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中・近世南ドイツの職人組合と職人運動

中世職人組合成立の要因の一つは、親方の職人に対する扶養・保護機能の停止であったが、17世紀以降再び親方がこの機能をもつようになる。したがって、ここでも、職人と親方の共同社会扶助が看取される。これらの成果をふまえ、来年度は、職人の賃銀や休日といった経済状況を中心に研究を進める計画である。まず、ニュルンベルクを例に、シェンク手工業は職人たちが職斡旋権と無償供与および裁判権を三位一体として行使していた職人組合であること、また親方が無償供与の加担を義務付けられていたことを確定した。1570年代からの公権力の抑圧に対して職人たちはある程度職斡旋権と無償供与を守り通したが、裁判権については譲歩している。とくに、1573年以降公権力は個々の同職組合・職人組合で対応を変えていること、逆にいえば個々の同職組合・職人組合の働きかけで伝統的権利の復活のあり方はさまざまである。次いで、アウクスブルクの職人組合と職人運動は当初ニュルンベルクと同一の過程を見せるが、1590年代に公権力の側が大幅に譲歩をみせている。すなわち、職人が旧来の権利を復活させていた。この展開は、シュトラースブルクやバーゼルの展開と軌を一にしたものである。職人の社会的存在形態は、暴力と名誉を切り口にするとよく観察できる。職人は暴力的であるが、その暴力は解決をみこしたものであり、集団の規範を守り外に対して顕示するためであることがわかった。また、名誉にかかわる暴力が多いことも特徴であった。その名誉とは、犯罪者やごろつきとは異なる、職業人として「まとも」「まじめ」であることを意味した。その名誉が傷つけられると、過剰に反応したのである。公権力は、侮辱事件をその公的裁判権のもとに置くことを建前にしていたが、職人はこの点では親方と結託して、親方・職人裁判権の管轄事項とすることもあった。民衆のサブカルチャーはきわめて根強かったのである。
テセレーション解析を用いた金属材料の微視構造の定量化と損傷力学

本研究では,微視的な空孔が複雑に分布する実際の多孔質金属材料の損傷状態を評価するために,テセレーション解析によるボロノイ領域分割とステレオロジーの手法を利用して損傷テンソルを求める手法の開発を行った.具体的には実在材料の2次元モデルとして多数の円孔を不規則に分布させたアルミニュウム多孔平板を作成し,提案した手法によって材料の損傷状態を表す損傷テンソルを求め,試験片の塑性変形状態,破断状態、円孔の変形状態などと損傷テンソルの関係を実験的に検討した.得られた結果を要約すると以下のようになる.1.テセレーション解析によるボロノイ領域分割とステレオロジーの手法によって得られたボロノイ多角形について,等価な長方形基準セルを算出し,損傷テンソルの分布状態を求める手法を開発した.2.空孔が不規則に分布し,かつその直径も様々に変化する場合にもこの手法を拡張して損傷テンソルを求めることが可能になった.3.本手法のよって求められる損傷テンソルの分布状態は,多孔平板試験片の破断開始位置や空孔の変形状態とよく対応しており,提案手法の妥当性が確認された.4.多孔平板の変形を大変形有限要素法により解析し,円孔が規則分布する場合の応力分布と損傷テンソルの関係について調べ,損傷テンソルの補正係数を見積もる試みを行った.以上のように,本研究では材料内部に空孔が分布することによる損傷状態を,テセレーション解析によって定量化する方法を開発し,その妥当性を多孔平板モデルについて実験的に確認することが出来た.今後の課題として空孔などの微視的構造が3次元的に存在する実在材料へ本手法を適用することが挙げられる.本研究では,微視的な空孔が複雑に分布する実際の多孔質金属材料の損傷状態を評価するために,テセレーション解析によるボロノイ領域分割とステレオロジーの手法を利用して損傷テンソルを求める手法の開発を行った.具体的には実在材料の2次元モデルとして多数の円孔を不規則に分布させたアルミニュウム多孔平板を作成し,提案した手法によって材料の損傷状態を表す損傷テンソルを求め,試験片の塑性変形状態,破断状態、円孔の変形状態などと損傷テンソルの関係を実験的に検討した.