hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
感染歯髄保存のための新抗菌性生体親和性材料の開発に関する研究

本研究では,感染歯髄の保存のために,抗菌剤とその基材について検討し、新抗菌性生体親和性材料の開発とその臨床技法の確立に成功した。得られた結果は以下のごとくである。1.メトロニダゾール,セファクロル、シプロフロキサシンの3種混合薬剤は,感染歯髄に存在する全ての細菌を殺すことができた。2.患部に存在する大部分の菌である偏性嫌気性菌に特に有効なメトロニダゾールの抗菌メカニズムを明らかにした。3.α-リン酸カルシウム(α-TCP)は優れた生体親和性を有し,抗菌剤を臨床に応用するための基材として有効であった。4.人工的に露髄させ,口腔に開放したサルの感染歯髄にα-TCPに3種混合薬剤を加えた試作直接覆髄剤を用いて病理組織学的検索を行った。その結果,患部の全ての細菌は死滅し,被蓋硬組織の形成が観察された。この事実より,本剤が感染歯髄の保存に有効であることが明らかになった。5.ヒト口腔内のウ蝕病巣およびヒト抜去歯ウ蝕病巣より採取した細菌に対して試作直接覆髄剤を用いたところ,全ての菌が死滅した。6.抜歯適応症のヒト歯牙を人工的に露髄させ,本剤で直接覆髄を行い病理組織学的検索を行ったところ,歯髄にはほとんど障害が認められず,経時的に被蓋硬組織の形成が観察された。7.現在,ボランティアの実際の感染歯髄に応用を試み,経時的観察を行っているが,若年者の場合では,通常の治療では抜髄に至ると考えられる広範な露髄部を示す症例でも,慢性潰瘍性歯髄炎では、ケミカルサージェリーと本剤の応用で充分に歯髄の保存が行われている。患歯は臨床症状や電気診の結果からも正常に機能しており,その有効性が明らかとなった。ただし,高齢者の場合では,必ずしも予後の良くない症例も見られた。なお,現在はボランティアによる臨床試験を継続中である。本年度は、交付申請書に記載した次のような研究を行った。1.試作新抗菌性生体材料の臨床操作性向上のための成分の研究:直接露出歯髄に用いるため生体組織刺激性を最小限にすべく、これまでは液成分として蒸留水もしくは生食水を用いてきたが、創面へのなじみを良くするためにCMCを加えることにより臨床操作性が大きく向上した。2.試作薬材の生体組織塗布後の物性変化に関する研究:塗布後比較的長期に安定して創面に留まり、硬組織形成をうながすことが必要なため、現在本材をラット皮下に埋入してその後の経時的物性変化を測定する研究を行っており、その結果により必要に応じて組成の改良を行う。3.人感染歯髄中の各種細菌の同定と試作抗菌薬性材料の抗菌効果を明らかにするための基礎的研究:抜髄した感染人歯髄より得られた菌は大部分が偏性嫌気性菌であるが、通性嫌気性菌等も一部含まれていることが明かとなり、抗偏性嫌気性菌剤の他に若干の抗生物質を加えた試作混合薬剤が、これらの菌に極めふ有効であることが明かとなった。4.試作新抗菌性生体親和性材料の歯髄創面における硬組織形成能に関する動物実験研究:サルの露出歯髄面に本剤を塗布し、その硬組織形成能を調べるため病理組織学的研究を行っており、近くその結果が得られる予定である。

5.臨床応用症例の長期的観察:従来は抜髄の対称とされた一部性細菌感染歯髄例を抜髄することなく、露髄表面を充分ケミカルサ-ヂェリ-を行ったあと試作本料を塗布し、臨床研究を続けているが、10代の症例では終後疼痛などの発現により抜髄に至った症例は皆無で、優れた臨床成績を得ている。なお、これらの研究のうち、1.3.5はすでに学術誌の投稿論文作成中である。本年度は、交付申請書に記載した次のような研究を行った。1.物性試験:各種液材を用いて物性の向上と臨床操作性の改良を行った。2.細菌学的試験:本年度購入した二波長フライングスポットスキャナーを用いて、ラベルされた抗体により、歯髄炎細菌層の変化を明らかにすることを試みた。また、抗菌薬剤の種類を変えて一層効果手な組成を検討した。3.動物実験:実験動物の非感染歯髄に試作抗菌性生体親和性直接覆髄剤を試みて、その創傷治癒性および再石灰化の状態を調べた。また、実験動物の歯髄を人為的に細菌感染させて、そこに試作の新抗菌性生体親和性直接覆髄剤を用い、新材料の歯髄組織への反応、細菌の動向、再石灰化のメカニズムの検討などを病理組織学的に調べた。4.臨床試験:ボランティアの抜去適応の智歯および小臼歯について、細菌非感染の場合と、人為的に感染させた場合の新抗菌性生体親和性材料の反応を各経過期間で抜歯して、病理学的、細菌学的に調べた。また、実際の治療行為として、本材料を感染歯髄に応用して長期的臨床経過観察を行っている。以上の各研究結果は、いづれも本材料が優れた性能を有し、臨床的に極めて有効であることを示した。また、それらの研究成績は、すでに各専門学会の学術研究大会に於いて学会報告したり、論文として作成中であり、近く専門学会誌に投稿する予定である。また、その他の関係研究も順調に進行している。本年度は、交付申請書に記載した事項およびそれらを発展させて次のような研究をおこなった。1.物性試験試作された抗菌性直接覆髄剤中の3種薬剤の内、ミノサイクリンが基材であるαTCPの硬化反応を遅延させること、及び長期経過による変色傾向があることから、それにかえて、抗菌性において同様な効果を有するセファクロールを加えた覆髄材を試作し、その硬化反応を調べた。その結果、硬化時間の促進により臨床操作性が改善され、走査型電子顕微鏡による観察の結果、旧覆髄剤に比較して極めて優れた結晶形成が起こることが明かになった。2.動物実験猿を用いて人工露髄感染歯髄を作り、試作抗菌性直接覆髄剤による処置を行ったところ、残存歯髄組織の破壊は見られず、正常な治癒傾向をしめした。また、患部には細菌の存在は認められず、本剤が優れた抗菌性を示すことが明かになった。一方、対照としてαTCPのみを用いた場合には、歯髄は完全に破壊されて多数の細菌が見られた。3.臨床試験ボランティアの抜去適応の智歯および小臼歯に作られた人工露髄部に新試作抗菌性直接覆髄剤を用いて処置し、臨床経過を観察した症例では、不快事項の発現もなく、また、その後抜歯して行った病理組織学的観察では健全歯髄の破壊もなく、被蓋硬組織が形成され正常に治癒することが明かとなった。以上の研究結果から、本剤が感染歯髄の保存治療に極めて有効であることが示され、今後はその成功率を高めるために、歯髄の免疫学的検討等の基礎的研究や適応症の検討等の臨床的研究が継続される予定である。本研究は,4年間の継続研究の最終年度として次の様な内容の検討を行った。1.試作抗菌性生体親和性覆髄剤の改良従来の組成に対して,一層抗菌性を高め,しかも,その物性を向上させる新組成についての臨床的有効性を検討した.その結果,シプロフロキサシン,メトロニダゾール,セファクロルの3種混合薬剤を,操作性を改良したニューアパタイトライナー(α-TCP)に加えたものが非常に有効であることが明らかになった。
3次元積層技術を応用した粗粒度再構成可能デバイスの研究

