hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地震の規模別頻度予測の高度化のための空間統計に基づく活断層進化モデルの実証的研究

本研究では,空中写真を用いた変動地形学的な地形判読に対して,重力異常,地質構造,地震活動,地震発生層などの地下構造のデータを重ね合わせ,個々の活断層の延伸の可能性や,グループ化・セグメント化を考える際の断層離間距離への影響などを活断層進化モデルの観点から考察した.その結果,地下の震源断層の推定と活断層の分布形状を比較して,震源断層モデルを構築するとともに,空間統計的手法により新たな地震地体構造区を提案した.本研究では,空中写真を用いた変動地形学的な地形判読に対して,重力異常,地質構造,地震活動,地震発生層などの地下構造のデータを重ね合わせ,個々の活断層の延伸の可能性や,グループ化・セグメント化を考える際の断層離間距離への影響などを活断層進化モデルの観点から考察した.その結果,地下の震源断層の推定と活断層の分布形状を比較して,震源断層モデルを構築するとともに,空間統計的手法により新たな地震地体構造区を提案した.現在公表されている多くの地震動予測地図において,予め震源を特定できない地震については,活断層から発生する地震の長期評価や強震動評価のように決定論的な規模や発生確率を予測することができない.その代わりに,Gutenberg-Richterの関係で代表される統計的な考えとそのための地震データを地域的に区分するための地震地体構造区分図(例えば,垣見ほか,2003)を用いたて評価が行われている.そこで本研究では,これらの問題を解決する方法として,地震に関連すると考えられるデータを用いた,定量的な区分を行うことを目標とした.そのために,震源・活断層・重力異常データから主成分分析に用いるパラメータをプログラムを作成し,計9種類のパラメータを2次メッシュごとに計算し,それらのデータから主成分分析を行い,地震地体構造区分に関すると思われる主成分を取り出して,その主成分得点分布図から区分を行うことを試みた.その結果,「地震活動の活動度」「破砕の不均質さの程度」「微小地震の発生度」「地殻の不均質さの程度」「断層のずれのタイプ」「潜在的地震規模」という主成分を表すことができた.これらの主成分の中で,「地震活動の活動度」では,震源データと活断層データという,過去の地震活動そのものの活動の大きさを表すことができ,「破砕の不均質さの程度」では,相対的に小さな破砕が地殻内に多く散らばって存在しているようなメッシュと,破砕が地震発生層相当程度に大きく,活断層として地表に出現するようなメッシュの差を示していると考えた.さらに,例として,活断層データと重力異常データによる主成分分析の第1主成分である「地殻の不均質さの程度」によって東北地方を2つに区分してみると,メッシュあたりの地震発生数で1.73倍の差が生じ,規模別頻度では,M6.8の時2.70倍,M7.2の時に2.79倍という大きな差がみられた.現在公表されている多くの地震動予測地図における予め震源を特定できない地震について,活断層から発生する地震の長期評価や強震動評価のように決定論的な規模や発生確率を予測することができない.一方で,Gutenberg-Richterの関係で代表される統計的な考えを適用するための,地震データを地域的に区分する地震地体構造区分図(例えば,垣見ほか,2003)は,地震地体構造の中で大構造に着目しており,震源域がおよそ20km程度の予め震源を特定できない地震の評価とは空間スケールとして齟齬がある可能性があった.また,地震地体構造区の設定においても,主親的に決められている部分もあり,地震統計に寅する客観的な尺度に基づく地震地体構造区の設定と考察は大きな課題であった.そこで本研究では,これらの問題を解決する方法として,地震に関連すると考えられるデータを用いた定量的な区分を行うことを目標とし,昨年度に引き続き地理情報システムを用いた検討を行った.そのために,震源・活断層・重力異常データから主成分分析に用いるパラメータをプログラムを作成し,計9種類のパラメータを国土地理院の定める2次メッシュごとに計算し,それらのデータから主成分分析を行った.さらに,新たな工夫として,地震地体構造区分に関すると思われる主成分を取り出して,その主成分得点分布図から区分を行うことだけでなく,判別分析手法を適用することも試みた.その結果得られた震源データと活断層データという,過去の地震活動そのものの活動の大きさを表す「地震活動の活動度」を判別分析することにより,新たな地震地体構造区を設定し,さらに,活断層の長さの規模別頻度分布図の直線性の検討から,予め震源を特定しない地震の規模について,歴史地震記録による結果との比較を行った.

本研究では,空中写真を用いた変動地形学的な地形判読に対して,重力異常,地質構造,地震活動などの地下構造のデータを重ね合わせ,個々の活断層の延伸の可能性や,グループ化・セグメント化を考える際の断層離間距離への影響などを活断層進化モデルの観点から考察した.具体的な作業手順としては,空中写真を用いた変動地形の写真判読と詳細活断層分布図の作成,重力異常・地質構造・地震活動の浅部地下構造データとの重ね合わせと関連性の検討,新たな地震規模評価を含めた震源断層の推定である.特に,震源断層の推定では,孤立した長さの短い活断層や活断層分布図上の断層の不連続部について,地質構造の有無,重力異常などに特徴的な指標が認められるか否かを検討し,地下の震源断層の推定と活断層の分布形状を比較した.また,地震発生層の計算手法とアスペクト比の検討のために,1995年以降日本で起きた11の内陸地殻内地震を対象として,実際の規模,断層パラメータと,本震発生前のデータから求めた規模との比較を行った.その結果として,対象地震の余震分布は本震発生前かち計算されたΔ80では収まっていないことと,Δ80から予測された規模は実際の地震の規模と比較して,例えば福岡県西方沖地震では約20分の1の過小評価となってしまうことから,震源の深さの最も浅い値をD0としたときのD90-D0を新たな地震発生層とした.これをもとに,各地震について気象庁CMT解によって求められている地震モーメントMoobs(Nm)から断層面積S(km2)を入倉・三宅(2001)の関係式より導出し,WをΔ90から求めた値を仮定して,L=kWとしたときのkを計算したところ,「震源を特定せず策定する地震動」にあてはまる地震である,岩手・宮城内陸地震,福岡県西方沖地震,鳥取県西部地震について2.12.5という値を得た.
園内における保育士の専門性発達モデルの構築と園内マネジメントのあり方に関する研究