得られた結果を要約すると以下のようになる.1.テセレーション解析によるボロノイ領域分割とステレオロジーの手法によって得られたボロノイ多角形について,等価な長方形基準セルを算出し,損傷テンソルの分布状態を求める手法を開発した.2.空孔が不規則に分布し,かつその直径も様々に変化する場合にもこの手法を拡張して損傷テンソルを求めることが可能になった.3.本手法のよって求められる損傷テンソルの分布状態は,多孔平板試験片の破断開始位置や空孔の変形状態とよく対応しており,提案手法の妥当性が確認された.4.多孔平板の変形を大変形有限要素法により解析し,円孔が規則分布する場合の応力分布と損傷テンソルの関係について調べ,損傷テンソルの補正係数を見積もる試みを行った.以上のように,本研究では材料内部に空孔が分布することによる損傷状態を,テセレーション解析によって定量化する方法を開発し,その妥当性を多孔平板モデルについて実験的に確認することが出来た.今後の課題として空孔などの微視的構造が3次元的に存在する実在材料へ本手法を適用することが挙げられる.本研究は材料内部の空孔の微視的分布形態をテセレーション解析によって定量化しその損傷力学的な利用方法を確立することを目的としている.本年度は微視空孔が複雑に分布する実際の多孔質体の2次元モデル材料として不規則に空孔を分布させたアルミニュム多孔平板を作成し,その損傷状態を求める手法を検討するとともに,試験片の変形状態や破断状態と損傷テンソルの関係を実験的に検討した.結果を要約すると以下のようになる.1.ボロノイ領域分割法によって変形前の試験片領域を空孔を内部に1個含む多角形に分割し,多角形の辺の分布状態のテセレーション解析を行った.得られた辺の分布状態を表わすファブリックテンソルから領域全体の損傷状態を平均的に表わす損傷テンソルを求める手法を提案した.2.平均損傷テンソルを異方性GURSONの降伏関数に用いると,損傷を受けた状態での初期降伏応力や流動応力などの塑性異方性を定性的に表わすことが加納となる.3.個々の多角形についても,テセレーション解析によって等価な長方形を算出し,損傷テンソルの分布状態を求めることができた.4.得られた損傷テンソルの分布状態は,試験片の破断状態(破断の開始位置,空孔の変形状態)とよく対応しており,提案した手法の妥当性が示された.今後の研究課題として,変形した状態ので損傷テンソルの算出法,ならびに変形とともに損傷状態が変化する様子を損傷テンソルの発展式として数式化して捉えること等を考える必要がある.なお,これら得られた結果の一部は日本機械学会山口地方講演会で口頭発表を行った.本年度は微視空孔が複雑に分布する実際の多孔質体の2次元モデル材料として直径の異なる円孔を不規則に分布させたアルミニュム多孔平板を作成し,ボロノイ分割法とテセレーション解析によって得られる空孔分布形態の特性値から材料の損傷状態を表す損傷テンソルを求め,試験片の塑性変形状態,破断状態,円孔の変形状態と損傷テンソルの関係を実験的に検討した.また並行して多孔平板の変形過程を大変形弾塑性有限要素法で調べた.得られた結果を要約すると以下のようになる.

1.ボロノイ領域分割法とテセレーション解析によって得られたボロノイ多角形について等価な長方形を算出し,損傷テンソルの分布状態を求めることができた.空孔の位置や直径が様々に分布する場合にもこの手法を拡張し損傷テンソルを求めることが可能になった.2.損傷テンソルの分布状態は,試験片の破断開始位置や空孔の変形状態とよく対応しており,空孔の直径が分布する場合にも提案した手法の妥当性が示された.3.多孔平板の変形を大変形弾塑性有限要素法を用いて数値解析し,規則的に空孔が分布する場合の微視構造の単位セルについて応力分布等を求めた.これによって単位セルの損傷状態を損傷テンソルで近似する場合の補正係数を見積もる試みを行った.以上のように,本研究では材料内部の空孔の微視的分布形態をテセレーション解析によって定量化する手法を開発し,その妥当性を多孔平板モデルについて実験によって確認することが出来た.今後の課題としては微視構造が3次元的に存在する実在材料へ本手法を適用することが挙げられる.