本研究の概要は、高い性能を低電力で実現する粗粒度再構成可能デバイスとチップ間無線通信を用いた3次元積層技術を組み合わせ、より柔軟で効率的な計算システムの構築を目指す研究である。本研究ではハードウェアアーキテクチャや積層チップの組み合わせなどの設計探索手法から、アプリケーション割り当ての最適化手法などのソフトウェア開発手法までを扱う。
エイズパンデミック発生の謎をコンゴ盆地最奥部への探訪で解き明かす研究

本研究は、HIVがいつ、何処で発生し、どのようにして人間社会に侵入し、やがて世界中にエイズパンデミックを起こしたのか、その謎を明らかにすることを目的とする。そのため、コンゴ盆地内の最奥地にまで踏み入り、分子疫学的手法と次世代型DNAシーケンサーを利用した。これまでにコンゴ民主・コンゴ両共和国内の辺境の地を探訪し、HIVの遺伝子型の多様性が最も高い地域はコンゴ盆地中流域周辺である可能性が高いことを突き止めた。そこでは多種多様なHIV株が同一地域に流行しており、重感染とゲノムの組み替えであるリコンビネーションを通じて、更に新たな型のウイルスが絶えず生成されている現場でもあると考えられた。エイズウイルス(HIV)が世界に拡大蔓延し始めた場所が中央部アフリカ地域内の何処かであろうという説に研究者らの間で異論はない。しかし、いつ、どの国のどの町で、如何にして人間社会に拡がったのかについては、まだ明快な答えが出ている訳ではない。本研究では、その疑問の解答を求めるべく、焦点を現在遺伝子の多様性が最も高いコンゴ盆地に絞り、各地から検体を集め、その分子疫学的解析からエイズパンデミックの謎を解き明かすことを目的としている。本研究以前にコンゴ民主の比較的周辺部地域から検体を集めていたので、今年度はコンゴ川の主要な支流が合流する中流域に位置する赤道州に注目し、そこで定住するエイズ患者らから検体を集めた。これまでに遺伝子解析した21検体の内訳は、最も多いサブタイプがA(48%)、続いてG、F、D、Cとなり、検体数が少ないにも拘わらず、極めて多様な遺伝子型が共存することが明らかとなった。既報のデータと当研究グループがそれまでに得ている解析結果と合わせて、コンゴ盆地の中央部分ほど遺伝的多様性が高い傾向が明らかであり、エイズパンデミックの発祥の地として当該地域が最もその候補に近いことを示唆するものであった。また中央部アフリカのHIVは、その高い多様性と共に、異なった遺伝子型のウイルスが同一患者に感染する、いわゆる重感染の症例が見られることが知られている。この赤道州でも2人の患者がそれぞれAとC、DとGの重感染であることが判り、既存のサブタイプに分類不能の株(unclassified)の存在と合わせて、当地では絶えず新しい型のHIVウイルスがダイナミックに生成されている現場であることが明らかとなった。今後さらに同盆地内各地の綿密な調査と追跡調査が必要であろう。エイズウイルスのパンデミック、即ちその病原体であるHIVが世界に拡大蔓延し始めた最初の場所が中央部アフリカ地域内の何処かであろうという説に研究者らの間で異論はない。しかし、いつ、何処で、如何にして人間社会に拡がったのかについては、まだ明快な答えが出ている訳ではない。本研究では、そうした疑問に答を求めるべく、諸外国並びに我々自身のグループによってこれまでに為された調査の結果ウイルス遺伝子の多様性が最も高かったコンゴ盆地内に焦点を絞り、可能な限り多くの地域から集めた検体を分子疫学的に解析することからエイズパンデミックの謎を解き明かすことを目的としている。今年度は、昨年に続きコンゴ川の中流域にあって主要な支流が合流する赤道州に注目し、その地域に住むエイズ患者からの検体を解析した。遺伝子解析した合計61検体の内訳は、最も多いサブタイプがAで、続いてG、F、D、Cの他、未分類株Uなど様々な株があることが明らかとなり、極めて多様な遺伝子型が共存することが判明した。またこの中には、異なった遺伝子型のウイルスが同一患者に感染する、いわゆる重感染の症例が少なくとも2例は存在することが判ったが、次世代型DNAシーケンサーによる解析結果では、さらに多様なウイルスがマイナーなポピュレーションとして多重に存在しているらしいことが明らかとなって来た。既に収集していた隣国カメルーンの検体群の解析結果でも遺伝子型の多様性が示されたが、とりわけ8%という高頻度で遺伝子型の異なる株同志が同一患者に重感染することが明らかとなり、こうした重感染という現象がウイルス進化に果たしている意義が今後よりクローズアップされるべきと考えられた。また今年度は、コンゴ民主の東部北キヴ州から50検体を収集した。現在その解析が進行中である。エイズウイルスが最初に人間社会に出現したのは、これまでの様々な研究から中央部アフリカ地域内の何処かであろうという説に研究者らの間で異論はない。しかし、具体的に何時、何処でなのかとなると、まだ明快な答えが出ている訳ではない。本研究では、この疑問に答えるべく、コンゴ盆地内に焦点を絞り、可能な限り多くの地域から集めた検体を分子疫学的に解析することにより、エイズパンデミックの謎を解き明かすことを目的としている。今年度は、先ずコンゴ民主東方の北キヴ州から収集した50検体についてpol領域の一部をPCRし、得られた塩基配列から分子系統解析を行った。

