った.実施内容は主に,(a)液滴生成用マイクロチャンネルの加工,および(b)液滴生成試験とポリマー微粒子の製造,の2つに大別される.マイクロチャンネルの加工では,樹脂やガラスなどの材料に対して,機械加工(エンドミル加工,超精密加工,軸付砥石による研削加工など),レーザ加工(エキシマレーザ),エッチング加工(ウエットエッチング,ドライエッチング)などにより,10100μm程度の断面寸法を有する微細溝の加工を行った.その結果,ガラスへのドライエッチング加工により,形状精度に優れ,且つ断面アスペクト比の大きい(最大3程度)マイクロチャンネルを製作できることを明らかにした.液滴生成試験では,上記手法によって製作された各種形状(T字,十字,シースフロー)のマイクロチャンネルを使用し,エマルションの生成実験を行った.マイクロチャンネル壁面の濡れ性が液滴生成の可否に重大な影響をもつことが明らかとなり,ポリマー微粒子の調製に必要なO/Wエマルションを得るためには,親水性表面をもつガラス製マイクロチャンネルが好適であることがわかった.生成液滴のサイズは分散相,連続相の流量を変化させることで大きく変化させることが可能であった.最小で直径15μm程度のモノマー滴を変動係数5%以下にて得ることができた.また複数のマイクロチャンネルを同一チップ上に並列化させ,生産量のスケールアップを実現できることを示した.得られた単分散モノマー滴を光重合あるいは熱重合によって固化することで,直径15100μm程度,変動係数5%以下の単分散ポリマー微粒子を生成することができた.産業界では、さまざまな種類のポリマー微粒子が化学、電子、医療などの分野で使われているが、粒径が10μmから100μmのポリマー微粒子については粒径の単分散性がよく、生産性の良い製造方法が確立していない。本研究では、マイクロチャンネル分岐構造を利用して、モノマー液滴を生成し、固化を行うことにより単分散ポリマー微粒子を生産するものである。T字型のガラス製マイクロチャンネルを機械加工にて作成し、連続相側および分散相側の流量を変化させることにより、幅広い範囲でW/O型液滴の粒径を制御できるデバイス開発に成功し、現在はおよそ粒径400μmより最小径で40μmまで生成することが出来た。これは、マイクロチャンネルを流れる流体の勇断力を利用して、液滴を生成するもので、流速を変えることにより剪断力を変化させて生成する液滴の粒子径を制御できることが示された。同デバイスを利用して、ポリマー原料の微小液滴を生成し、これを重合させて高分子微粒子を生成することに成功している。得られた微粒子のばらつきは、変動係数で2%以下であり、条件によっては1%以下のものもある。このように、極めて単分散性の高い微粒子の生成を行うことが出来るようになった。生成速度は現時点で秒間3000個前後に達するなど高い生成速度を実現できた。更に微小な液滴を生成するために、ウエットエッチングによりガラスマイクロチャンネルを作成して、液滴生成を行っており、現在液滴生成条件を明らかにしている段階である当年度は,高分子微粒子の原料であるモノマーを分散相側に供給して微小液滴化を行う。今年度は、ドライエッチングによる溝加工を実施して、より径の小さい(1040μm)単分散微小高分子粒子を生成することを目的として研究を進めた.また、得られた微小液滴を重合させて高分子微粒子を生成することを目指した。その結果、下記の成果が得られた.1.ガラスマイクロチャンネルの加工ドライエッチングにより、幅50μm、深さの50μm溝加工を実施し、長方形断面をもつ交差形状を得た。

その結果、送液はシリンジポンプの性能範囲内で実施することが出来、また、微小な液滴生成を実現した。さらに、微小なチャネルでは流動抵抗が大きくなるため、交差部だけを微細化する必要がある。このため、交差部だけフェムト秒レーザーにて加工したマイクロチャンネルを作成した。2.量産化のための分散相側供給口の増加微小液滴生成の量産化を図るためには、供給口を増やす必要がある。そこで、分散相側材料を多数の穴から供給して、連続相の剪断力で生成するデバイスを新たに製作した。従来は、単純なT字形状のマイクロチャンネルで液滴を生成していたが、分散相側供給口を増やすため、十字型交差形状による液滴生成を実施した。その結果、T字型に劣らない単分散性の液滴を生成することが出来た。また、連続相側、分散相側ともに1つのシリンジポンプから送液して、フォルダー内で多数に分岐させて、複数の交差部を持つマイクロチャンネルにも応用したが、単分散性の高い液滴を生成することが出来た。また、分岐構造によりサテライト液滴の分離を行うことが出来た.