保育の質の向上のためには、保育者の専門性向上を目的とする人材育成の充実と共に人材確保もその重要な核をなす。園内マネジメントの観点からは、いわゆる処遇改善という側面が政策的に先行しがちであるが、それだけでは、保育士の離職を防ぎ、継続的なキャリアを形成するにはいたらない。全国調査アンケートの結果からは、「法人や管理職が目指す方針と保育士の理想とする保育が一致すること」や「管理職の方針が一貫していること」などが長く働き続けたいと思える組織要因として抽出された。つまり、園の理念を中心とした組織づくりが求められていることが明らかになったのである。さらに、人材育成モデルの観点から、経験の浅い段階においては、先輩やクラスリーダーからの指導・助言によって、実戦経験をもとに技能知識を身に着け、成長していくが、およそ10年経験程度になると、このモデルが限界を迎える。それは、指導する先輩などがいなくなることに加え、園内での役割が変化し、その段階で求められる専門性と、それに対して必要とされる育成モデルが異なるからである。これらの段階で求められるのは、園内研修や専門的なテーマによる検討会などである。また、1年目(1年未満)経験にとっては、いずれの育成モデルも必ずしも有効に機能せず、つまり、まずは専門性の発達という以前に、保育者、保育士としての基本的なスタンスを確立することが先決である。以上のようなことから、調査を通じて明らかになったことは、個々の保育士の力量や意識、モチベーション以上に、これらの内容をつかさどるのはほかでもなく園のマネジメントが機能することである。つまり、管理職の組織マネジメントの質によって、保育士の成長は大きな影響を受けることになる。したがって、本研究を通じて、その重要性を確認することができたとともに、今後、これらを具体的、発展的に追究することが求められよう。本研究の課題である「園組織が保育士の成長をどのようにマネジメントするのか」に沿って、平成28年度は、1園が抱える保育士育成の現状と課題を整理するとともに、2組織に位置づく保育士の専門性向上に向けての実情を把握する調査を実施した。具体的には、保育士の育成に積極的に取り組んでいる保育所において、保育士自身が自己の専門性の向上をどのようにとらえているか、成長にあたり影響を受けている組織要因は何か、阻害している要因は何か、特にチームとして保育を展開する上での関係性の質はどうか、今後の見通しとしてどのように成長していきたいと考えているかをインタビュー調査を実施することによりデータを収集した。一方、管理職者としての園長に対しても併せてインタビューを実施し、各職員の特性、獲得している専門性の程度、園の中での役割、チームの中の職員同士の関係性、人材育成での具体的な取り組みと今後の課題の認識をデータとして収集した。さらに、追跡調査として、個別の保育士に焦点を当て、縦断的に専門性の変化、チームや園での自身の役割の変化、その変化に影響を与えている要因をスポット的にインタビュー調査を行い、保育士の意識の変化のデータも収集した。インタビュー調査と並行して、管理職を対象とした組織マネジメントに関する研修会を実施する中で得られた、保育所における人材育成の現状と課題を参加者のグループワークの成果物や提出課題から把握し、本研究を遂行する上での手がかりとすることができた。平成28年度の研究計画は、本研究の基礎調査・研究としてヒアリング等を通じた調査によって園が抱える保育士育成課題を把握するとしていた。概ね、この主旨に沿ってヒアリング調査を実施し、データを収集することができた。本研究に関連する保育職の育成については、キャリアパスの構築やキャリアアップ研修などが制度として新たに創設されていく現状を踏まえ、これらの制度との関係性も認識しながら、当初の計画に加えて現場に広く活用できる研究成果が得られるよう、デザイン修正も視野に入れ、進めていく必要がある。本研究の課題である「園組織が保育士の成長をどのようにマネジメントするのか」に沿って、平成28年度の研究を基礎として現場をより詳細に分析することを試みた。具体的には1平成28年度に実施したインタビュー調査のデータ分析から、保育士の成長に影響を与える組織内の人的環境を質的分析手法を用いて分析した。また待機児解消の施策に伴い、新たな保育施設を開設する自治体において、保育の量の拡充にとどまらず質を確保する取り組みに関わる中で、園長のなり手不足や経験不足によるマネジメント層の希薄化が進んでいる実態から、2組織マネジメントに関する管理職層の理解と力量、それを支える学びの現状について調査した。保育士の成長のために必要な学びや研修の分析や開発と共に、マネジメント層に必要な学びや研修の課題を詳細に捉える必要があることがわかっている。前述した新任のマネジメント層が抱える課題や組織マネジメントのつまづきの分析をさらに進めることが今後の課題となる。さらに、保育士の成長という観点では、保育士等キャリアアップ研修が実施され、園内で構築するキャリアパスと連動した形で研修計画を立てることが保育所保育指針の改定でも明示されており、マネジメントに期待される役割が増幅していくことが予測される。この点を含め、本研究課題が包含する保育士の成長や組織マネジメントのあり方の問題は、現代の保育現場における喫緊かつ重大な研究テーマであることが明らかとなった。計画では平成29年度内にアンケート調査を実施する予定であったが、これまでのインタビュー調査の分析から得られた質問紙の項目整理に加え、保育士等キャリアアップ研修など、新たな制度が展開されている現状を視野に入れるという内容が加わったために、質問紙の内容を再検討している。そのためアンケート調査が平成30年度の実施となった点で遅れが生じている。

保育の質の向上のためには、保育者の専門性向上を目的とする人材育成の充実と共に人材確保もその重要な核をなす。園内マネジメントの観点からは、いわゆる処遇改善という側面が政策的に先行しがちであるが、それだけでは、保育士の離職を防ぎ、継続的なキャリアを形成するにはいたらない。全国調査アンケートの結果からは、「法人や管理職が目指す方針と保育士の理想とする保育が一致すること」や「管理職の方針が一貫していること」などが長く働き続けたいと思える組織要因として抽出された。つまり、園の理念を中心とした組織づくりが求められていることが明らかになったのである。さらに、人材育成モデルの観点から、経験の浅い段階においては、先輩やクラスリーダーからの指導・助言によって、実戦経験をもとに技能知識を身に着け、成長していくが、およそ10年経験程度になると、このモデルが限界を迎える。それは、指導する先輩などがいなくなることに加え、園内での役割が変化し、その段階で求められる専門性と、それに対して必要とされる育成モデルが異なるからである。これらの段階で求められるのは、園内研修や専門的なテーマによる検討会などである。また、1年目(1年未満)経験にとっては、いずれの育成モデルも必ずしも有効に機能せず、つまり、まずは専門性の発達という以前に、保育者、保育士としての基本的なスタンスを確立することが先決である。以上のようなことから、調査を通じて明らかになったことは、個々の保育士の力量や意識、モチベーション以上に、これらの内容をつかさどるのはほかでもなく園のマネジメントが機能することである。つまり、管理職の組織マネジメントの質によって、保育士の成長は大きな影響を受けることになる。したがって、本研究を通じて、その重要性を確認することができたとともに、今後、これらを具体的、発展的に追究することが求められよう。平成29年度は、平成28年度に得られたデータ分析を進め、保育士の成長に対する意識と管理職の働きかけとの関連性を解明することを重点に推し進める。この結果をまとめ、日本保育学会、人材育成学会などで研究発表を実施する。また平成28年度の調査から得られた結果の一般化を検証するために、全国規模の質問紙調査を実施し、保育所における本研究課題の現状をデータとして収集し、分析する。さらに調査の結果を管理職を対象として研修会を通じて現場へ投げかけ、現場と研究の往還を図る取り組みを実施する。平成30年度は全国規模のアンケート調査を実施し、その回答を分析する。本研究の主題である「園内で保育士が成長する組織要因」を精査し、特に保育士等キャリアアップ研修や園内でのキャリアパス構築に現場としての課題を洗い出し、保育士のキャリアを支援するために実践的な組織マネジメントの在り方や、管理職のための研修内容を検討する。管理職のグループインタビューを実施する計画であったが、実施しなかったため、支払うべき謝金等の支出がなかった。また保育所におけるインタビュー訪問件数が計画よりも少なかったため、旅費の支出が計画よりも減額となった。
個人型学習(eラーニング)と集団型学習(プロジェクト型・講義型)における学習効果