X線光電子回折法を用いた収束イオンビーム加工断面の表層領域損傷評価

収束イオンビームによる表面微細加工に伴う加工断面の汚染と構造・化学状態の変化を、X線光電子回折法・オージェ電子回折法により明らかにすることを目的とする。プローブとする光電子およびオージェ電子の運動エネルギーを変化させることで、電子の脱出深さを変えて、測定対象の深さ領域を最表面から10原子層程度の領域で設定することが可能である。これにより、単にイオンビームにより加工された断面の最表面のみの構造・組成だけでなく、深さ方向にどのような組成・構造変化が起きているかを明らかにすることができる。このような観点に立ち、本研究を実行し、以下の成果を得た。1.イオン加工断面の光電子回折測定の実験条件の検討集束イオンビーム加工した断面を実際に光電子・オージェ電子回折法で評価する際の測定条件や試料および検出器等の空間的配置などについての検討を行い、これを元に電子銃等の増設など光電子回折測定装置の改良を行った。2.プローブの多様化のためのマルチエネルギー強力X線発生装置の評価さまざまな深さ領域の原子から信号を得るために、別途開発したマルチエネルギー強力X線のCr-L、Al-K、Cu-K光源の評価を行い、これらを光源として際の測定対象領域や光電子強度や測定範囲などの検討を行った。3.光電子回折による薄膜・表面の構造解析上記の測定装置・光源を用いて、イオンビーム加工断面評価の前段階として、Ge(111)表面や、電子銃フィラメントのモデル系試料表面などの2次元光電子回折測定を行い、イオンビーム加工断面評価のための基礎データを得た。ただし、別途製作していたイオンビーム加工装置や上記の光電子回折装置等の立上の遅れなどにより、集束イオンビーム加工断面の評価を実際に行うことは時間的に不可能であった。しかしながら、加工装置が稼動すれば加工断面評価を充分行うに値する性能を有することは確認できた。1.XPED解析用2次元同時高速検出システムの作製X線光電子回折装置とガリウム収束イオンビーム分析装置は独立して実験が行われており、両者を統合した装置を作ることは多大な時間と労力を要するため、両装置間で試料をin-situで搬送するための持ち運び可能な試料搬送簡易チェンバーを組み立てる予定であったが、別プロジェクトによりXPED分析装置系に収束イオンビーム装置を組み込める見通しが立った。さらにマルチエネルギー強力X線を光源として使えるようになったため、本年度は微小部位測定用にXPED測定装置の検出器の高速化を行った。従来の測定をより高速化するために、2次元同時検出による測定の高速化の理論的・実験的研究やそれに基づくシステム作製を行った。また新しいタイプの電子レンズに対する理論的検討を行い、リアルタイム測定への装置的検討を行った。2.イオンビーム加工断面のX線光電子回折・オージェ電子回折測定の理論的検討上記の装置を使い、Si,Geなどの半導体単結晶を試料として、ガリウム収束イオンビームによるシェーブオフ加工を行い、その加工断面の表層領域の構造・組成・化学状態をX線光電子回折・オージェ電子回折により調べるために、測定モードやその他実験条件に関する検討を理論面を中心に行なった。

ただし、別途製作していたイオンビーム加工装置や上記の光電子回折装置等の立上の遅れなどにより、集束イオンビーム加工断面の評価を実際に行うことは時間的に不可能であった。しかしながら、加工装置が稼動すれば加工断面評価を充分行うに値する性能を有することは確認できた。
言語表現力育成と連動した食育プログラムの開発

本研究は、フランスで展開されたピュイゼ理論を活用して、言語表現力育成と連動した食育プログラムの開発を行い、食の場面における感覚語彙の蓄積と表現を通して言語能力の育成に寄与するか検討を進めるものである。全体計画のうち、一年目の本年度は、既存文献・研究、各省庁資料等のレビューを通して、我が国をはじめ諸外国の言語表現力育成に関連する学習内容を調査し、子どもの発達段階を踏まえた言語習得プロセスについて整理した。また、国内外における食育先進地の取り組み、特にフランスにおける健康教育(味覚教育)について、現地にてヒアリング調査を実施し、食への意識変容や行動変容に繋がった食育活動の内容精査、言語表現力育成と連動した活動や取り組みの現状と課題について調査した。