その結果、大半の約7割近くがサブタイプD(B)で、他にA、D、C、Gなどがわずかに見られる程度であった。これまでのコンゴ民主におけるサブタイプ分布状況は非常に多様性に富むことが特徴で、このように偏った分布を示したのは初めてである。サブタイプDと同Bは、元来非常に近隣であるため、これがDであるのか、あるいはBであるのか、これだけでは判定し難い。また今年度は新たに赤道州北辺の中央アフリカ共和国に近いGemenaという町周辺の調査を行った。コンゴ盆地の中央部は、これまでの調査によって最もHIVの遺伝的多様性が高いことが知られており、その北側か、あるいは南側か、今後の焦点を絞るために設定した調査地点である。まだ解析が完全には完了していないが、ここでも多様なサブタイプが得られており、エイズウイルスが出現した場所という意味では、このコンゴ盆地内であることはほぼ確実であろうと思われた。多様な型のHIVが同じ地域に流行していると、同一患者に異なった株が同時に感染する、いわゆる重感染という現象が起こることがある。本研究では、次世代型DNAシーケンサーが、そうした重感染の検体を迅速かつ定量的に解析する際に極めて効力を発揮することも明らかにした。エイズウイルスのパンデミック、即ちその病原体であるHIVが世界に拡大蔓延し始めた最初の場所が中央部アフリカ地域内の何処かであろうという説に研究者らの間で異論はない。しかし、いつ、何処で、如何にして人間社会に拡がったのかについては、まだ明快な答えが出ている訳ではない。本研究では、この疑問に答えるべく、諸外国並びに我々自身のグループによって従来為された数々の調査の結果ウイルス遺伝子の多様性が最も高かったコンゴ盆地内に焦点を絞り、可能な限り多くの地域から集めた検体を分子疫学的に解析することからエイズパンデミックの謎を解き明かすことを目的としている。今年度は、昨年に引き続きコンゴ川の様々な支流が合流するコンゴ民主共和国の赤道州に特に注目し、その地域に住むエイズ患者からの検体を解析した。これまでに解析済みのものと合わせて合計78検体のpol領域の配列に基づく分子系統解析の結果は、最も多いサブタイプAに続いてG、D、F、CやUなど他の地域では決して見られない実に様々な株が同時に流行していることが明らかとなり、この地域がパンデミック発生の起源地として極めて可能性が高いことが判明した。またこの解析では、次世代型DNAシーケンサーを利用して解析方法自体の改良・刷新を目指していたが、今年度は特に世界中のデータベース上にあるすべての配列データと照合することにより、感染しているウイルス株の同定を短時間の内に明らかにするシステム化に成功した。その結果、赤道州だけでも2つ以上の株に同時感染(重感染)している患者が少なくとも3名はいることが明らかとなり(その内一人は3重感染)、この地域が単に多様性が高いばかりでなく、異なった株同士の間で遺伝子の組み替えを起こすリコンビネーションにより、それまでにない全く新しい遺伝子構成を持つ新型のHIV株を生成している現場である可能性まで示唆された。コンゴ盆地は広大であるから、本研究では当初から如何に効率よく調査対象の焦点を絞っていくかが肝要であると考えられていた。
瀬戸内海流域から海洋への陸域地下起源物質の不均一・非定常な流出機構の定量的評価

本研究は、閉鎖性海域への陸域地下起源物質の不均一・非定常な流出機構を定量的に評価し、海洋への影響評価を行うことを目的として、研究を行った。特に、これまでの継続調査を行うとともに、最終年として、これまでの成果をGIS型のデータベースとして取りまとめ、各種モデルにより物質輸送を解析した。成果は下記の通りである。1)流域での不均一性として、地下情報(岩質、割れ目系、土壌)、地形(勾配、標高、地形面、微地形)、生態系、土地利用、大気降下物、人工構造物の影響を総合的に評価した。それぞれGISデータ化した。(1)中国地方スケールでの大気汚染降下物の空間分布特性について、森林源流域湧水の化学特性をもとに確認された。(2)大流域スケールでの河川-地下水交流の実態が確認された。(3)地下水流動の不均一性の実態に関して、水圧及びトレーサーの側面から確認された。2)流出の非定常性として、洪水、河川-地下水相互流出、ダム建設などの影響を明らかにした。(1)大流域スケールでの洪水時の物質輸送について、芦田川において評価した。(2)小規模のダムにおけるR,Siに及ぼす影響が確認された。3)様々なモデルによる物質流出解析が行われた。(1)1kmメッシュモデルによる水収支解析が行われ、地下水滴養量、河川流出量が評価された。(2)GIS地下水流出モデルにより、海洋への地下水流出及び栄養塩流出の影響が確認された。(3)森林流域の栄養塩原単位とGISデータとの関係を確認し、(1)より源流域の栄養塩流出を推定した。(4)非定常モデルとしてSWATモデルを用いてP流出解析を行った。以上の成果は、3回の研究会、地球惑星合同大会のセッション(主催)、AOGSのセッション(主催)で研究発表を通して報告した。なお、報告書を作成し出版した。本年度は、瀬戸内海に流入する芦田川流域における現地調査を中心に、遂行した。1)源流域スケールでの不均一性として、地質(岩質、割れ目系)、海洋からの距離、地形(勾配、標高)に起因する自然的背景の不均一性、土地利用、大気汚染降下物といった人為的不均一性の影響を総合的に明らかにした。(1)今年度は、特に硫黄同位体を利用した結果、起源の異なる大気汚染の影響、岩質由来、海塩由来、肥料由来の分離がなされた。(2)シリカ、リンの起源として岩盤由来の成分が確認された。2)流出に関する非定常性として、洪水流出の影響、河川-地下水相互流出、ダム建設影響を明らかにした。(1)洪水時の影響については、懸濁物質が流量の2乗に比例したが、溶存成分については、流量に比例することが確認された。(2)地下水流出はほぼ一定で流出するのに対して、河川流出の変動は大きかった。また、急勾配地域では、地下水流出の割合が多く、栄養塩流出も多いことが確認された。(3)ダムの建設にともなって、シリカの流出量は減少したが、リンについては変化がみられなかった。以上の成果は、5回の研究検討会で議論し、4件の論文発表(12で記述)、8件の国内学会発表、2件の国際会議発表を通して、報告した。また、試験流域において公開シンポジウムを主催し、一部発表した。本年度は、昨年度に引き続き、瀬戸内海に流入する芦田川流域における現地調査をベースにGISモデルの構築に向けての議論まで進んだ。(1)今年度は、特にダムの影響について検討し、溶存態リンから懸濁態への変化が確認された。(2)岩盤の構造と土層の厚さに関わる流域の風化特性の不均一性と地形との相関が確認された。(3)リンの起源として岩盤由来の成分が確認され、懸濁態として輸送されることも確認された。(4)河川-地下水交流のリン流出に及ぼす影響が確認された。(1)洪水時の物質輸送について、芦田川において集中観測を実施し、懸濁物質流出の影響が評価された。長期的な洪水年の影響も評価された。(2)地下水流出にともなう栄養塩流出の影響が確認された。以上の成果は、7回の研究検討会で議論するとともに、下記の研究発表においてその一部が公表された。