学習そのものに興味や楽しみを感じている学生や学習の価値を内面化している学生にとっては,小規模講義やプロジェクト型学習が学習効果を高める。コミュニケーションスキルの育成に有効とされるプロジェクト型学習は,もともと学習に対して自律的に動機づけられている学生にとっては有効であるが,外発的に動機づけられている学生や,無力状態に陥っている学生にとっては学習効果があまり期待できない。他者の評価や外的な報酬を期待して学習に動機づけられている学生にとっては,自分自身の進行程度や遂行が比較的明確なe-learningが,学業への導入として,さらにはその後の学習に対する動機づけを高めるのに有効である。教育現場では学ぶ意欲と学ぶ能力の育成を目指して新しい教育手法が導入され始めているが,新しい教育手法による学習形態の実践は,その特性や学習過程におよぼす影響についての正確な理解がなければ,学習者の特性とのミスマッチを導きかねない。そこで,本研究では,大学生を対象に,学習形態の特性と利点を明確にすることによって,学習活動をより効果的に進めていくための指針を提供することを目指している。平成19年度には次のような研究成果が得られた。A. e-learning型学習においては,学習過程における動機づけの変化や,学習形態への適応の程度,およびそれらに影響を及ぼす要因について検討することを目的に,調査対象と調査項目の選定を行った。平成20年度はこれらを基盤に調査を実施する。B.講義型学習においては,動機づけと自己効力感が学習方略に及ぼす影響について検討した。その結果,学習すること自体を目的としている学生は自己効力感の高低に関わらず,適応的な学習方略を適用するのに対して,学習を別の目的の達成のための手段と考えている学生は,自己効力感の知覚が学習方略の使用に影響する傾向があることが明らかとなった。C.プロジェクト型学習においては,学業成績の単位とは無関係のプロジェクト活動に参加している学生を対象に,その動機づけ過程を検討した。その結果,仲間との関係性の構築や自律性支援的な態度が,適応的な行動やウェルビーイングと関連する傾向が見出された。今後は各学習形態における動機づけ過程のより詳細な検討を進めるとともに,個人特性的要因との関連や学習効果についても検討し,個人の学習効果に学習形態の差異がおよぼす影響を明らかにすることを目指す。平成20年度には次のような研究成果が得られた。e-Iearning型学習においては,調査実施に向けて教材開発および実施計画の打ち合わせを行った。学習内容の特質上,調査は平成21年度の春学期開始時から継続的に実施する。プロジェクト型学習においては,大学の単位認定がされているプロジェクト科目履修生および単位とは無関係のプロジェクト活動に参加している学生を対象に調査を実施し,プロジェクト型学習に対する動機づけ過程や個人特性的要因との関連について検討した。その結果,社会的適応や自己実現的な個人特性のある学生のほうが適応的な動機づけ過程を示す傾向が明らかとなり,この結果は学会で報告し,論文にまとめた。講義型学習においては,基本的要求の充足が学習動機づけの促進と関連し,さらにそれがウェルビーイングの促進にもつながることが明らかとなった(田中・井内, 2008)。また,学習すること自体を目的としている学生は自己効力感の高低に関わらず適応的な学習方略を適用するのに対して,学習を別の目的の達成のための手段と考えている学生は自己効力感の知覚が学習方略の使用に影響する傾向があることが明らかとり,この結果は学会で報告し,論文にまとめた。最終年度となる平成21年度は,これまでのデータの分析を継続するとともに,各学習形態と個人特性的要因との関連や学習効果に特に着目し,学習者の学習効果に学習形態の差異がおよぼす影響を明らかにすることを目指す。新しい教育手法による学習形態の実践は,その特性や学習過程におよぼす影響についての正確な理解がなければ,学習者の特性とのミスマッチを導きかねない。本研究では,大学生を対象に,学習形態の特性と利点を明確にすることによって,学習活動をより効果的に進めていくための指針を提供することを目指している。平成21年度には次のような研究成果が得られた。eラーニング型学習については,短期大学生を対象に学習動機づけとの関連を検討した。結果は分析途中であるが,基本的要求の充足度が高い学生はeラーニングによる学習効果が高い傾向にあることが明らかになると同時に,自律性支援が低いと感じている学生もまた学習効果を高く評価する傾向にあった。

また,個人特性・学習動機づけと学習形態の関連を大学生を対象に調査した結果,学習に自律的に動機づけられている学生は積極的な参加と活動が求められる小規模講義やプロジェクト型学習に魅力を感じるのに対して,外的に動機づけられている学生はeラーニング型学習と相性がよく,大規模講義では集中できない傾向があった。一方,個人特性では,外向性・情緒不安定性・調和性が高い学生は小規模講義を好み,調和性の高い学生はプロジェクト型学習を好む傾向がみられた。つまり,外的で活発な傾向や,知的好奇心が高く,多様性を好む傾向の強い学生,学習すること自体に楽しみや喜びを見出しているような学生は,教員と学生の双方向的な働き掛けが可能な学習形態を好み,そのような学習形態による学習効果を高く評価する傾向があった。一方,学習そのものではなく,他者の評価や将来の高い地位,報酬を目的の学習に動機づけられている学生は,学習の具体的な進行程度や成果が比較的容易にとらえられるeラーニングを好む傾向があった。これらの結果については,2010年度の学会で発表することが決定し,また論文にまとめ投稿の準備を進めているところである。
ドナーアクセプター連結型中分子による生物機能/光機能分子創出