頭部外傷例における軸索損傷の法医病理学的研究

1.平成6年度以降、当教室で司法解剖された症例のうち、臨床的にびまん性脳損傷と診断されていた症例は2例(ともに乳児例)、臨床診断はなされていないが、びまん性脳損傷に肉眼所見の一つとされる脳梁出血を認めた症例が1例であった。これらの症例に対し、一般的なH.E.染色の他、クリューバー・バレラ、ボディアン染色等の特殊染色、抗ニューロフィラメント、抗GFAP抗体等を用いた免疫染色を行った。2.乳児例のうち、受傷後死亡までの経過が数ヶ月である1例においては、びまん性脳損傷の一つの形態であるびまん性軸索損傷diffuseaxonal injury (DAI)の陳旧性所見とされるグリオーシスやマクローファージの集族等を認めた。一方、受傷後死亡まで経過が短い(数時間以内)その他の2例では、DAIに特徴とされる軸索の腫大像(retraction ball)は検出されず、軸索損傷の有無は組織学的には明らかでなかった。3.一般に、受傷(びまん性脳損傷の発生)後、組織学的にDAIに特徴的な所見が認められるのは、半日から数週の間とされ、今回の結果もそれに矛盾するものではない。しかし、剖検例においては、受傷後短時間で死亡に至る症例や、経過の長い症例では脳死状態に陥り、(脳の軟化が高度のため)組織学的検査自体が不可能なものが大部分を占め、典型的なDAIを示す症例はまれと考えられた。4.症例数が非常に少数のため、系統的な解析は不可能であったが、乳児例2例については、びまん性脳損傷の発生機転の観点から、法医学東北談話会第83回例会(平成8年10月25,26日、青森)において「child abuseの2例」として症例報告の形で発表した。今後は症例数をさらに増やし、より詳細な検討を行う予定である。
縁辺海域における陸起源物質の輸送-富山湾冷水湧出域におけるコロイドに関する研究-

本年度の研究のゴールは,富山湾の海面下に湧出する地下水系を特定し,湧出水の化学的特性を明らかにし海洋環境への寄与を正しく評価することにある。まず,魚津周辺海域で湧水点を特定し,船を用いた湧水点周辺の広域調査と湧水点でダイバーの潜行調査を行った。その結果,湧出水の同位体比・主要化学成分は,周辺河川水や陸上の地下水に良く似た値を示し,採取された湧水はそれらと起源を同じくする扇状域の地下水であることが分かった。湧水のトリチウム濃度は3.9±0.7(TU)であり,地下に涵養してから10-20年の時間が経過している。また,安定同位体比から湧水の平均涵養標高は約850mであった。富山では降水量が蒸発量を上回っており,富山の主要河川の総流出量は,富山の平均的な年降水量に比べ小さい。河川水の海への流出量の約1/4の量に相当するこの不足量は,背後の山脈の被圧を受けて,約600mの海底から直接海洋に湧出している可能性もある。地下水は,栄養塩濃度が高く,その供給は海洋の生態系に大きな影響を与えることが考えられる。今後,湧水の量・質の時間的な変化を詳しく調査すると共に,他の湧出点の観測も行う予定でいる。比較的水深浅い地下水の湧出現象とは別に,富山湾では,収束的プレート境界の沈み込み帯からの湧水活動の存在も示唆されていた。本研究では,「しんか2000」を用いた富山深海長谷に関する地質学的な調査に併せて,深海性湧水の調査を行った。この観測で,邑知断層帯北東部海域で大規模なオオグチボヤのコロニーが日本海で初めて観測され,その採取にも成功した。また湾央の長谷でバクテリアマットと思われる黄色変色域も発見した。この微生物相は化学合成細菌やメタン酸化細菌が卓越することや,直下の堆積物間隙水中で硫酸濃度アノマリの存在も確認した。以上は,富山湾の深海底における冷湧水活動の存在の強い証拠と言える。本研究のゴールは,富山湾をモデルケースにして,海水・懸濁粒子・コロイド粒子の希土類元素を測定し,固相-液相間での金属元素のダイナミクスを明らかにすること,河川のみならず,海面下に湧出する地下水系に注目し,その海洋環境への寄与を正しく評価することにある。本年度は,この目標を達成するために以下のことを行った。コロイド粒子を定量的に採取するシステムの条件の最適化とホールファイバーの洗浄方法の検討・装置のブランクを決定した。