1)流域での不均一性として、地下情報(岩質、割れ目系、土壌)、地形(勾配、標高、地形面、微地形)、生態系、土地利用、大気降下物、人工構造物の影響を総合的に評価した。それぞれGISデータ化した。(1)中国地方スケールでの大気汚染降下物の空間分布特性について、森林源流域湧水の化学特性をもとに確認された。(2)大流域スケールでの河川-地下水交流の実態が確認された。(3)地下水流動の不均一性の実態に関して、水圧及びトレーサーの側面から確認された。2)流出の非定常性として、洪水、河川-地下水相互流出、ダム建設などの影響を明らかにした。(1)大流域スケールでの洪水時の物質輸送について、芦田川において評価した。(2)小規模のダムにおけるR,Siに及ぼす影響が確認された。3)様々なモデルによる物質流出解析が行われた。(1)1kmメッシュモデルによる水収支解析が行われ、地下水滴養量、河川流出量が評価された。(2)GIS地下水流出モデルにより、海洋への地下水流出及び栄養塩流出の影響が確認された。(3)森林流域の栄養塩原単位とGISデータとの関係を確認し、(1)より源流域の栄養塩流出を推定した。(4)非定常モデルとしてSWATモデルを用いてP流出解析を行った。以上の成果は、3回の研究会、地球惑星合同大会のセッション(主催)、AOGSのセッション(主催)で研究発表を通して報告した。なお、報告書を作成し出版した。
都市電磁雑音環境における小型光ファイバー埋設機測位法の開発

光ファイバ網の整備が進んでいるが、ファイバ網末端部の工事が困難とされてきた。時間・コストを大幅に削減できる方式として、非開削工法である水平ドリリング工法が注目されている。同工法を用いる際、地中を掘り進むドリルの位置を測定し、経路のずれを補正する必要があるが、都市部における人工雑音の影響により、正確な通信が困難であり実用を阻んでいた。本研究は、必要な情報は低ビットレートで伝送可能なことを踏まえ、人工雑音の特徴を利用し、低ビットレート時に効率よく通信を行う方法を開発することを目的とする。人工雑音は線スペクトルになり、場所・時間によってその特徴が大きく変化することがわかっている。そこで、OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を用い、さらに雑音の弱いチャネルを選択して通信することを考える。単純なOFDMと同一のビット誤り率を与える電力の比を利得と定義し、これにより提案法を評価する。本方式はコスト削減の目的から地中から地上への片方向で通信を行うため、チャネル選択情報を同時に伝送する必要がある。チャネル選択を行なわず帯域を広げることによる冗長性を利用する場合には、05dB程度の利得しか得られない。他方、チャネル選択フレームを導入しチャネル選択を行うことで38dB程度の利得に改善することがわかった。チャネル選択フレームを用いない場合、位相を用いることでさらに効率よく通信が可能になる。Iチャネルで伝送する情報ビットと、Qチャネルのチャネル訂正用検査ビットの伝送レートが異なることを利用し、シンボルを非対称にマッピングしたUQPSK (Unbalanced QPSK)を適用することで、最大11.5dBの利得が得られることがわかった。位相変調方式の理論限界を示すと共に、最適にパラメータ設定をしたUQPSKとの差を明らかにし、本方式がとりうる最大の利得を得ていることを明らかにした。また同期検出の具体的な方式を適用し、本システムにおいて同期の外れる確率は無視しでも問題ない精度であることを示した。また、人工雑音の振幅分布を元に擬似的に雑音を生成し、人工雑音の分布がチャネル選択に与える影響を示し、UQPSKがすべての場合にもっとも安定した特性を与えることを明らかにした。情報基盤整備に伴い、安価に光ファイバを埋設することが大きな社会的需要となっている。特に末端需要者への配線が最も大きな課題であり、地下を水平に掘り進む水平ドリリング工法が有望視されている。しかしわが国においては、都市部における人工雑音の影響で正確なドリルヘッドの位置決定が行えず、この工法の普及の障害となっている。本研究では、高電磁雑音環境のもとで光ファイバを正確に埋設するため、地下掘削機のドリルヘッドから送信する位置決定のための信号を、外部電磁雑音に対して適応的に変化させ、高精度の位置決定を可能とする手法を開発・実用化することを目的とする。初年度となる本年度は、主に以下の分野の技術の開発・検討を行った。(1)適応的雑音除去アルゴリズムの開発(佐藤)雑音の特性および地下への伝搬を考慮して、信号を多数の直交する帯域に分散し、各帯域での信号対雑音比により動的に情報量を割り当てる適応的変調方式を開発し、これにより地上のセンサーでの検出能力を向上させることに成功した。

初年度は予備調査で得られたデータに基づき数値シミュレーションを行い、最適化を行った。さらに、通信速度、中心周波数、帯域幅、周波数利用効率などの基本的通信諸元を決定するため、これらのパラメータを変数として多次元最適化の手法により最適値を定めた。(2)数値シミュレーションによる雑音信号の地中伝搬特性解析(笠原)本研究では、ドリルヘッド内で雑音を検出し、適応的に送信信号の変調方式を変更するので、地表と地下で受信される信号の関係を知る必要がある。特に道路地下は媒質の不均一性が強いので、これを想定した環境下での電磁波の伝搬をレイトレーシングの手法により解析し、地下で受信される信号の特性を評価し、現実的な疑似データを生成する環境を整備した。情報基盤整備に伴い、安価に光ファイバを埋設することが大きな社会的需要となっている。特に末端需要者への配線が最も大きな課題であり、地下を水平に掘り進む水平ドリリング工法が有望視されている。しかしわが国においては、都市部における人工雑音の影響で正確なドリルヘッドの位置決定が行えず、この工法の普及の障害となっている。本研究では、高電磁雑音環境のもとで光ファイバを正確に埋設するため、地下掘削機のドリルヘッドから送信する位置決定のための信号を、外部電磁雑音に対して適応的に変化させ、高精度の位置決定を可能とする手法を開発・実用化することを目的とする。第2年度となる本年度は、主に以下の分野の技術の開発・検討を行った。(1)適応的ドリルヘッド通信方式の開発(佐藤)都市環境で支配的となる人工雑音の時間・周波数変動特性を考慮し、OFDMを基本とする適応的通信方式を開発した。特に、ドリルヘッドからの通信は500bit/s程度の伝送速度であるが、信号線を設置することが困難であるため、片方向通信とする必要があるなどの特殊な事情がある。これを考慮し、QPSK方式において選択チャネルと伝送情報をI, Q両チャネルに異なる振幅で配置するUQPSK方式を開発し、その特性を実測により得た人工雑音データに適用して最適な特性を持つ伝送方式を決定した。強い不均一性を持つ媒質中の電磁波伝搬に対して、レイトレーシング法を基礎とする伝搬特性評価法を開発し、その性能を数値シミュレーションにより評価した。
高エネルギー粒子駆動揺動場とプラズマ乱流場のスケール間相互作用の検証