有機酸化還元系は、生体電子伝達系への関与(除草剤パラコート)やDNAインターカレーション能(アントラキノン系抗がん剤)などの特性により、医農薬分野で活躍する生物機能分子として高いポテンシャルを持つ化合物群である。π電子系化合物を利用した分子創薬に於いては、新規な低分子酸化還元系分子骨格の開発ばかりでなく、その骨格の連結(中分子化)による酸化還元機能/生物活性の調節と複合化が有効なアプローチであると考えた。このような複数サイトの連結型中分子は、電子授受以外の外部刺激(溶媒極性、光照射)によっても分子特性の変調が可能なため、モノマーには無い特異な制御性を持つ。また、ドナーとアクセプターの組み合わせなど、電子的特性が大きく異なる骨格の連結では、中分子内電荷移動/電子移動を通して新たな生物機能が期待できる。本年度は、上記の研究目的にそった検討を進める一方、合わせて、京都大学大野浩章教授とインドロカルバゾール類の合成と特性開発について、また、信州大学大神田淳子教授とヘテロ縮環型キノンの生理活性について、京都大学永木愛一郎准教授とのフローリアクターによる非対称ジオール合成について、それぞれ領域内共同研究を行い、それらについて共著論文発表を行った。さらに、アクセプターであるパーフルオロフェニル基を持つある種のジカチオンが、電荷移動的な近赤外吸収体を持つために、生体内での酸化還元応答や光化学療法へ利用できると考え、初期の計画と合わせ、近赤外の吸収体を持つ色素を利用したin vitroおよびin vivoでの検討を共同研究により行った。有機エレクトロクロミズム系とナノカプセルに共存する近赤外発光性ポリマーとのFRETを鍵としたセンシングは前例のないものであり、今後殺ガン細胞特性への展開が期待される。おおむね順調に進展している最終年度は、領域内の多くのグループとの共同研究を進め、その成果をより多くの論文発表という形にする。
多発性骨髄腫に対するワクシニアウイルスを用いた腫瘍溶解免疫療法の開発

本研究ではワクシニアウイルスに高感受性である多発性骨髄腫を対象とし、わが国で開発されたワクシニアウイルスLC16mO弱毒株に新たに腫瘍抗原であるWT1の発現ユニットを組み込み、ウイルスの直接的腫瘍溶解と癌ワクチンによる腫瘍免疫賦活作用を併せ持つ強力な抗癌治療を開発することを目標とした。マウスのVk*Myc骨髄腫モデルおよび骨髄腫患者細胞のSCIDマウス移植モデルを確立し、ワクシニアウイルスの至適投与条件も確認した。腫瘍溶解ワクシニアウイルスのin vivo感染実験のモデルとして、ヒト骨髄腫細胞株(RPMI8226)のSCIDマウスへの異種移植モデルを作成した。移植された腫瘍細胞を生体内で定量的に観察するため、腫瘍細胞にルシフェラーゼ遺伝子をレンチウイルスを用いて遺伝子導入し、In Vivo Imaging System (IVIS)で測定する実験系を完成させた。また、骨髄腫細胞と正常細胞間で発現パターンの異なるmiRNAのうちlet-7aを選び、その標的配列をワクシニアウイルスゲノムに組み込むことにより、let-7a発現細胞では増殖・伝播しない、miRNA制御性ワクシニアウイルスを作製した。さらにはワクシニアTK遺伝子を欠失した腫瘍特異性ウイルスも作成した。まず、let-7a、TK欠失によるワクシニアウイルスの腫瘍特異性を確認するため、RPMI8226を皮下移植したSCIDマウスに対し、TK(+),TK(-),TK(-)及びlet-7a制御の3種類のワクシニアウイルスをそれぞれ静脈注射で感染させた。これら3種類のワクシニアウイルスは共に顕著な腫瘍縮小効果を示したが、予想通り制御のないTK(+)ウイルスではウイルス感染による皮膚病変が進展し感染後約3週間で死亡した。一方、TK(-)およびlet-7a制御性ワクシニアウイルスでは、感染部位が腫瘍部位に留まり、感染100日を超えてもマウスは生存した。これらのことより、TK(-)及びlet-7aによる制御は抗腫瘍効果を保ったまま正常細胞への障害性を軽減する有効な方法であることが確認できた。次に、免疫能が正常なマウスを用いて、ワクシニアウイルスの抗腫瘍効果および、WT1をはじめとする腫瘍免疫誘導効果を観察するため、マウス骨髄腫(Vk*Myc)細胞のB6マウスへの同系移植モデルを確立した。2年目ではこの系に対する感染実験を進める予定である。ワクシニアウイルスは腫瘍細胞に感染し直接腫瘍細胞を破壊し、さらに細胞性免疫、液性免疫の活性化を介して抗腫瘍効果を発揮する次世代癌治療法の有力な候補である。私はワクシニアウイルスに高感受性である多発性骨髄腫を対象とし、ワクシニアウイルスに新たに腫瘍抗原であるWT1の発現ユニットを試み、ウイルスの直接的腫瘍溶解と癌ワクチンによる腫瘍免疫賦活作用を併せ持つ強力な抗癌治療の開発に取り組むんだ。癌治療モデルマウスとして、Vk*MYC移植モデルを作製した。Vk*Mycトランスジェニックマウスは骨髄腫を自然発症するモデルマウスである。まず代理癌抗原としてルシフェラーゼを用いた。ルシフェラーゼは外来抗原となるだけでなく、バイオイメージングを用いることにより腫瘍やウイルスの分布をリアルタイムで観察することが可能となる。具体的には腫瘍細胞をレンチウイルスでルシフェラーゼを遺伝子導入した腫瘍細胞をB6 albinoマウスに移植し、Luc/Vk*Myc細胞の生着が確認されたのち、野生型、およびLuc発現ワクシニアウイルスを静脈注射で感染させるモデルを試みた。B6 albinoマウスは免疫能が正常であり腫瘍免疫を観察するのに適しているが腫瘍細胞にルシフェラーゼを発現させると移植細胞の生着率が低く、異常γグロブリンが観察可能となるまで9週間以上の長期間を要した。評価可能な実験モデルとするには改善が必要と考えられた。そこで腫瘍細胞にルシフェラーゼを遺伝子導入し、今度は重度の免疫不全マウス(NOD/SCID)に移植し、in vivoで増幅させたのちにB6 Albinoマウスへ移植する方法を試みた。NOD/SCIDマウスを用いることにより、3ー4週間程度の短期間でレシフェラーゼ標識腫瘍細胞を増幅させることができ、モデルマウス作製を効果的に行うことができた。外来抗原を発現したVk*MYC腫瘍モデルは作製に困難を伴ったが、有用性が非常に高いため時間をかけた。TK遺伝子欠損による腫瘍特異的ウイルス増殖、およびマイクロRNAを用いたウイルス感染部位の制御は当初の仮説の通り、マウス感染実験において有意な効果を上げており、その成果を日本癌学会、日本血液学会、アメリカ血液学会にて報告することができた。血液内科学免疫力の正常なマウスに対するワクシニアウイルスの、直接的抗腫瘍効果や腫瘍免疫誘導効果を観察するためのモデルとしてVk*Myc細胞のB6マウスに対する同系移植モデルおよびルシフェラーゼ遺伝子を用いた生体内イメージングの実験系をすでに確立した。2年目ではWT1をはじめとして、多発性骨髄腫の腫瘍抗原として知られるBCMA、CS-1、MAGE3、MUC-1、NY-ESO-1、Survivinを発現させる組換え型ワクシニアウイルスを作製し、腫瘍免疫誘導効果も観察したい。
生物無機化学における構造と特異機能の研究