既存研究や先進地における実践事例等の調査から、「フランスで展開されたジャック・ピュイゼ氏による味覚教育は、五感を通して味わったことを自らの経験に基づき判断し、その時点で獲得している言語により表現するものである。そのためには感性を刺激するような多くの生活体験を積み重ねる必要がある。」こと等が確認された。これらの基礎資料を基に、言語学の専門家である分担者および学校で食育を推進する栄養教諭・学校栄養職員等とともに分析を行い、言語表現力育成と連動した食育プログラムの枠組みを構築し試行した。単回実施の効果を検証した結果、子ども達への学習動機づけとしての効果がみられること、学習内容の定着が期待されること等が確認された。プログラムの評価方法について課題がみられたため、次年度以降、プログラムの開発に加え、評価の在り方についても検討を進めていく予定である。当初計画していた食育先進地における現地調査を速やかに実施することができ、また、その調査に基づいたプログラム内容の概要について取りまとめ、整理することができた。プログラム試行版を一部実施したことにより、課題の抽出を進めることができたため、計画よりも進んでいる状況である。しかしながら、言語表現力育成に関わる学習内容調査および発達段階における言語習得プロセス調査において、当初の計画よりも収集した資料の分析と整理が十分にできていないため、上記の自己評価とした。次年度は、(1)平成30年度実施した「学習内容調査」と「現地調査」の分析を踏まえ、食に関わる感覚語彙の蓄積と表現を踏まえたプログラム(国語科及び英語科の「言語表現力」育成に連動した食に関する教材や実習など)を開発し、試行する。(2)プログラム評価に際し、1食育プログラム分析、2実践者インタビュー・質問紙調査、3児童生徒への質問紙調査を行い、開発したプログラムの有効性と課題について明らかにする。現在計画している(1)(2)について、初年度に、開発中のプログラム内容の一部を試行できたことにより、プログラムの評価方法についての課題を見い出せたため、今後、プログラムの開発に加え、評価の在り方についても検討を進める予定である。フランスの味覚教育プログラムを参考にしていることから、研究協力者として、日本とフランスの学校教育制度に精通した上原秀一氏に協力を依頼し、日本における実践活動の評価の在り方について意見を集約することとする。

現在計画している(1)(2)について、初年度に、開発中のプログラム内容の一部を試行できたことにより、プログラムの評価方法についての課題を見い出せたため、今後、プログラムの開発に加え、評価の在り方についても検討を進める予定である。フランスの味覚教育プログラムを参考にしていることから、研究協力者として、日本とフランスの学校教育制度に精通した上原秀一氏に協力を依頼し、日本における実践活動の評価の在り方について意見を集約することとする。言語表現力育成に関わる学習内容調査および発達段階における言語習得プロセス調査において、当初の計画よりも収集した資料を十分に整理できていないことから、整理分析ツールや消耗品における次年度使用額が生じた。
超微粒懸濁物質を含む高粘性スラリーの精密ダイナミック濾過

超微粒懸濁物質を含む固液系スラリー及び油水系エマルションの精密ダイナミック濾過機構を究明し、次の諸点より、操作・装置設計及び高効率化の指針を提案した。1)油水系エマルションの回転円筒型ダイナミック濾過機構について、セラミック分離膜を低速回転する場合を中心に垂直型及び水平型装置の差異を解析し、油分ケ-ク層がもつ高い圧縮性とその操作条件への依存性によって非定常並びに定常濾過速度が複雑に変化し、両装置の分離特性がかなり異なる傾向を呈することを示し、垂直型装置の濾過速度と操作条件の相関について低速から高速回転までの広い領域に適用可能な相関関係を明らかにした。2)微細な懸濁質を含有する油水系エマルションの精密ダイナミック濾過機構を究明するため、ガラス繊維膜を用いて非圧縮性懸濁粒子を含む油水エマルションのデッドエンド濾過速度について含有固形分量の影響を中心に検討して固液及び油水の単一系との差異を解析し、油分濃度並びに濾過圧力による複雑な変化を明らかにして好適な操作設計に必要な指針を提出した。また、懸濁物質が磁性を有する場合を対象として、水系スラリーを用いて並流型装置におけるサブミクロン粒子の磁気分離特性に及ぼす操作諸因子の影響も明らかにした。