負イオン源の出力の増加と安定性の向上により、極低密度(< 0.2×10^19 (m^-3))ではあるが、プラズマ中心領域近傍において、高速イオン励起帯状流と広帯域の周波数スペクトルを持つ微視的乱流と考えられる密度揺動の同時計測に成功した。高速イオン励起帯状流は間欠的に発生するが、この高速イオン励起帯状流の発生に伴い、プラズマ中心付近で平均電位が大きく負方向に振れ、周辺に近づくと正に振れる様子が観測された。またその際、微視的乱流と考えられる密度揺動が減少する様子が観測された。平均電位の変動は、定性的には、高速イオン励起帯状流による高速イオンの小半径方向への輸送の増加によって説明することができる。この時電場勾配は弱くなっているので、観測された密度揺動の低減は、電場勾配に伴うせん断流による乱流の低減という過程では説明ない。また、密度揺動の周波数は高速イオン励起帯状流の周波数よりも低いため、高速イオン励起帯状流に伴うせん電流による乱流低減でも説明できない。密度揺動低減の物理機構に関しては今後の検討が必要である。また、高速イオン励起帯状流の2次元構造を測定し、解析した結果、従来の標準的な理論予測と異なる空間構造が現れている可能性を示すデータが得られた。ただし、現時点ではデータが不十分であり、結論には至っていない。次年度にさらに詳細な実験を行う必要がある。高効率検出器開発の面では、設計計算を進め、ビーム入射角度及び検出素子の設置位置の最適化を行った。これにより、現実的な配置で製作が行えることが確認できた。これに基づき今後製作を進める。本務として担当している加速器の重故障が重なり、その対応のため、開発研究に充てられる時間が当初の予定に比べて著しく減ったため、検出器の製作が完了しなかった。この点は当初の予定から遅れが生じている。一方で、イオン源の出力の増加と安定性の向上により、極低密度プラズマではあるが、本研究の目的としている高速イオン励起不安定性と、広帯域の周波数スペクトルを持つ微視的乱流と考えられる密度揺動の同時計測に成功した。この点は当初の予定以上の進展が得られている。平成30度に実施したデータの解析を進め、微視的揺動の空間分布、高速イオン励起不安定性の空間分布、平均電位の構造の関係を調べる。また、高速イオン励起不安定性はバーストとして発生するので、そのタイミングを基準にして、電場及び微視的揺動の変化のタイミングを調べ、それらの時空間構造を明らかにする。その際、共同研究者の支援を得て理論的な観点からの検討も進める。検出器の開発に関しては、前年度の設計計算に基づき製作を行う。その性能試験を、低エネルギービームを用いて行い、必要な性能が得られるかどうか調べる。これに加え、共同研究者との協力のもと負イオン源の高出力化開発を継続して行い、高精度化を進める。

また、高速イオン励起不安定性はバーストとして発生するので、そのタイミングを基準にして、電場及び微視的揺動の変化のタイミングを調べ、それらの時空間構造を明らかにする。その際、共同研究者の支援を得て理論的な観点からの検討も進める。検出器の開発に関しては、前年度の設計計算に基づき製作を行う。その性能試験を、低エネルギービームを用いて行い、必要な性能が得られるかどうか調べる。これに加え、共同研究者との協力のもと負イオン源の高出力化開発を継続して行い、高精度化を進める。
「帝国」日本における司法秩序の形成過程の解明

本研究は、戦前日本における司法の中枢を担っていた大審院の判決に対して、単にそれを「受売り」する存在として認識されがちだった外地裁判所において、実際には現地の法的ニーズに合わせて、時として大審院の方針とは異なる司法判断が下されていたところ、そうした特徴を持つ当地の司法判断の集積と分析を手掛かりに、「帝国」日本としての司法秩序の形成過程を明らかにしようとするものである。そのため本研究では、1内外地で同一法規を用いる場合であって、かつどのような事案において朝鮮高等法院が大審院とは異なる判断を下したのか(また、そうした判断を可能にした形式的・実質的条件とは何か)、2「帝国」日本における司法(判例)統一を巡り、在朝鮮・在内地の法律実務家や法学者たちがどのような反応を示していたか、3上記12といった一連の事象によって、本国(内地)の司法はどのような影響を受けたか、という3つの論点を中心に分析を進めている。2018年度はの研究実績として、上記13のうち、主として2と3について基礎資料の収集と考察を進めた。具体的には、2について、2017年度に収集した資料をもとに、1910年代から30年代における法律実務家の「内外地司法統一論」をめぐる言説の動向を詳細に分析し、加えて補足的な資料収集を行った。3に関しては、外地裁判所の判決の位置付けを確認するため、同時代に内地で刊行された様々な判例集の悉皆調査を進めた(主として朝鮮を対象として調査を行った)。当初の研究計画では、2018年度は2017年度の調査・分析結果について論文執筆を予定しており、この点については達成できたと言える。加えて当初は2019年度に予定していた国際学会での口頭報告について、本年度に2度、パイロット的に実施することができた。2017年度に行った研究会での報告内容が分析途中のものとなっていたので、その後の分析を含めて報告できた点では、当初の計画以上の成果を得られたと考える。一方資料調査の面では、申請者の所属先変更に伴う作業から、年度前半での活動が思うように行えなかった。当初の研究計画が遅れているわけではないが、2019年度はその期間分の調査についてもカバーできるよう努めたい。基本的には当初の研究計画に従い、2019年度は上記3を中心に調査・分析を進めるが、必要に応じて、12の補足的調査・分析を行う。なお、本年度は当該研究計画の最終年度であることから、特にこれまでの研究成果の総括、公表を重点的に行いたいと考えている。本研究は、戦前日本における司法の中枢を担っていた大審院の判決に対して、単にそれを「請け売り」する存在と認識されがちだった外地裁判所において、実際には現地の法的ニーズに合わせて、時として大審院とは異なる司法判断が下されていたことに注目し、このような特徴を持つ司法判断の集積と分析を手掛かりに、「帝国」日本としての司法秩明の形成過程を明らかにしようとするものである。そのため本研究では、1内外地で同一法規を用いる場合であって、かつどのような事案において朝鮮高等法院が大審院とは異なる判断を下したのか(また、そうした判断を可能にした形式的・実質的条件とは何だったのか)、2「帝国」における司法(判例)統一をめぐって、在朝鮮・在内地の法律実務家や法学者たちがどのような反応を示していたか、3上記12といった一連の事象によって、本国(内地)の司法はどのような影響を受けたか、という3つの論点を中心に分析を進めている。2017年度の研究実績として、上記13のうち、主として1(部分的に2)について基礎資料の準備と若干の考察を進めた。具体的には、1に関して、特定のキーワードに依拠した同一法規をめぐる本国(大審院)および朝鮮(高等法院)の民事判決(部分的に刑事判決も含む)の異同をめぐる司法判断の悉皆調査およびそのデータ化を行い、そのデータから看取しうる傾向について分析、現時点での仮定を出した。2に関しては、1910年代から30年代朝鮮における法律実務家(特に弁護士)の「内外地司法統一論」をめぐる論説を中心に、新聞および雑誌記事の収集を進めた。当初の研究計画として、2017年度には上記1の分析とその結果にについて国内研究会(もしくは国際学会)での口頭報告を予定していた。これらの計画内容は、概ね達成できたと言える。ただし、口頭報告を行った研究会が〈2017年8月〉と想定より早い時期に開催されたことから、報告内容は分析途中のものとならざるを得なかった。本研究の進捗上、このことが直ちに研究成果に影響を及ぼすことはないが、研究成果の精度をより高めるためにも、2018年度中に前年度の成果に関する口頭報告の機会を得たいと考えている。そのため本研究では、1内外地で同一法規を用いる場合であって、かつどのような事案において朝鮮高等法院が大審院とは異なる判断を下したのか(また、そうした判断を可能にした形式的・実質的条件とは何か)、2「帝国」