本研究は重点領域研究実施の準備段階として、将来の生物無機化学の中心課題を見極め,新しい基本概念と新しい研究手法を導入して研究を展開するための研究調査活動を意図した。このため、生物無機化学に関連する錯体化学,生化学,生物物理化学,有機化学など多分野の研究者によるシンポジウム「生物無機化学の現状と将来への展望」を開催し、学際的共同研究の基盤を作ると共に新しい研究手法の適用法を論じた。1.新しい生物無機化学の基本構想これまでの研究が生体関連金属錯体の静的構造と性質の解明を中心課題としてきたことをふまえ、本研究は新しい生物無機化学がこれまで解明されなかった金属イオン関与の生体内反応の動的側面と反応過程を解明すべきであることを明確にした。すなわち、反応と情報伝達,動的構造,反応のコントロ-ルメカニズム等の究明の必要性,また、生体系の構造の分子レベルでの解明に基づく精密モデル化とこれによる新しい化学反応系とその機能の創造の重要性がそれぞれ認識された。2.新しい研究手法の導入と学際的共同研究上記の研究目的を達成すべく時間分解分光学的手法、極限状態でのスペクトル測定,溶液中および固体状態での構造解明に対処できるように共同研究体制を整えた。一方、遺伝子操作,タンパク質分離などを伴う研究を有効に推進するため,生化学,分子生物学の手法の導入を学際的に行うことにした。3.今後の計画本研究により生体関連金属錯体が関与する動的多重相互作用の解明、金属タンパク質の構造と反応過程の新手法による解明、生体モデル反応系の構築などの研究成果があげられた。これらの研究に立脚して、今後さらに情報伝達の概念をとり入れた錯体反応,金属酵素の反応と補酵素の関与,生体内電子移動,反応のコントロ-ル、生体系金属錯体の精密構造等の解明と新しい錯体機能の創造を目指す。
簡易コンテナ汚砂砂耕栽培におけるカキ殻資材の利用

○研究目的:高糖度トマト生産のための水ストレス付加は、カルシウム(Ca)欠乏またはホウ素(B)欠乏とされる生理障害(尻腐れ果)を誘発する。本研究では簡易コンテナ汚砂砂耕栽培法でのCa供給源として産業廃棄物の粒状カキ殻の利用を考えた。本年度は除塩、無除塩の粒状カキ殻資材を用いて栽培を行い、各種資材が培地およびトマト植物体におよぼす影響を明らかにするため、基本データを収集した。○研究方法:コンテナ(内寸:650×410×100mm、汚砂培地容量:20L)の毛細管現象による水分供給部分に筒状の親水性不織布に(1)対照区:汚砂、(2)粒状家畜カキ殻飼料区:除塩カキ殻、(3)粒状カキ殻区:無除塩カキ殻を充填して埋設する処理区を設定し、大玉トマト、ミニトマトを供試して栽培試験を行った。(1)培地調査:カキ殻資材からの塩分溶出の指標としてEC値、カキ殻資材への根の侵入の有無、(2)植物体調査:草丈、着果数調整後の尻腐れ果発生頻度、1果実重、(3)果実品質調査:糖度、酸度、果汁EC値、グルタミン酸含量を測定した。○結果および考察:1)培地:(1)厚さ2mmの筒状不織布(外径40m/m、40cm)に粒径510mmの粒状カキ殻を約600ml充填、培地内に埋設し、各処理区においても根の不織布表面および内部への侵入、伸長が認められた。(2)栽培期間中の培地EC値は各処理区とも0.4mS/cm(1:5)以下であり、培地の顕著なEC値上昇は見られなかった。2)植物体生育:(1)各処理区とも順調に生育し、カキ殻資材充填による生育差はなかった。(2)着果数に対する尻腐れ果の発生頻度は、同じ処理区の反復個体によっても異なり、各処理区での一定の傾向は見られなかった。3)果実品質:糖度、酸度など、本年度の果実品質調査では同一処理区内の果実によって数値が異なり、一定の傾向が見られず、処理区間での差、傾向が見られなかった。以上の結果から、カキ殻の除塩、無除塩による尻腐れ果発生頻度、果実品質におよぼす効果を明らかにすることはできなかった。しかし、(1)無除塩のカキ殻資材への根の侵入、伸長、(2)培地中への塩分溶出が顕著でなかったことから、本栽培法における産業廃棄物:カキ殻利用方法の有効性が示唆された。
量子場理論の存在論的問題の考察を通じた科学的認識の特質の探求