3)油水エマルション及び固液系スラリーの高速分離を目的として回転円筒型ダイナミック濾過装置の濾室に懸濁質を添加して精密ダイナミック濾過特性を解析し、添加懸濁質が存在しない従来操作の場合と比較してかなり高い分離速度が得られ低速回転型ダイナミック濾過操作として評価できることを示し、精密ダイナミック濾過操作をさらに高性能化できる可能性を明らかにした。超微粒懸濁物質を含む高粘性の固液系スラリーおよび油水系エマルションの精密ダイナミツク濾過特性と操作諸条件との相関関係を求め、生成ケ-クの圧縮性の影響を考慮して分離膜による精密濾過機構並びに高速濾過に好適な操作条件を究明した。研究成果の概要は次の通りである。1)各種粘度のニュートン流体および非圧縮性ケ-ク又は圧力依存性が種々異なる圧縮性ケ-クを生成する微粒懸濁物質から成る各種固液系高粘性スラリーについて管状セラミツク膜によるクロスフロー型濾過特性を求め、低圧縮性ケ-ク生成スラリーでは操作圧力とともに定常濾過速度が増加するのに対して、高圧縮性ケ-ク生成スラリーでは操作圧力が増加すると定常濾過速度が減少することを示し、クロスフロー濾過速度に及ぼす生成ケ-クの圧縮性の一連の影響を明らかにした。2)各種油分濃度の油水エマルションについて、回転円筒型ダイナミツク濾過特性および従来のデツドエンド濾過特性を調査して両分離機構の差異を究明し、油分ケ-ク層がもつ高い圧縮性とその操作圧力や油分濃度への依存性により非定常並びに定常濾過速度が操作条件によつて複雑に変化することを明らかにした。また、濾過圧力と油分濃度がある臨界条件以上に増加すると、定常濾過速度が減少傾向を示すことを確認し、好適な操作条件の決定手法を得た。3)懸濁微粒子を含有する3相系油水エマルションについて膜濾過の分離機構を究明するため、ガラス繊維膜を用いて非圧縮性懸濁粒子系油水エマルションのデツトエンド濾過速度と操作諸因子の相関を測定し、固液系・油水系など単一系の分離機構と比較・検討して、3相系油水エマルションの定圧濾過特性が油水系エマルションの場合とかなり類似した傾向を呈することを明らかにした。超微粒懸濁物質を含む固液系スラリー及び油水系エマルションの精密ダイナミツク濾過機構を究明し、次の諸点より、操作・装置設計及び高効率化の指針を提案した。

1)油水系エマルションの回転円筒型ダイナミツク濾過機構について、セラミツク分離膜を低速回転する場合を中心に垂直型及び水平型装置の差異を解析し、油分ケ-ク層がもつ高い圧縮性とその操作条件への依存性によつて非定常並びに定常濾過速度が複雑に変化し、両装置の分離特性がかなり異なる傾向を呈することを示し、垂直型装置の濾過速度と操作条件の相関について低速から高速回転までの広い領域に適用可能な相関関係を明らかにした。2)微細な懸濁質を含有する油水系エマルションの精密ダイナミツク濾過機構を究明するため、ガラス繊維膜を用いて非圧縮性懸濁粒子を含み油水エマルションのデツドエンド濾過速度について含有固形分量の影響を中心に検討して固液及び油水の単一系との差異を解析し、油分濃度並びに濾過圧力による複雑な変化を明らかにして好適な操作設計に必要な指針を提出した。また、懸濁物質が磁性を有する場合を対象として、水系スラリーを用いて並流型装置におけるサブミクロン粒子の磁気分離特性に及ぼす操作諸因子の影響も明らかにした。3)油分エマルション及び固液系スラリーの高速分離を目的として回転円筒型ダイナミツク濾過装置の濾室に懸濁質を添加して精密ダイナミツク濾過特性を解析し、添加懸濁質が存在しない従来操作の場合と比較してかなり高い分離速度が得られ低速回転型ダイナミツク濾過操作として評価できることを示し、精密ダイナミツク濾過操作をさらに高性能化できる可能性を明らかにした。
ゲーム意味論に基づくリファインメント型の拡張とその応用

本研究では、ソフトウェアの信頼性向上のために、高レベルプログラムの形式検証手法の一つであるリファインメント型システムおよびその型検査・推論法の、表示的意味論に基づく拡張を目指した。その主な成果として、代数データ構造を扱う高階関数型プログラムの(a)停止性、(b)非停止性、(c)関係的性質の全自動・高精度検証が可能な検証ツールRCamlの開発が挙げられる。本研究では、リファインメント型システムをゲーム意味論に基づいて拡張することによって、既存手法よりも広いクラスのプログラムと仕様の自動検証を可能とすることを目指している。