日本における司法(判例)統一を巡り、在朝鮮・在内地の法律実務家や法学者たちがどのような反応を示していたか、3上記12といった一連の事象によって、本国(内地)の司法はどのような影響を受けたか、という3つの論点を中心に分析を進めている。2018年度はの研究実績として、上記13のうち、主として2と3について基礎資料の収集と考察を進めた。具体的には、2について、2017年度に収集した資料をもとに、1910年代から30年代における法律実務家の「内外地司法統一論」をめぐる言説の動向を詳細に分析し、加えて補足的な資料収集を行った。3に関しては、外地裁判所の判決の位置付けを確認するため、同時代に内地で刊行された様々な判例集の悉皆調査を進めた(主として朝鮮を対象として調査を行った)。当初の研究計画では、2018年度は2017年度の調査・分析結果について論文執筆を予定しており、この点については達成できたと言える。加えて当初は2019年度に予定していた国際学会での口頭報告について、本年度に2度、パイロット的に実施することができた。2017年度に行った研究会での報告内容が分析途中のものとなっていたので、その後の分析を含めて報告できた点では、当初の計画以上の成果を得られたと考える。一方資料調査の面では、申請者の所属先変更に伴う作業から、年度前半での活動が思うように行えなかった。当初の研究計画が遅れているわけではないが、2019年度はその期間分の調査についてもカバーできるよう努めたい。基本的には当初の研究計画に従い、2018年度は上記2を中心に調査・分析を進める。ただし、2017年度の口頭報告の機会において、海外植民地における同様の同時代的な議論動向との比較可能性や、海外植民地制度の日本への影響関係について示唆を得たことは、本研究の発展にとって極めて重要であるし、また元来本研究の重要な要素と位置づけている〈法の伝播〉をめぐる海外植民地研究の展開状況を受けて、本年度以降は、イギリス・フランス・ドイツをはじめとするヨーロッパと日本におけるそれぞれの植民地司法の在り方をめぐる制度比較、また影響関係の考察についても配慮し、研究内容の充実につとめたい。基本的には当初の研究計画に従い、2019年度は上記3を中心に調査・分析を進めるが、必要に応じて、12の補足的調査・分析を行う。なお、本年度は当該研究計画の最終年度であることから、特にこれまでの研究成果の総括、公表を重点的に行いたいと考えている。2017年度は、所属機関の個人研究費および他の民間助成との関係で物品費(書籍購入)にかかる項目の助成に余剰が生じた。ただし当該項目の助成金は、本研究を継続して行うために不可欠な書籍を購入するための予算であり、2018年度中にはその使用が見込まれる。したがって、18年度において、17年度の余剰分と18年度請求の助成金を合算して使用予定である。また人件費・謝金についても、物品費と同様の理由から余剰が生じているため、18年度において、17年度の余剰分と18年度請求の助成金を合算して使用予定である。2018年度前半は、申請者の所属先変更に伴う作業で思うように研究を行えなかったため、その間に支出予定であった予算が消化できなかった経緯がある。しかしながら当該予算は、本来的に本研究の遂行に不可欠なため、物品(主に書籍購入費として)・旅費(調査及び研究報告のための出張)・人件費その他とも本年度中に全額支出が見込まれる。
イオントラップ分光法による有機金属クラスターの構造と生成機構の研究

金属と有機分子の2成分からなる有機金属クラスターは、溶液中における金属の溶媒和過程や、触媒反応を研究するための微視的モデルとして考えることができる。本研究では、イオントラップ法を用いて有機金属クラスターの赤外光解離スペクトルを測定した。理論計算の結果と比較することでクラスターの構造、反応性について議論した。実験装置はクラスター源と、イオンガイド型の光解離分光装置からなる。有機金属クラスターの生成には、レーザー蒸発法と超音速分子線法を組み合わせて用いた。Mg^+(H_2O)_nの赤外光解離スペクトルを測定し、計算と比較して議論した。n≦3では全ての水分子が酸素原子側からMg^+に結合した構造により実測スペクトルを説明できた。n=4では3100,3400cm^<-1>付近に水分子同士が水素結合したOH結合の伸縮振動に帰属されるバンドが現れた。よってMg^+の第一溶媒和圏は三分子で閉じ,四個目の水分子は他の水分子と水素結合を形成して安定化すると結論した。一方、Al^+(H_2O)_2の赤外スペクトルには[HOAlH]^+のOHの伸縮振動に帰属されるバンドが現れた。これよりAl^+(H_2O)_2では、Al^+が水分子のOH結合間に挿入された構造をもっていることが明らかとなった。以前行われた理論計算の結果もAl^+(H_2O)_nにおける今回の結果を支持している。しかし、このような金属原子の挿入反応はMg^+(H_2O)_nでは全く見られなかった。よって、これらの結果は、金属-分子2成分クラスター内での反応性が金属の種類、すなわち電子構造により大きく異なることを示している。赤外スペクトル及び電子スペクトルは分子構造、電子状態を敏感に反映し、多くの情報を与える。本研究では、イオントラップ法を用いて有機金属クラスターの赤外・電子スペクトルを測定するために、目的とするクラスターを気相で生成するクラスター源の設計・製作を行い、予備的な実験を開始した。これまで研究例が皆無である有機金属クラスター負イオンの赤外スペクトルを測定することを目的とし、負イオンの生成、検出が本装置で可能なことを確認した。また、溶液中で大量合成したクラスターの構造を直接観測する目的で、超高真空極低温走査型トンネル顕微鏡(STM)の立ち上げを行った。標準的な試料であるSi(111)7×7再構成表面、Au(111)表面などのSTM像を低温(8K)で観測し、装置性能を最適化した。さらに、溶液中で還元法を用いて生成した金、パラジウムなどのクラスター(粒径3-5nm)をAu(111)表面に吸着させSTM像を観測した。この際、Au(111)表面上にxylenedithiolの自己組織化単分子膜(SAM)を形成し、その膜上にクラスターを吸着させると安定に像を観測することができた。さらにクラスターの電流-電圧特性、電子状態を明らかとするために、走査トンネル分光(STS)の測定システムを構築した。この際、ロックイン検出を用いることによりスペクトル上の雑音を飛躍的に低減することができた。SAMに吸着したパラジウムクラスターのSTSの結果、ナノメーターサイズのクラスターに特有なCoulomb blockade現象を観測することに成功した。
高靭性モルタル利用技術の拡大