1.理論還元に関する更なる考察を行い,伝統的な構文論的アプローチではほとんど扱うことが出来ないと看做されている「極限的還元関係」について,厳密なモデル論に基づいた意味論的アプローチから検討した.具体例として,量子的調和振動子のモデル構造を扱い,プランク定数を無限小の実数とする超準モデルから標準部分を取ることで得られる構造が古典力学のモデルのクラスに属するという小澤(1991)の結果を詳しく分析し,数学基礎論で知られている超準解析的手法を極限的還元関係の定式化へ応用する可能性とその科学哲学上の意義を検討した.2.理論計算機科学の分野では,古典/直観主義論理体系とある種のプログラム言語(ラムダ計算)の間にCurry-Howard同型対応といわれる対応関係が知られている.またこのプログラム言語は計算のモデルとして古典的チューリング機械と同等である.後者は古典力学に従う物理的対象によって実現されると考えられるので,これらのことは,古典/直観主義論理における証明,ラムダ項(プログラム),古典力学的手続きの間に密接な関係があることを意味する.他方で近年,量子力学に従う物理的対象によって実現されると考えられている量子的チューリング機械なる計算モデルが提案され,古典的チューリング機械との差異が研究されているが,計算モデルとして前者と同等なプログラム言語はまだ知られていない.(もし存在するならば)そのようなプログラム言語とCurry-Howard同型対応するような論理体系は,いわゆる「量子論理」とは全く異なった,新しい「量子力学の論理」であると期待される.この推測に関する基礎的研究を行い,京都大学「哲学系若手研究者育成プロジェクト」研究会にて研究報告を行った.1.量子場理論では相対論に由来する時空概念と量子論に由来する確率概念との関係を理解することが重要となるため,その足がかりとして,(特殊)相対論で許される事象の因果的構造とその上で事象の確率空間を考えることとの両立可能性について考察し,具体的なモデルを作ることを通じてその分析を試みた.2.量子場理論が如何なる存在論的身分をもつのかを探求する一つの手法として,巨視的な存在に関わるとみなされている古典物理学との間理論的関係に着目し,何らかの還元関係が成立するか,成立するならばそれはどのような関係であるか,或いは成立しないのであればそれはどのような含意をもたらすのか,ということを科学哲学上の最近の議論を踏まえて考察を行った.3.量子論に由来するいわゆる量子論理と,古典論理と直観主義論理が埋込み可能であることが知られている線型論理との関係を,線形論理の相意味論の観点から分析し,量子論理的結合子の意味論の問題に対する新しい見解の可能性を考察した.1.理論還元の概念を巡る議論について考察し,伝統的な構文論的定式化と近年注目されている意味論的定式化を比較検討した.具体例として,量子および古典統計力学の代数的構造を分析し,力学的記述と統計的記述の差異,有限自由度から無限自由度への理想化の存在を指摘し,これらが上位の熱的現象の記述と如何に結び付いているのかを論じた.この結果は,これまでに論じられてきた理論還元の概念がかなり素朴なものであり,典型例とされてきた統計力学-熱力学間においてさえ成立しないということを明らかにするものである.なお,この成果に関連して,第38回日本科学哲学会において『物理学における還元概念』という題目で口頭発表を行った.2.論理学では近年,証明の動的意味論を確立するために,線型論理と量子論理の関係,線型論理とquantalesの関係,quantalesとC*-代数の関係が注目されている.他方で物理学では,量子力学と量子論理,C*-代数の結びつきは数学的・物理的側面においてよく知られており,両者の関連付けが期待される.そこで,これらの関係の数学的・物理的側面をさらに詳しく検討し,線型論理における各演算の静的・動的な働きの具体的な意味を明らかにする試みを行っている.1.理論還元に関する更なる考察を行い,伝統的な構文論的アプローチではほとんど扱うことが出来ないと看做されている「極限的還元関係」について,厳密なモデル論に基づいた意味論的アプローチから検討した.具体例として,量子的調和振動子のモデル構造を扱い,プランク定数を無限小の実数とする超準モデルから標準部分を取ることで得られる構造が古典力学のモデルのクラスに属するという小澤(1991)の結果を詳しく分析し,数学基礎論で知られている超準解析的手法を極限的還元関係の定式化へ応用する可能性とその科学哲学上の意義を検討した.2.理論計算機科学の分野では,古典/直観主義論理体系とある種のプログラム言語(ラムダ計算)の間にCurry-Howard同型対応といわれる対応関係が知られている.またこのプログラム言語は計算のモデルとして古典的チューリング機械と同等である.後者は古典力学に従う物理的対象によって実現されると考えられるので,これらのことは,古典/直観主義論理における証明,ラムダ項(プログラム),古典力学的手続きの間に密接な関係があることを意味する.他方で近年,量子力学に従う物理的対象によって実現されると考えられている量子的チューリング機械なる計算モデルが提案され,古典的チューリング機械との差異が研究されているが,計算モデルとして前者と同等なプログラム言語はまだ知られていない.(もし存在するならば)そのようなプログラム言語とCurry-Howard同型対応するような論理体系は,いわゆる「量子論理」とは全く異なった,新しい「量子力学の論理」であると期待される.この推測に関する基礎的研究を行い,京都大学「哲学系若手研究者育成プロジェクト」研究会にて研究報告を行った.
関節リウマチにおける傍関節性骨粗鬆寄与因子の探索－ケモカインの役割－

マウス大腿骨の骨治癒において、ケモカインの一つMCP-1が骨傷後初期に発現し、この欠損および阻害によって骨治癒が遅延した。このことは、骨治癒にMCP-1が重要な役割を果たしていることを示す。また関節リウマチ患者の前腕遠位端の骨密度は、前腕骨幹部の骨密度より減少しており、手部の関節破壊や上肢の機能障害は前腕遠位骨密度の予測因子であった。これらのことから、傍関節性骨粗鬆が重要である。1、関節リウマチおよび変形性膝関節症患者における人工膝関節置換術時に、関節軟骨を含む軟骨下骨を採取した。採取した組織を脱灰・固定し、組織切片を作成した。軟骨組織の作成は可能であるが、軟骨下骨を含む固い骨組織は、切片作成が困難であった。また切片作成のために強い脱灰を行うと、免疫組織学的評価が非常に難しくなり、組織切片の作成について検討を要すると考えられた。2、関節内組織として滑膜線維芽様細胞を採取し、単層培養を行った。より効率的に培養および遺伝子解析を行うために、新たなキットを導入し、IL-1、TNFによる細胞の反応性を確認したところ、これまで報告されているように、MMP-1、MMP-2、MMP-13の用量依存性の発現上昇を観察した。3、臨床評価として、通常の問診、身体所見、血液検査、X線、CT検査に加え、当該関節の詳細なMRI評価、および同部の骨密度を評価することとした。撮像法について合議を行い、また新たに医の倫理委員会に申請を行った。整形外科学、リウマチ学1、マウスなどの小動物と異なり、固い骨を含む組織切片の作成が非常に難しいことが判明し、実験条件の検討を行った。2、細胞学的解析に新たなキットの導入を行い、その技術を確立するために時間を要した。3、臨床評価を充分行うために、MRIや骨密度などを同時に撮像することとした。そのために新たに放射線科、放射線部との合議を行い、その後医の倫理委員会に研究の申請を行ったために時間を要した。1、新たに承認された実験計画書に則って、患者の組み入れを行い、MRI、骨密度検査を含む臨床評価を行う。採取する臨床評価としては、患者の問診、膝関節および全身関節の身体所見、血液検査、X線検査、CT検査、MRI検査、脛骨軟骨下骨の骨密度測定、関節リウマチの疾患活動性評価、身体機能評価を行う。2、手術では、関節軟骨を含む骨軟骨片を大腿骨後果および脛骨外側顆より採取する。また滑膜および関節液、血液の採取を行う。軟骨下骨からは、RNAを抽出してマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を行う。変形性膝関節症サンプルより高発現を認めた遺伝子については、骨軟骨組織片および滑膜組織において、免疫組織学的発現解析を行う。滑膜は線維芽様細胞を単層培養し、当該遺伝子の発現調整が行われるか細胞学的解析を行う。また当該遺伝子については、血液および関節液において、蛋白解析を行う。
微細結晶粒を持つバルクナノメタルの特異な超伝導物性とその機構の解明