また,試料処理の間のメモリー効果に関する検討も行った。実際の現場への応用は来年度とした。富山湾の表層下200mに存在する日本海固有水の平均的な海水の希土類元素の濃度とそのパターンの把握を目的に日本海でこれまでに採取した海水に関する希土類元素の測定を行った。その結果,浅層では南から北に向けて濃度増加する一方,2500m以深では比較的一様の濃度であった。さらに,隣り合う重希土の濃度比Ho/Erも一致していることから、2500m以深は同じ水塊と判断できた。一方,南の点の2500m以浅の希土類濃度が増加していることは、浅層水と日本海北部で沈み込んだ深層水との混合で説明でき、日本海の深層循環過程を表していると考えられる。また,富山湾での地下水系の試料採取点の決定とその基礎的な調査に平行して,松前海台南西方、奥尻海嶺東斜面および茂津多岬沖において海底堆積物や底層海水を採取し,その間隙水の化学特性や底層の希土類元素の測定を行った。間隙水の硫酸イオンの急激な減少は,初島沖のそれに匹敵し,ここでの湧水活動が沈み込み帯特有の湧水系であること,深部からのメタンの供給がここでのバクテリアの生態系の維持に関与している可能性が示唆された。今後,富山湾の観測を行いバックグラウンドとしての今年度の結果とを対比していくことが課題である。

今後,湧水の量・質の時間的な変化を詳しく調査すると共に,他の湧出点の観測も行う予定でいる。比較的水深浅い地下水の湧出現象とは別に,富山湾では,収束的プレート境界の沈み込み帯からの湧水活動の存在も示唆されていた。本研究では,「しんか2000」を用いた富山深海長谷に関する地質学的な調査に併せて,深海性湧水の調査を行った。この観測で,邑知断層帯北東部海域で大規模なオオグチボヤのコロニーが日本海で初めて観測され,その採取にも成功した。また湾央の長谷でバクテリアマットと思われる黄色変色域も発見した。この微生物相は化学合成細菌やメタン酸化細菌が卓越することや,直下の堆積物間隙水中で硫酸濃度アノマリの存在も確認した。以上は,富山湾の深海底における冷湧水活動の存在の強い証拠と言える。
古代・中世ケルト美術における「文様」と「神像」の神話的要素

ケルト美術は20世紀半ばにひとつの衝撃をもって、美術史学と表現の双方から注目を浴びる。三次元のイリュージョンをかたちづくる「描写」の表現が、ポスト印象派を経て1907年ピカソのキュビズムによって解体されようとするその同年、前述のヴォリンガーの『抽象と感情移入』が論文となり翌年刊行され、後者においてケルトを含む北方ヨーロッパの古代美術が、「抽象」というキー概念の下に浮き彫りにされた。それはフランス古代つまりガロ=ローマ時代のケルト美術を遺産とするフランスのシュールリアリスト、A・ブルトンによる「ガリア美術」の評価というかたちでも20世紀美術史に鮮やかに刻まれている。すなわち「ケルト美術の非・人像主義と抽象性」は、近代美術および美術史学の転換に作用した「抽象」の問題から照射される特質として捉えられる。ケルト美術の「抽象」表現は、具体的な神々や事物の「像」をしめして直接的にその意味内容を伝える古代ギリシア・ローマ美術とは異なり、狭義の図像学的な解釈の対象とはなりにくい。しかし抽象的な「形態(フォルム)」の表現的特質を記述し、ケルト文化に固有の諸観念を導き出すことは可能である。とくにローマ化する「文様」や、とくにローマ美術から学んだ像を「抽象的に変形した神像」の造形そのものに、古代ケルト文化の諸観念が表象されていると考えられる。したがってケルト美術の抽象性、非具象性を検証するために、「神像」的図像が変形されるケースの特色を考察し、それらが当該社会の神的観念や自然観をいかに表象しているかを考察した。具体的には古代ケルト・コインの図像ないし神像の表現と、上述の20世紀におけるケルト美術への評価と抽象的美術表現の問題を検討し、ヨーロッパ美術史のパースペクティヴにおけるケルト美術の「抽象」的造形の表現的特質を導き出だした。その結果、近現代美術の試みとケルト美術の特質が共有する表現のなかに、宗教的想念を含む世界観の表象を考察すことによって、当研究成果が、今後のケルト美術がヨーロッパ美術史のパースペクティヴに置き、多角的研究を開発する方法論をしめすものであることを確認できた。