インフラ構造物の維持管理には耐震性能と耐久性への配慮が必要になる.そこで,既存RC梁部材を対象に高靱性モルタルで部分巻き立てを行う補強技術の確立させる目的で,RC梁を用いて補強実験および有限要素法などを用いた解析を行った.具体的には,高靱性モルタルで補強したRC梁に対する耐久性試験,せん断補強の実験と解析および曲げ補強実験を行い,有用性を明らかにした.さらに,せん断補強時のせん断耐力増分の算定式の提案を行った.建設投資削減の中、長寿命化が求められており、そのためには特に耐震性と耐久性への配慮が重要になる。そこで、特別の養生を必要としない通常圧縮強度を保有し、引張靭性のみを改善した高靭性モルタルに着目し、柱・はり部材を対象にその外殻部に高靭性モルタルを用いた高耐震性、長寿命などの特徴を有する新合成製構造を開発することで高靭性モルタルの利用拡大を目指すものである。初年度において材料特性および補強材として基礎的研究よりせん断補強には高靭性モルタル単体での補強は有効であり、せん断補強に対して十分な補強効果を得ることができたことを受け、FEMシミュレーション解析による数値解析による検討から数値実験および検証実験を実施し、ディープビームにおけるせん断補強時の耐力式の提案を行った。パネルとして接着した場合の合成効果および有効性について検討を行い、せん断補強時の高靱性モルタル単体での有用性が明らかになったことを受け、安価な補強を実現するためにアンカー等の付加的な定着具を用いずコンクリート表面の目荒らしのみの状態で高靱性モルタルを打設した場合の検証を行った。その場合でも十分な定着が確保でき、補強時に合成部材として挙動をすることが確認できた。本研究で使用した高靱性モルタル単体ではひび割れ分散性が発揮されないため補強効果が小さいことを受け、引張鉄筋を露出させた状態での補修材として用いた場合にひび割れ分散性が発揮され補修材としての有用性を明確できた。曲げ補強部材として利用するためのより有効な引張補強材の組合せの検討が課題となった。高靱性モルタル補強時の劣化促進実験については鉄筋コンクリート部材に対して巻き立て補強した梁部材に対して初期ひび割れを発生させ、暴露試験を実施している。次年度においてコンクリートと鉄筋の劣化および残存耐力の曲げ耐力等の確認を実施してゆく。建設投資削減の中、長寿命化が求められており、そのためには特に耐震性と耐久性への配慮が重要になる。そこで、はり部材を対象にその外殻部に高靭性モルタルを用いた高耐震性、長寿命などの特徴を有する新合成製構造を開発することで高靭性モルタルの利用拡大を目指すものである。初年度において材料特性などの基礎的研究から、せん断補強には高靭性モルタル単体での補強は有効であり、せん断補強に対して十分な補強効果を得ることができた。その結果、ディープビームにおけるせん断補強時の耐力式の提案を行った。次年度においてせん断補強時の一体化について検討を行い、安価な補強を実現するためにアンカー等の付加的な定着具を用いず、コンクリート表面の目荒らしのみの状態で高靱性モルタルを打設した場合でも、補強時に合成部材として挙動をすることが確認できた。また、引張鉄筋を露出させた状態での補修材として用いた場合に曲げひび割れ分散性が発揮され補修材としての有用性を明確できた。最終年度においては、耐久性および曲げ補強を中心に実施した。耐久性に関しては初期ひび割れを発生させて暴露試験を実施した結果、高靱性モルタルで巻き立てることで耐久性向上することが分かった。ただし、コンクリートと鉄筋の劣化および残存曲げ耐力について定性的な傾向を得ることに留まった。曲げ補強については、様々な材料の補強材と高靱性モルタルを組み合わせた実験および解析を行い、部材降伏までは補強材の伸び剛性(弾性係数)が高いものを用いた方が、ひび割れ分散性に効果があった。また、カーボンやアラミドの様に鉄筋より弾性係数が小さな補強材を用いた方が、高靱性モルタルの補強効果が継続する変位が大きくなり、強度設計に対する補強においては高弾性カーボンと組み合わせることが高靱性モルタルの効果が最も得られることを確認できた。まず、高靭性モルタルを利用するにあたり、使用材料の選定を行い、材料特性の把握を行った。一般的に板厚が薄い場合は強度が大きくなることは知られているが、定量的評価はされておらず、更なる実用化に向けて材料強度を適切に判断できる方法を明確にすることは、実験および解析による発展的検討を行うためにも不可欠である。そのため、選定した材料を用いて、高靭性モルタルの基準材料試験となる一軸引張試験および曲げ試験を用いて、部材厚さに対する検討を行った。