特に、関数型プログラムの「複数の関数呼び出しが関係した仕様」を扱うことのできる自動検証法の確立が、本研究の主目標である。25年度の主な成果は以下の3つである。(1)主目標の達成度をはかるためのベンチマークとして、既存手法では自動検証に失敗していた様々なプログラムとその仕様を収集した。(2)既存のリファインメント型システムのゲーム意味論的な解釈を与えることによって、拡張を行うために必要な数学的準備を行った。具体的には、まず、既存のリファインメント型システムの対象言語である、値呼び関数型プログラム言語のトレース意味論の定式化を行った。トレース意味論とは、プログラムの意味として、そのプログラムを実行した際に起こるイベント列の集合を割り当てるものであり、ゲーム意味論より素朴だが直観的で扱いやすいため、ゲーム意味論に本格的に取り組む前の練習台のつもりで研究を行った。その結果、研究計画段階ではゲーム意味論でなければ扱うのが難しいと予想していたイベント間の依存関係が、トレース意味論でも十分扱えることが分かった。また、ゲーム意味論とそのトレース意味論のインフォーマルな対応も明らかになったので、ゲーム意味論の代わりにトレース意味論を用いて、リファインメント型および型推論規則の解釈を与えた。(3)既存のリファインメント型システムに対して2つの拡張を行った。1つ目の拡張によって、関数型プログラムの停止性の自動検証が可能となった。また、2つ目の拡張によって、木構造データを扱う関数型プログラムの検証精度が向上した。さらに、これら2つの拡張が、上述のトレース意味論ではどのように解釈されるのかを考察した。本年度は以下の成果が得られた。1.リファインメント型の意味論の拡張:前年度に定式化した、値呼び関数型プログラム言語の操作的意味論の一種であるトレース意味論と、表示的意味論の一種であるゲーム意味論[Honda and Yoshida 1997]との対応を与えた。さらに、リファインメント型システムがそれらの意味論の抽象解釈として定式化できることを示した。これらの成果によって、従来、操作的意味論・表示的意味論・抽象解釈それぞれの文脈で別々に研究されてきた技術を、リファインメント型システムを拡張するための基盤技術として一緒に用いることが可能になった。2.リファインメント型システムの拡張:プログラムの完全正当性の検証を可能とするための拡張およびプログラムの(angelic/demonic)非決定的について柔軟に推論できるようにするための拡張を行った。3.リファインメント型推論法の拡張:単調性・可換性・結合性といった関係的仕様を自動的に検証するためのリファインメント型推論法の設計・実装を行った。本手法では、帰納的定理証明とホーン節制約解消という従来別々に研究されてきた技術を相補的に組み合わせることによって、従来手法では困難であった関係的仕様の検証を可能とした。そして、リファインメント型推論の核となるホーン節制約解消のために、既存アルゴリズムでは解けない多くの問題を解くことが可能な新しいアルゴリズムの設計・実装を行った。さらに、ある1階の理論で表現可能な解が存在する場合は、必ず有限時間内に解を求めることができるという望ましい性質を持ったアルゴリズムの設計・実装も行った。本研究では、高レベルプログラムの検証のための形式体系であるリファインメント型システムおよびその型検査・型推論法を拡張することによって、既存手法で扱えなかった言語機能・仕様を検証可能とすることを目指した。本年度は以下の成果を得た。1.リファインメント型最適化:従来のリファインメント型推論問題を、多目的最適化問題として一般化したリファインメント型最適化問題を提案し、実際にそのような最適化問題を解くための、ホーン節制約最適化に基づく新手法を開発した。これによって、高レベルプログラムの、実行が停止しない入力条件の推論や、最悪の計算ステップ数を引き起こす入力条件の推論といった新しい応用が可能になった。2.完全正当性検証:部分正当性に加えて停止性を検証可能なようにリファインメント型システムを拡張し、その型推論問題を整礎性制約付きのホーン節制約解消問題に帰着・解消する手法を提案した。3.再帰データ構造の検証:再帰データ構造を扱うプログラムの部分正当性・完全正当性検証を可能とするための拡張を、リファインメント型システムと型推論法に対して行った。研究実績の概要で述べたとおり、リファインメント型の意味論に関して当初の計画通りの理論的成果が得られている。