ケルト美術の特質である「文様」表現は、紀元前5世紀の「ラ・テーヌ様式」の金工美術に始まる。その造形的な特徴は、螺旋ないし渦巻の形象にある。今年度の研究はこれまでに実見・収集した写真資料などを重点におき、ハルシュタット様式から、ラ・テーヌ様式までの大陸のケルト金工美術を中心に、その形態の分類と、地中海美術との相違をとおして表現の特質を記録し、ケルトの文様美術と宗教の観念を考察した。ケルト「渦巻文様」は、きわめて抽象的な形象であり、古代ギリシア・ローマ美術における「人像主義」の美術の対極にある美術といえる。ギリシア・ロ-では、その「神像」は「人間の姿形(アンスロポモルフ)」で表現されたが、ケルト美術には、本来そうした原理はなく、いわば「反・人像主義」の表現に徹している。大陸のケルトの遺跡から出土したラ・テーヌ様式の金工品にほどこされた「文様」表現は、古代ケルト民族の自然観や死生観を反映したものとみなすことができる。

アイルランドに伝わるケルト神話のなかに反復される「変容」の主題は、古代ケルト社会においてドルイド(僧侶・賢者)によって説かれた「霊魂不滅」(霊魂が別の肉体に転生するという観念)を彷彿とさせるが、渦巻文様が表す無限の変容は、神話の表現と比較することによって、そうした古代ケルトの観念に照応することが確認できた。大陸のケルトは、紀元前後ガロ=ローマ時代に人像主義を受け入れることになるが、その後の中世、5世紀以降にアイルランドで開花するケルト修道院文化の「装飾写本」の文様表現に継承されていったことが、「渦巻」形態の同一性からあきらかにすることもでき、神像の問題をめぐる、来年度の研究課題に連続する成果がもたらされた。「大陸のケルト」考古学の名祖である「ハルシュタット様式」から500年を経た「ラ・テーヌ様式」の金工美術の「文様」は、ケルトという文化集団の世界観を表現している根元的な造形であるとの見地から、前年度に続きこの形態分析を進め考察した。そのなかでとくにケルト「渦巻文様」は、きわめて抽象的な形象であり、古代ギリシア・ローマ美術における「人像主義」の美術の対極にある美術といえる。その造形的な特徴は、螺旋ないし渦巻の形象にある。ギリシア・ローマでは、その「神像」は「人間の姿形」で表現されるのにたいして、ケルト美術には、本来そうした原理はなく、「反・人像主義」の表現に徹していることが確認できる。すなわち文様表現に特徴的な「抽象」の特徴は、美術において「人像」を中心的な主題としていく古典の系譜にないところの、非対象美術の原理のなかにある。ケルト文様はアルプス以北の文化圏にあって、特定の対象を表現するのではなく、彼らの観念を表現するいわば世界像なるものを、非対象=抽象によって「構成する」という原理をもつことが、ケルトの金工の文様の広範な展開の確認によっても確証が得られた。この文様美術の特色を、ケルトの宗教や神話の諸特徴との関連も明らかになって来ている。アイルランドに伝わるケルト神話のなかに反復される「変容」の主題は、古代ケルト社会においてドルイド(僧侶・賢者)によって説かれた「霊魂不滅」(霊魂が別の肉体に転生するという観念)を彷彿とさせるが、渦巻文様が表す無限の変容は、神話の表現と比較することによって、そうした古代ケルトの観念に照応することが確認できる。大陸のガロ=ローマ社会ではローマの支配により消滅したが、「島のケルト」において伝承された神話が、存在の形態の単一性よりも、その複数性をつねに表現しようとするものであることが、神話の分析の側からも得られるという成果も得た。古代ケルト美術の特徴とされる「装飾文様」表現は、古典古代文化圏の具象表現と対極をなしている。本研究は、この「装飾性」と「抽象性」を打ち出した様式を、ヨーロッパ大陸のガリア・イベリア、および島嶼のプリタニア・アイルランドの古代ケルト美術と、のちの中世に島嶼の修道院文化のなかで発展した中世ケルト美術の様式的変遷・その相互の影響関係や継承性を分析することにより、非具象的・文様的形態に表象されたケルト文化の観念を考察するものである。まず研究ではその準備段階から「大陸のケルト」と「島のケルト」美術の文様の形態を写真・模写などによってその細部の調査・収集をおこない、従来対象化されてこなかった形態の分析と比較を行った。大陸では、ガロ=ローマビブラクト(フランス)、ホッホドルフ、ホイネブルク(ドイツ)、ハルシュタット(オーストリア)、ラ・テーヌ(スイス)等で行われた。またケルト=イベリア美術の中心をなすヌマンティア(スペイン)出土の土器装飾および、ケルト金工美術さ最も重要な「トルク(首輸)」の様式への発展がみられるイベリアの鉄器時代の遺物の調査を行った。