その結果、使用した繊維長12mmのPVA繊維に対して、繊維長の2倍以上の厚さでの引張試験の場合、圧縮強度に対して同様な強度を示すのに対して繊維長程度の場合は,より大きな強度を示し、厚さによる影響を明確にした。また、RC部材の外側を高靭性モルタルとした合成部材の一軸引張試験の結果、RC部材のひび割れの局所化に伴い、高靭性モルタルも局所的ひび割れが生じてしまうため、単体での曲げ補強部材として活用には更なる検討が必要であることを明確にした。上記結果を踏まえて、直杭式横桟橋の梁をモデルに繊維長の25倍程度のせん断補強を施した梁部材せん断補強実験を実施した。その結果、せん断補強には高靭性モルタル単体での補強は有効であり、側面へのせん断補強によって十分な補強効果を得ることができた。1せん断補強:昨年度に部材試験結果を踏まえ、数値実験によりディープビームの場合のせん断補強のメカニズムを検討し、高靱性モルタル補強時のせん断耐力式の提案を行った。その後、更なる検証実験により補強高さによる影響も明らかにし、補強部材として適用性を明らかにした。ただし、せん断スパン比が大きい場合の検討には至っていないため、まず、数値解析による今後の検討を実施したい。2合成方法の検討:現場での高靱性モルタル打設時の定着方法にも着目を行い、より安価かつ施工性を考慮し、目荒らしのみで定着させた場合のせん断補強実験を行い、十分な合成効果が得られ、かつせん断補強効果が発揮されることを明確にした。3曲げ補強に関しては、本研究で使用した高靱性モルタル単体では補強効果が小さいが、引張鉄筋を巻き込む形での補修の場合にはひび割れ分散性が良好になり補修効果を発揮できた。そのため、今後有用な曲げ補強材として利用するために他の引張補強材と組み合わせた合成部材としての開発が必要であり、より有効な引張補強材の組合せの検討が課題となった。4耐久性に対しては暴露試験を実施しているため、今後検討を行うことが可能である。せん断補強に対する検討については初年度から、良好な結果が得られたことから、せん断補強を優先して進めたため、ディープビーム限定ながらせん断補強耐力の算定式を提案するに至り良好進展している。しかし、曲げ補強については高靱性モルタル単体での補強効果が小さいことから、他の引張補強材との組み合わせなど、更なる検討事項があり、若干遅れている。(1)高靭性モルタルにおける繊維条件と保証厚の検討:既研究を踏まえ配合条件をパラメータに実施し、強度と靭性に優れた配合を決定し、その配合条件により作成した様々な厚さの引張試験により厚さに対する特性の把握を行った。ただし、(3)までの実験を実施する都合上、製作と検証の時間的制約のため、使用する繊維を1種類に限定して混入率のみをパラメータにして実施した。(2)RCー高靭性モルタル合成要素の材料試験:RC部材の側面に外郭材として高靭性モルタル単体を貼り付けた部材における補強効果およびマルチプルクラックに着目して一軸引張試験を実施した。その結果、完全合成部材とした場合、補強効果は得られるがマルチプルクラックは発生しにくいことが明確になった。
非定常・非平衡乱流の高マッハ数・高レイノルズ数領域への新展開と応用

○高レイノルズ・高マッハ数格子乱流:昨年度に新規に設置された風洞の基本性能の評価を行い,一様性と主流乱れの大きさを評価した.格子幅50mmの乱流格子を作成し実験を行った.格子幅の100倍程度下流まで計測を行い,過去の実験結果と良好に一致することを確認した.風洞の上下で異なるサイズの格子を用いた無せん断乱流混合層の実験を行った.その結果,混合層領域では準一様等方性乱流領域よりも大きなスケールで強い間欠性が見られた.高マッハ数格子乱流に対してはコード開発と計算が終了した.今後,詳細な解析を行う.○高マッハ数噴流の乱流/非乱流界面現象:乱流/非乱流界面近傍の乱流場に及ぼす圧縮性の影響を明らかにした.その結果,マッハ数の増大に連れて界面層厚さが薄くなること等がわかった.また,界面層近傍では無次元散逸定数のレイノルズ数依存性がこれまで報告されている傾向とは全く異なり,非平衡なエネルギー輸送が行われていることがわかった.さらに,三次元流れにおけるTriple Decompositionの定式化とコードの作成を行い,一様等方性乱流に適用した.○乱流/衝撃波干渉:風洞実験において,熱線流速計と圧力センサを用いた乱流変動と壁面圧力の同時計測を行い,乱流との干渉による衝撃波の変形に関する解析を行った.その結果,変形の指標となる衝撃波背後圧力変動の分散が乱流マッハ数MTUと衝撃波マッハ数MSの関数としてMTU^2/(MS^2-1)でよく相関できることを明らかにした.また,速度多点計測を行い,乱流の特性長さの一つである積分スケールが衝撃波面の接線方向に増加することを示唆する結果が得られた.数値計算では衝撃波が層流域から乱流塊へ伝播するコードを新たに作成し計算を行った.条件を変えて計算を行い衝撃波と流れ場の可視化を行った結果,衝撃波の変形と崩壊が乱流マッハ数に強く依存する現象であることがわかった.当初の計画通り,1風洞の基本性能評価,2格子乱流計測,3無せん断混合層計測,4高マッハ数噴流の解析,5乱流と衝撃波の干渉に関する風洞実験と数値計算,を行い,4と5に関しては論文として結果を公表するに至っている.3に関しては解析手法の確立も含めて興味深い新しい結果も得られたものの,テストセクション中央部で厳密な無せん断ではなかったため,格子の設計変更を行い,同様の実験を再度行う予定である.しかし,実験手法と解析手法は確立したのですぐに結果が得られることが期待される.以上を鑑み,現在までに研究はおおむね順調に進展していると判断される.初年度の研究は計画通りほぼ順調に行うことができたため,今後も継続的に研究を発展させる.具体的には,1静的格子幅の変更により終末減衰過程の計測を行う.動的格子システムを設計製作し,高レイノルズ格子乱流中の乱流の非平衡性を明らかにする.また,動的格子を用いて無せん断混合層をつくり(テストセクション上半分に動的格子,下半分に静的格子を用いる),初年度に調べた低いレイノルズ数との比較を行う.特に乱流の非平衡性がどのように異なるかを調査する.2初年度に開発した三次元流れにおけるTripleDecompositionを高マッハ数噴流に適用し,噴流の渦構造がマッハ数によってどのように変化するのか,また,圧力波の生成と伝播にどのように関連しているのか,等を明らかにする.実験においてはピストン駆動式シンセティックジェットで生成される超音速噴流の特性を粒子画像流速計(PIV)を用いて調査する.3風洞実験においては,熱線流速計と圧力センサを用いた乱流変動と壁面圧力の同時計測により,乱流との干渉による衝撃波の変形や崩壊現象を引き続き詳細に調査する.特に,乱流によって衝撃波が変形するメカニズムの解明とそのスケーリング則を明らかにする.数値計算においては衝撃波が層流域から乱流域に伝播する計算コードの開発と計算が終了し,可視化を行った段階である.今後は衝撃波の変形と乱流場の詳細な解析を行い,定量的な考察を行う.○高レイノルズ・高マッハ数格子乱流:昨年度に新規に設置された風洞の基本性能の評価を行い,一様性と主流乱れの大きさを評価した.格子幅50mmの乱流格子を作成し実験を行った.格子幅の100倍程度下流まで計測を行い,過去の実験結果と良好に一致することを確認した.風洞の上下で異なるサイズの格子を用いた無せん断乱流混合層の実験を行った.その結果,混合層領域では準一様等方性乱流領域よりも大きなスケールで強い間欠性が見られた.高マッハ数格子乱流に対してはコード開発と計算が終了した.今後,詳細な解析を行う.○高マッハ数噴流の乱流/非乱流界面現象:乱流/非乱流界面近傍の乱流場に及ぼす圧縮性の影響を明らかにした.その結果,マッハ数の増大に連れて界面層厚さが薄くなること等がわかった.また,界面層近傍では無次元散逸定数のレイノルズ数依存性がこれまで報告されている傾向とは全く異なり,非平衡なエネルギー輸送が行われていることがわかった.さらに,三次元流れにおけるTriple Decompositionの定式化とコードの作成を行い,一様等方性乱流に適用した.