巨大ひずみ加工法は,バルク状の金属材料に巨大ひずみを加えることで結晶粒径を微細化できる方法であり,この方法で作製された金属材料をバルクナノメタルと呼ぶ.本研究では,バルクナノメタルの特異な超伝導物性とその機構を解明することを目的として,磁化や電気抵抗などの巨視的物性測定に加え,走査型SQUID顕微鏡を用いてミクロな磁気分布の測定を行い渦糸構造を観測した.以下に平成26年度の主な研究成果を示す.(1)HPT加工で作製されたNbTi合金の超伝導特性NbとTiの粉末を原材料としてHPT加工で合金化したNbTiの超伝導特性を調べた.強磁場領域における磁化M(T)曲線の測定結果より,N = 1,N = 2の試料ではNbの超伝導特性に加えてわずかにNbTiの信号が観測されたが,Nの増加とともに合金化が進みNbTiの信号が増加することが分かった.HPT加工による合金化の結果,N = 20以上ではX線回折や電子顕微鏡観察に加えて,上部臨界磁場Hc2(T)などの超伝導特性の観点からもほぼ均質なNbTi合金が形成されていることが分かった.(2)SQUID顕微鏡による磁束量子の観測超伝導体の磁場中の物性を支配する磁束状態を走査SQUID顕微鏡を用いて直接観測した.加工前(N = 0)のNbでは第2種超伝導体で予測される磁束量子が試料全面で観測された.磁束構造は三角格子ではなく,ランダムな分布をしておりピン止め効果が強いことを示唆している.一方,N = 5のNbの磁束量子の空間分布は,空間的に不均一でクラスター状の分布を示た.このようなクラスター状の磁束分布はバルクナノメタル化したNbの特徴であり,結晶粒の微細化が磁束状態に影響を与えていることが分かった.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。近年注目されている巨大ひずみ加工法では,バルク状の金属材料においても結晶粒径をナノレベルに微細化することが可能になる.本研究では,バルクナノメタルの特異な超伝導物性とその機構を解明することを目的とし,巨視的物性(磁化,電気抵抗率)をはじめとして磁気光学法や走査プローブ顕微鏡などの局所プローブによるマルチスケール物性測定を行う.このことにより,微細結晶粒や体積分率が増大した結晶粒界によって発現する新奇超伝導物性を開拓しその発現機構を解明する.平成25年度に行った主な研究成果を以下に示す:高圧ねじり加工によって作製された金属元素超伝導体V(純度99.9%)の磁化特性をSQUID磁束計により測定し,臨界温度Tcを決定した.HPT加工は6GPaのもと室温で回転数(N = 0, 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, 5, 10, 20)で行った.SQUIDによる磁化測定の結果,VではN = 1/8, 1/4, 1/2の場合にHPT加工前よりも臨界温度が上昇するが,上昇の割合は&#61508;Tc/ Tc 0.6%と小さな値を示した.また,N > 1では加工前の臨界温度より低くなった.一方,NbではVとは異なる傾向を示し,加工後の臨界温度は加工前よりも常に高く増加率も大きかった(Tc/Tc 1.3%).これらの結果は,同じ条件でHPT加工を行った場合でも金属元素の種類によってその振る舞いが異なることを示している.一般的に,超伝導体では格子欠陥などの乱れが導入されると臨界温度は低下する傾向にある.しかし,“クリーンな"ナノスケール超伝導体では電子の閉じ込め効果により粒内の状態密度が増加し臨界温度が上昇すると考えられている.実際のバルクナノメタルにおける超伝導臨界温度はこれらの効果の競合によって支配されていると考えられる.巨大ひずみ加工法は,バルク状の金属材料に巨大ひずみを加えることで結晶粒径を微細化できる方法であり,この方法で作製された金属材料をバルクナノメタルと呼ぶ.本研究では,バルクナノメタルの特異な超伝導物性とその機構を解明することを目的として,磁化や電気抵抗などの巨視的物性測定に加え,走査型SQUID顕微鏡を用いてミクロな磁気分布の測定を行い渦糸構造を観測した.以下に平成26年度の主な研究成果を示す.(1)HPT加工で作製されたNbTi合金の超伝導特性NbとTiの粉末を原材料としてHPT加工で合金化したNbTiの超伝導特性を調べた.強磁場領域における磁化M(T)曲線の測定結果より,N = 1,N = 2の試料ではNbの超伝導特性に加えてわずかにNbTiの信号が観測されたが,Nの増加とともに合金化が進みNbTiの信号が増加することが分かった.HPT加工による合金化の結果,N = 20以上ではX線回折や電子顕微鏡観察に加えて,上部臨界磁場Hc2(T)などの超伝導特性の観点からもほぼ均質なNbTi合金が形成されていることが分かった.(2)SQUID顕微鏡による磁束量子の観測超伝導体の磁場中の物性を支配する磁束状態を走査SQUID顕微鏡を用いて直接観測した.加工前(N = 0)のNbでは第2種超伝導体で予測される磁束量子が試料全面で観測された.磁束構造は三角格子ではなく,ランダムな分布をしておりピン止め効果が強いことを示唆している.

一方,N = 5のNbの磁束量子の空間分布は,空間的に不均一でクラスター状の分布を示た.このようなクラスター状の磁束分布はバルクナノメタル化したNbの特徴であり,結晶粒の微細化が磁束状態に影響を与えていることが分かった.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。バルクナノメタルの超伝導物性をVについて詳細に調べた結果,Nbの場合とは異なる結果が得られ,物質による超伝導特性の“個性"が存在することが明らかになった.また,実用上重要な合金系のバルクナノメタルの研究も進展している.これらの理由から,研究全体としては「(2)おおむね順調に進展している」とした.当初の計画どおり順調に進展しているため,基本的な研究計画に変更はないが,バルクナノメタル超伝導材料としてNbTiなどの合金系超伝導体に関する研究を重点的に行う.また,走査プローブ顕微鏡を用いた局所的な測定も行い,これまでに行ってきた巨視的な物性測定の結果と併せて議論を行う.
汎用数値雪崩モデルの構築と雪崩減勢工設計手法の最適化