ミミズとその共生微生物由来の酵素共役反応系を利用するバイオマスの分解と資源の回収

「ミミズ」及び「ミミズに共生する微生物(ミミズの腸内細菌)」の、それぞれが生産する「分解酵素反応」や「酸化還元酵素」を共役的に組み合わせることで、自然界のエコシステムを模倣したバイオマスの分解のための「酵素複合反応システム」を構築し、食品や有機系廃棄物などのバイオマス中の「難分解性タンパク質やセルロース」などを効率的に分解すると同時に、「アミノ酸やオリゴ糖」などを回収することで、「有機系バイオマス」の循環的分解と共に、有用資源の再利用を可能にする「酵素バイオリアリター技術」を開発し、「資源循環型社会の構築」に貢献することを主目的に、本研究では、特にミミズ腸内細菌由来の放線菌等が生産する有用酵素類の探索を中心に研究を行った。本研究は、「ミミズ」及び「ミミズに共生する微生物(腸内細菌)」の、それぞれが生産する「分解酵素反応」を共役的に組み合わせることで、自然界のエコシステムを模倣したバイオマスの分解のための「酵素複合反応システム」を構築し、廃棄食癌や植物性廃棄物などのバイオマス中の「難分解性タンパク質やセルロース」などを効率的に分解すると同時に、「アミノ酸やオリゴ糖」などの有用物質を回収することにより、「有機系バイオマス」の循環的分解と共に、有用資源の再利用を可能にする「酵素バイオリアリター技術」を開発し「資源循環型社会」の構築に貢献することを主目的としている。そこで今年度は、以下の検討を実施した。1、「ミミズと共生する微生物のスクリーニングと単離」:自然界の分解者である「ミミズ」の腸管(糞を含む)から共生微生物」の単離を行った。単離した「共生細菌」の資化能力を精査し「有用微生物ライブラリー」を作成した。これらの中から培養の簡便さ、増殖速度の遠さなどの観点から、最も利絹しやすい微生物(放線菌)を選択した。また、それらの共生細菌の分類・同定を行った。2.「各種有用酵素の単離・精製、並びに、それらの酵素化学的特性と機能の解明」:スクリーニングにより単離した「共生微生物」及び「ミミズ」のそれぞれより、タンパク質分解酵素、脂肪分解酵素,酸化還元酵素、多糠類分解酵素などを単離・精製し、安定性や基質特異性などの酵素化学的特性を精査した上で、得られた成果を「有機系バイオマスの循環分解と有用資源の回収」に応用利用するための基礎的検討を行った。本研究は、「ミミズ」並びに「ミミズに共生する微生物」の、それぞれが生産する「分解酵素反応」を共役的に組み合わせることで、「自然界のエコシステム」を模倣したバイオマスの分解のための「酵素複合反応システム」を構築し、廃棄された食品系バイオマスや植物性廃棄物中の「難分解性タンパク質や植物線維素」などを効率的に分解すると同時に、「アミノ酸やオリゴ糖」などの有用物質を回収することにより、「有機系バイオマス」の循環的分解と共に、有用資源の再利用を可能にする「酵素バイオリアリター技術」を開発し「資源循環型社会」の構築に貢献することを主目的としている。1.「ミミズと共生する微生物のスクリーニングと単離」:自然界の分解者である「ミミズ」の腸管(糞を含む)から「共生微生物」の単離を行った。単離した共生微生物の資化能力を精査し「有用微生物ライブラリー」を作成した。これらの中から培養の簡便さ、増殖速度の速さなどの観点から、最も利用しやすい微生物(放線菌類)を選択した。2.「各種有用酵素の精製、並びに、それらの酵素化学的特性と機能の解明」:スクリーニングにより単離した「共生微生物」及び「ミミズ」のそれぞれより、タンパク質分解酵素、脂肪分解酵素,酸化還元酵素(ケトエステル還元酵素)、多糖類分解酵素(セルラーゼやキシラナーゼ)などを単離・精製し、安定性や基質特異性などの酵素化学的特性を精査した上で、得られた成果を「有機系バイオマスの循環的分解と有用資源の回収」に応用利用するための基礎的検討を行った。