関係的仕様検証のためのリファインメント型拡張に関しては、当初の予定とは(型システム・型判定法の拡張は最小限にとどめ、型推論法の拡張によって関係的仕様検証を可能にしたという点で)若干異なるアプローチをとってはいるが、当初27年度に行う予定であった型推論法の実装・評価が26年度中に概ね完了したという点で当初の計画以上の進展が得られている。さらに、リファインメント型システムおよび型推論法の拡張に関して当初予定していなかった様々な成果が得られている。特に、プログラムの非決定的の柔軟な推論に関する成果をまとめた論文が、システム検証に関するトップカンファレンスであるCAV2015に採録されたり、ホーン節制約解消アルゴリズムに関する成果をまとめた2つの論文が採択率25%前後の難関国際会議であるTACAS2015とESOP2015に採録されたりしている。情報科学今後も計画通りに研究を進める。26年度中に得られたリファインメント型の意味論および型システム・型推論法の拡張に関する成果は順次論文にまとめてトップカンファレンスに投稿する。研究実績の概要で述べたとおり、リファインメント型システムのゲーム意味論に基づく拡張を行うのに必要な基礎理論の構築と、研究目標の達成度をはかるためのベンチマークの作成に関して順調に成果が出ている。交付申請書に記載した研究計画では、25年度に拡張リファインメント型システムの設計・実装も行うことになっており、その点に関してはやや遅れているが、その分、26年度以降に行う予定であったリファインメント型システムの新しい応用に関する研究で著しい成果をあげることができた。特に、リファインメント型システムの停止性検証への応用を行った論文は、プログラミング言語分野において、欧州最高峰の国際会議ESOPに採択されている。また、木構造データを扱う関数型プログラムの自動検証への応用を行った論文は、国内会議PPLにおいて29報の論文の中から最優秀論文に選出されている。次年度使用額が生じた主な理由は26年度中にあげた複数の研究成果の外部発表が27年度中に行われることになったためであり、26年度に予定していた旅費と学会参加費について、未使用額が生じた。今後も計画通りに研究をすすめる。リファインメント型システムの新しい応用に関する研究は進んでいるが、ゲーム意味論に基づいた拡張リファインメント型システムの設計・実装はやや遅れているので、それらに関する取り組みを強化する予定である。次年度使用額は26年度にあげた研究成果の外部発表のための旅費・学会参加費として使用する。次年度使用額が生じた主な理由は以下の2つである。(1)25年度にあげた研究成果の外部発表が25年度中には間に合わなかったため、予定していた旅費と学会参加費がかからなかった(2)研究補助のための大学院生を確保できなかったため、25年度に予定していた人件費がかからなかった次年度使用額は以下のように使用する予定である。
歴史事象の超長期的影響に関する研究－戊辰戦争と現代日本政治経済－

本研究は、歴史事象の現代社会における影響を考察の対象とし、超長期的因果関係の分析に基づく新たな実証的社会科学研究を提唱することを目的とする。特にここでは、戊辰戦争における戦闘や暴力の遺産が現代日本政治経済に与える影響について実証データを収集しながら考察する。この目的のために本研究では、a)戊辰戦争における戦闘・暴力の発生メカニズムの解明、b)そうした政治暴力と現代市民の政治意識・行動、また経済活動の関係性の分析を行う。
生化学的官能基変換反応の開発と天然物合成への応用

本年度は、キラル一級アルコールの酵素的光学分割に関する検討を行なった。2.メチル-1.3-プロパンジオールを原料として、ラセミ体の標題化合物及び対応するアセタートを定量的に得た。比較的人手容易な微生物起源の2種のリパーゼを用いて、アルコールに対するエステル交換反応、およびアセタートに対する加水分解反応を検討した。その結果、Candida antarctica由来のリパーゼを用いた加水分解反応が最も良好な鏡像体選択性を与えることが判明した(転換率54%において、E=35)。E=35より、ほぼ純粋な鏡像体を得るには、転換率を60%程度まで高めれば良いと予想されたが、現実には未反応のアセタートの光学純度は期待通りに向上しないという問題に直面した。詳細に検討したところ、反応の転換率を高くするにつれて、E値が徐々に低下していくことが判明した。