本研究は雪崩のダイナミズムをシミュレートする「数値雪崩モデル」の構築を行うとともに,これを用いた雪崩減勢工の最適設計法を提案するものである.雪崩運動の物理的特徴は雪物性の不確定性に起因する運動形態の時空間的複雑性にある.このため煙型雪崩,流動型雪崩などの異なる運動形態が存在し,単一モデルによるアプローチは困難とされてきた.本研究は,これらの困難を粒子法の一種であるMPS法をベースに独自の工夫を施すことで克服し,雪崩運動を統一的に記述し定量的予測を可能とする汎用数値雪崩モデルを構築した.このモデルを,代表的な雪崩減勢工の基本形周辺の粒子流に適用し,実験結果等と比較することでその妥当性を示した.1.大規模雪崩計算に向けてのベースモデルの最適化数値雪崩を実スケールを含む大規模計算に適用するため計算負荷と精度の観点から,ベースモデルの再検討を実施した.昨年度まではMPS法型粒子法を用いてきたが陰的圧力計算ルーチンが計算負荷を増大させることが指摘されてきた.そこで別の代表的粒子法スキームで完全陽解法アルゴリズムを用いたSPH法を取り上げMPS法と比較を実施した.この結果SPH法はMPS法に比べて大規模計算時の負荷が小さく,MPS法特有の圧力計算不安定がSPH法では生じないことなど利点を確認した.しかしSPH法では擬似圧縮性などの複数パラメータを最適に同定する作業が必要という欠点もありSPH法とMPS法の選択にはこれらの特性を総合的に関する必要があることを指摘した.2.雪崩構成則のスケール依存性の解明雪崩構成則は雪物性の粒子性,流動性,可変性などにより必然的に複雑となる.これまでビンガム性とダイラタント性を考慮した枠組でパラメータを実験値との照合により同定した構成則を用い比較的良好な結果を得てきた.しかし実規模雪崩への適用に向けてスケール依存性についての検討が必要となる.そこで,従来から雪崩の構成則として比較的よく用いられてきたHerschel Bulkleyモデルとこれまでのビンガムダイラタントモデルの2つを異スケール雪崩に適用しその再現性を検討した.これより斜面長が10m程度を超える大規模雪崩ではHerschel Balkleyモデルの再現性が勝ることなどを示した.3.雪崩減勢工最適化に向けた実験と数値解析減勢工は流動速度を低減,減勢工に加わる抗力が小さいこと,閉塞が起きないこと(完全停止させず減速)などが求められる.これらをふまえ減勢工の最適形状の検討のため砂を用いた模型実験を実施した.これより格子状の横断構造物を流れ方向に直列に設置しその間隔を適切に設定することで適切な減勢効果が得られることを指摘された.本研究は雪崩のダイナミズムをシミュレートする「数値雪崩モデル」の構築を行うとともに,これを用いた雪崩減勢工の最適設計法を提案するものである.雪崩運動の物理的特徴は雪物性の不確定性に起因する運動形態の時空間的複雑性にある.このため煙型雪崩,流動型雪崩などの異なる運動形態が存在し,単一モデルによるアプローチは困難とされてきた.本研究は,これらの困難を粒子法の一種であるMPS法をベースに独自の工夫を施すことで克服し,雪崩運動を統一的に記述し定量的予測を可能とする汎用数値雪崩モデルを構築した.このモデルを,代表的な雪崩減勢工の基本形周辺の粒子流に適用し,実験結果等と比較することでその妥当性を示した.本年度は雪崩を再現するための数値解析手法の基礎となる「ベースモデル」の開発とそのパラメータチューニングを行った.まず,これまで研究代表者らが行ってきた非圧縮性流れに関する粒子法(MPS法)に基づく雪崩モデルを基礎とし,これを実用的雪崩挙動予測モデルとするため,雪の構成則の同定と,各種パラメータの影響についての感度分析とパラメータチューニングを実施した.構成則については,研究代表者らが独自に開発を進めているビンガム流体・ダイラタント流体複合モデルとともに,既往の平面二次元型雪崩モデルで採用されてきた,Herschel-Bulkleyモデルの2つ方程式について検討を実施し,雪崩スケールによる適用性の相違について考察を行った.モデルの検証には,小スケール雪崩として,北海道大学工学研究院において行われた雪崩実験結果を,大スケール雪崩として既往の実雪崩の観測データをそれぞれ採用した.この結果,いずれの構成則モデルを用いた場合でも,雪崩運動特性の再現性は概ね良好であったが,比較的大スケールの雪崩については,Hershel-Bulkley型モデルの方が,適用性が向上するという可能性が示された.次に,粒子法における各種パラメータの計算精度や計算速度に及ぼす影響についての検討を実施した.計算効率と精度に最も影響を及ぼすパラメータは粒子スケールと考えられ,これは差分法における計算格子サイズに対応する.今回比較対象とした2m程度の落差の雪崩実験に対しては,1cm程度,実スケールの雪崩については50cm程度の粒子サイズを用いた場合,実用的な計算時間で良好な結果が得られることが示された.その他のパラメータとして,内部摩擦角,雪密度等の影響についても若干の検討を実施した.雪崩減勢工の合理的設計技術の確立に向けて,本年度は次のような4つの視点で検討を進めた.課題1:杭型雪崩減勢工の効果的配置方法に関する室内模型実験の実施,課題2:杭型減勢工周辺の雪崩流動機構を再現する数値シミュレーションモデルの構築,課題3:杭型以外の形状の減勢工に周辺の雪崩流動機構の数値シミュレーションモデルの構築,課題4:模型実験結果と数値シミュレーション結果の比較による効果的雪崩減勢

工設計手法の提案.以下個別課題の概要を述べる.課題1について:杭型の雪崩減勢工を想定したスケール模型を実験室内に設置し,砂およびBB弾を雪崩とみたてて上流側から投入し,その減勢工周辺の挙動を高速ビデオカメラで撮影し,減勢効果と杭要素の配置の関係を詳細に検討した.減勢効果を表す指標としては,減勢工への進入直前流速と減勢工通過直後の流速の比を減勢率と定義してこれを採用した.透過率,杭スケール,杭の配置形状が減勢率に及ぼす影響を種々の条件下の実験結果から整理した.課題2:SPH型の粒子法をベースに,構成則にビンガム流体の特性を考慮し,境界条件にも工夫を施すことで,雪崩モデルの精度向上を実施した.このモデルを課題1の実験結果と比較し,計算結果における減勢率が実験結果のプラスマイナス5%以内の誤差に収まっていること確認した.課題3:建物上流側にピンポイント的に設置された三角柱型や単一角柱型の減勢工に関する既往の実験結果について,課題2で作成したSPH型雪崩モデルを適用し,再現計算を実施した.この結果,本研究のSPH型雪崩モデルは,これらの減勢工周辺の雪崩挙動を極めて良好に再現できることを確認した.課題4:上述の課題13の結果を総合し,種々の条件下での雪崩減勢工の効果的設計方法について整理した.水理学数値流体力学数値雪崩モデルのブラッシュアップは確実に進行しており,実スケール雪崩や減勢工周辺の現象などに対しての信頼性は実用の域に達していると判断する.また,減勢工形状の最適設計法についても,今年度の予備実験により,その方針が固まり,これを土台として,最終年度である平成26年度は主にパラメータスタディ注力することが可能な状況である.一方,雪崩ベースモデルの一つの目標でもある,「雪崩の開始モデル」については,種々の方向性を試みてみてはいるが,未だその方向性が確定していない.粒子法は基本的に流体モデルであることから,塑性体から流体への移行を伴う雪崩開始のモデル化には,新たなブレークスルーが必要である.また,減勢工の設計手法の確立においては,これまでに数値雪崩モデルと砂による代替実験により検討を進めてきた.平成25年度には,雪による実験の準備を進めてきたが,天候上の理由により実施できなかった.以上のように,数値雪崩モデルの高度化が着実に進む一方で,雪崩開始モデル開発と,雪を用いた減勢工実験の2点の遅れが顕在化しており,これらを総合して「やや遅れている」と判断した.雪崩の流動中,及び流動から静止に至るまでの雪崩運動数値解析モデルの構築については,研究の進展は比較的順調であり,ほぼ今年度の目標を達成することができた.しかしながら,雪が静止した状態から,外部からのなんらかのインパクトによって雪崩が大規模にスタートする,「雪崩開始数値解析モデル」の構築については,まだ検討途上であり,物理的な合理性をもったモデル化手法の開発にはいたっていない.昨年度は,この雪崩開始数値モデルについて,流体の構成則のフレームワーク内で種々の検討を行ってきたが,流体としての枠組みの中でのモデル化には限界も見えてきた.今後は,さらに構成則の枠を広げて塑性体モデルを含めた複合体としての検討が必要とも考えられる.これらの検討については,25年度以降継続して実施していく予定である.