単離した共生微生物の資化能力を精査し「有用微生物ライブラリー」を作成した。これらの中から最も利用しやすい微生物(放線菌類)を選択した。また、それらの共生細菌の分類・同定を行った。2.「各種有用酵素の精製、並びに、それらの酵素化学的特性と機能の解明」:スクリーニングにより単離した「共生微生物」及び「ミミズ」のそれぞれより、タンパク質分解酵素、中性脂肪分解酵素、酸化還元酵素(ケトエステル還元酵素)、多糖類分解酵素(セルラーゼやキシラナーゼ)などの安定性や基質特異性などの酵素化学的特性を精査した上で、得られた成果を、ミミズ由来のプロテアーゼと共に、「有機系バイオマスの循環的分解と有用資源の回収」に応用利用するための基礎的検討を行った。
角度データのための理論的研究と応用

ある地点における風向などを記録したデータは、円周上に値を取るデータとみなすことができ、これらを対象とする統計学は方向統計学と呼ばれている。具体的なデータの例としては、樹木の樹冠の向きのデータ、風向データ、渡り鳥の移動方向を記録したデータ等のような角度の観測値がある。これらの角度データは円周上の点と1対1に対応することから、円周データとしばしば呼ばれ、そのような円周データは円周上の分布を用いて解析することができる。申請者はこのようなデータに対して、当てはまりの良いモデルを提案し、実際のデータに対してパラメータ推定を行い、現象の解釈・解明を行った。まず、理論面の研究として、(i) Circular Markov過程に関する研究を行った。この研究では、まずは先行研究のHolzmann et al.(2006)で与えられている円周自己相関関数の不具合を訂正し、さらに彼らの結果を一般化し、特別な場合として、正弦関数摂動分布族を用いた円周自己相関関数を与えた。また、時変の自己相関関数を持つMarkov過程の理論的定式化を議論し、風速時系列データに対する統計解析も行い、論文にまとめた。この研究はCM Statistics 2015でも研究発表した。応用面としては、以前行った樹木の倒壊方向の統計的モデリングの次の段階として、(iii)既存の円柱分布族を用いて、樹冠の向きの定量化に関する研究をした。さらに角度分布の位置パラメータにある種の工夫をすることにより、太陽の影響を定量的に評価できるようなパラメータを導入し、太陽の影響と競合相手の影響の定量化を行い、データに潜む現象の解釈をした。この応用的研究に関しては、国際的に権威のある雑誌に掲載が確定している。データに潜む現象の解明と新しい研究手法を発展させ、理論面・応用面の双方で国際的に権威のある雑誌に論文が掲載されており、国際的な共同研究も順調に進行している。また、その後の研究手法の開発にも目途がついている。まず、Abe et al. (2012)の研究に引き続き、太陽と競合相手の影響により樹冠の向きがどのように影響を受けるか?という疑問に対して、シリンダー分布を用いた定量的評価により答えを与える研究論文が完成し、生態学の学術雑誌に掲載された(Aakala et al., 2016)。Fisher & Lee (1992)にある、海辺にいるblue periwinkle[タマキビ]の移動方向と移動距離の組からなるデータのように、いくつかのシリンダーデータを眺めていると、線形成分が増加すると、角度部分の集中の度合いも増えている傾向がある。この観点で文献を調べると、そのような性質をとらえるモデルはJohnson & Wehrly (1978)の第一番目のモデルになるが、線形部分が指数分布であるため、最頻値が必ず線形部分が0の点になる。これは移動距離が0(移動なし)の部分にデータが一番集まることを意味するが、通常、観測している興味の対象となっている生き物は移動するものであるので、彼らの分布は現実のデータには当てはまりが良くない。このような問題を解決するため、Weibull分布とsine-skewed von Mises分布(Abe & Pewsey, 2011)を組み合わせることにより、新しいシリンダー上の分布族を提案した(Abe & Ley, in press)。他にも、いくつかの風向のデータを眺めていると、風速が小さいときには風の向きに特徴がなく(一様)、風速が大きいときにはある一定の方向に集中しやすい傾向がある。また風向の集中度は時間に依存する、と考えるのが自然である。このようなデータに対応するために、我々はWehrly & Johnson(1980)のモデルの集中パラメータに時間依存性を組み込んだ円周マルコフモデルを提案した(Abe et al., in press)。これらの論文発表以外にも、口頭による研究発表や招待講演等を行い、これまでの研究に関する研究ディスカッション以外にも、関連する研究者との交流を推し進めた。また、当該分野に関連した研究者らと、研究集会等を通じて交流を深めることができ、今後の新しいプロジェクトを進める見込みができた。以上、論文の掲載、研究発表、研究交流の観点から、当初の計画よりも大幅に進展していると言える。実際の風向データを眺めていると、風速が小さいときには風の向きに特徴がなく(一様)、風速が大きいときにはある一定の方向に集中しやすい傾向がある。このようなデータに対応するために、我々はWehrly & Johnson(1980)のモデルの集中パラメータに時間依存性を組み込んだ、circular Markov過程におけるモデルを作り、漸近最適推測理論の研究を進めた。より具体的には、周期自己相関関数の標本周期自己相関関数を考え、漸近正規性を示しし、推定量の性質を確かめるべく、シミュレーションにより自己相関関数を推定した。他にも、スペクトル密度関数を陽な形で与えた(Abe, Ogata, Shiohama, & Taniai, 2017)これとは別の方向の研究として、シリンダー分布の生成についても研究を進めた。Aakala et al. (2016)でデータ解析をしている際、シリンダー分布(角度と長さを組にした分布)が必要とされているにも関わらず、既存のシリンダー分布は非常に複雑であったり、分布の形状の柔軟性に欠け、実用的でない問題がある。Abe & Ley (2017)では既存の手法とは異なる観点から、Weibull分布とsine-skewed von Mises分布を組み合わせ、上の問題点を克服するようなシリンダー分布(WeiSSVM分布)を生成した。

また、その分布族の乱数生成、パラメータ推定を考えた。様々な状況での挙動を調べるために、いくつかのシナリオの下でのシミュレーションを行い、それに関しての考察を与えた後、実際のデータを用いて、どのくらい当てはまりが良いか考察した。さらに、これらについて国内・国外の研究会・国際会議で研究発表を行った。ある地点における風向などを記録したデータは、円周上に値を取るデータとみなすことができ、これらを対象とする統計学は方向統計学と呼ばれている。具体的なデータの例としては、樹木の樹冠の向きのデータ、風向データ、渡り鳥の移動方向を記録したデータ等のような角度の観測値がある。これらの角度データは円周上の点と1対1に対応することから、円周データとしばしば呼ばれ、そのような円周データは円周上の分布を用いて解析することができる。申請者はこのようなデータに対して、当てはまりの良いモデルを提案し、実際のデータに対してパラメータ推定を行い、現象の解釈・解明を行った。(ii)WeiSSVMモデルの数学的一般化の次の段階として、特別な場合についてどのようなモデルなら数学的性質が良いか、また、データに当てはまりが良いか議論する。(iii)これまでの非対称分布を用いた新しい研究手法にも着手していく。これまでの研究交流から、かなり多くの研究推進方策がある。すべてをこのスペースで述べることは無理があるので、以下ではその一部について述べていくことにする:(1)風向のデータに対する研究成果をさらに発展させ、時系列的に観測される円周上のデータのモデリングについて考えている。この研究をこれまでの共同研究者と引き続き進めていく。(2)樹木は何も障害がないとき、太陽の方向へ樹冠を向け成長していくが、実際は自分の身近に同じ種の競争相手がいることが普通である。Aakala et al. (2016)では、Johnson & Wehrly (1978)のシリンダー分布を用いることにより、北欧の樹木の樹冠の成長方向が競合相手からどのくらい影響を受けるか解析を行い、そこから導かれる結果が生態学的にどのように意味があるか考察した。一方で、そこで用いたシリンダー分布は単純すぎるため、樹冠データに対して十分な適合を示していない。この問題を改善するために、私はシリンダー上の柔軟な分布(WeiSSVMモデル)を構築した(Abe & Ley, in press)。現在、このWeiSSVMモデルを用いたデータ解析に関するディスカッションを進めている。(3)Abe & Ley (in press)のモデルは扱いやすいモデルであるが、このモデルを使った応用的研究を見ると、非対称性が強いデータでは改善の余地がある。このために、より一般的な枠組みのシリンダー分布の構成法を考案している。このアイディアは基本的には、二つの独立な分布の片方をある手法を用いて条件付き分布に変換することであり、この手法を使うことにより、既存の多くのシリンダー分布が生成できることが分かった。
有限要素法による船体弾塑性解析の事後誤差評価

有限要素解析に用いるメッシュの生成は多大なる労力を要するだけでなく,その良し悪しは有限要素解析の精度を決定する重要な作業でもある。各要素の事後誤差ノルムが一様になったとき,全解析領域の事後誤差ノルムは最小になる。この性質を利用して,有限要素解の事後誤差ノムル分布に従った順応型要素再分割法を検討した。順応型要素再分割法のうちr型,h型と呼ばれる2手法により有限要素解の大幅な精度向上が確認された。さらに,有限要素解析に要求される精度を満足するメッシュを自動的に生成するシステム構築を検討した。形状モデルを用いて解析対象となる構造物を表現するが,要素代表長さ情報を付加することにより有限要素モデルを作成する。要素代表長さ情報は事後誤差解析により求めた誤差エネルギーノルムにより決定される。船体構造を対象とした2次元弾塑性問題を用いて研究を行い,精度の高い有限要素解を得ことができた。今年度は,まず,2次元非線形弾性問題の事後誤差評価法の定式化を行った.非線形弾性問題の応力解析は増分形式の支配方程式と境界条件式を用いて解くことができるが,事後誤差評価においても増分形式を用いた解析手法を試みた.線形要素により得られた応力解の事後誤差の主成分は2次の項であるため,事後誤差解析では2次要素を用いた.最初に全体解析により事後誤差を求めたが,その精度は良く,定式化および解法は妥当でると考えられた.より効率的な誤差評価を行うために,要素ごとの解析手法を検討した.要素ごとに事後誤差を評価するために自平衡条件を満足する必要があるが,低剛性のばね要素を導入によりこの問題点を解決した.自平衡条件を満たすことができる効率の良い事後誤差評価法が確立された.2次元非線形弾性問題で用いた事後誤差評価法を2次元弾塑性問題に拡張した.弾塑性問題では応力の履歴の掌握が問題になるが,増分形式の誤差評価で求められた応力誤差成分を基の有限要素解(応力解)に足し込むことにより,応力履歴の更新が可能であることが分かった.上記に示される手法をいくつかの簡単な問題に使用したが,結果は極めて良好であったため,実際の構造物(船体構造物)への適応が十分に可能であると考える.有限要素解の事後誤差評価の利用法として,求めた応力成分を元の有限要素解に加えることによる応力解の修正と誤差分布に基づいた順応型要素再分割が考えられる.本年度は主に応力解の修正を試みたが,本解析手法により精度の高い応力値まで修正が可能になった.有限要素解析に用いるメッシュの生成は多大なる労力を要するだけでなく,その良し悪しは有限要素解析の精度を決定する重要な作業でもある.各要素の事後誤差ノルムが一様になったとき,全解析領域の事後誤差ノルムは最小になる.この性質を利用して,有限要素解の事後誤差ノルム分布に従った順応型要素再分割法を検討した.順応型要素再分割法のうちr型,h型と呼ばれる2手法により有限要素解の大幅な精度向上が確認された.さらに,有限要素解析に要求される精度を満足するメッシュを自動的に生成するシステム構築を検討した.形状モデルを用いて解析対象となる構造物を表現するが,要素代表長さ情報を付加することにより有限要素モデルを作成する.要素代表長さ情報は事後誤差解析により求めた誤差エネルギーノルムにより決定される.船体構造を対象とした2次元弾塑性問題を用いて研究を行い,精度の高い有限要素解を得ことができた.