筆者は、この奇妙な現象を説明する鍵として、加水分解反応の進行につれて反応系中に生成するアルコールに注目した。そこで、(S)-体のアセタートにアルコールを様々な比で添加するという条件下、酵素加水分解反応の速度を比較した。その結果、アルコールの添加により、本来優先的に加水分解される(S)-体の反応速度が大幅に低下することが判明した。このことから、高い光学純度で生成物を得るには、転換率を低く抑えた状態で未反応原料と生成物を精製分離し、未反応原料を再度反応に供する必要があると考えられた。そこで、まず1回目の加水分解反応で転換率を53%に抑え、生成したアルコールを分離除去した。未反応アセタートに対し2回目の反応を行なうと、期待通り高いE値をもって反応は進行し、(R)-体アセタートを通算収率42%、光学純度99.2%e.e.で得ることができた。
対数的小平次元が非負となる開代数曲面に関する研究

1.対数的小平次元と対数的2種数がゼロになる開有理代数曲面について、前年度構成した極小モデル(強極小モデルと呼ばれている)を対数的デルペッゾ曲面の構造定理と対数的標準被覆の技術を用いて考察し、無限遠境界の交叉数行列が負定値行列で無い場合の強極小モデルを全て分類した。更に、その分類結果を用いて、非特異部分の対数的小平次元と対数的2種数がゼロになる高々商特異点を持つ正規アフィン代数曲面の強極小モデルや対数的Q-ホモロジー平面を分類することができた。その結果、非特異部分の対数的小平次元がゼロとなる対数的ホモロジー平面が存在しないことが分かった。これらの研究成果については、現在、論文作成中である。2.複素アフィン平面の極小コンパクト化で高々対数的端末特異点しか持たないものについて、そのような曲面はピカール数1のデルペッゾ曲面になることを証明し,起こりうる特異点を分類した。更に、ピカール数1の高々対数的端末特異点を持つデルペッゾ曲面がアフィン平面を含むための特異点に関する必要十分条件を求めた。これらの研究成果については高橋剛氏との共著論文としてAnnali di Matematica Pura ed Applicataに掲載予定である。本年度はアフィン代数曲面の対数的小平次元と対数的多重種数との関係について研究を行い,下記のような研究成果を得た。1.アフィン代数曲面の対数的2種数と対数的小平次元との関係について研究を遂行し,以下の結果を得た。Q-ホモロジー平面から曲線を除いてできるアフィン代数曲面の対数的小平次元が負になることと,その対数的2種数がゼロになることが同値であることを証明した。これは倉本氏による複素アフィン平面から既約曲線を除いてできるアフィン代数曲面の対数的小平次元と対数的2種数の関係に関する結果の一般化になっている。また、その証明中の議論とOrevkov氏の結果を用いて,ホモロジー平面が複素アフィン平面に同型になることと,その対数的21種数がゼロになることが同値であることを証明した。更に,射影平面曲線の補集合の対数的3種数がゼロになれば,その対数的2種数もゼロになることを証明し,このことと戸野氏の結果を用いて,射影平面曲線でその捕集合の対数的小平次元が非負で対数的3種数がゼロになるものを全て分類した。2.対数的小平次元が非負で対数的2種数がゼロになる非特異アフィン代数曲面は有理曲面になることを証明した。更に,対数的小平次元が2で対数的6種数がゼロになる非特異アフィン代数曲面は存在するかどうか研究を行い、Q-ホモロジー平面については,対数的小平次元が1以上ならば,その対数的6種数が正になることを証明した。現在は一般の対数的小平次元が2のアフィン代数曲面に対して,その対数的6種数が正になるかどうか研究を進めている。本年度はアフィン代数曲面の対数的多重種数と対数的小平次元の関係、及び、対数的小平次元がゼロとなる開代数曲面に関して下記のような研究を行った。1.ピカール群が有限群となる非特異アフィン代数曲面の対数的多重種数と対数的小平次元について次のような結果を得た。まず、対数的小平次元が1になる場合はそのようなアフィン代数曲面の対数的2種数が正になることを示し、次に、対数的小平次元が2になる場合はそのようなアフィン代数曲面の対数的6種数が正になることを証明した。このことから、対数的小平次元が非負で対数的6種数がゼロになるピカール群が有限群となる非特異アフィン代数曲面を完全に分類することができた。これは、昨年度にQ-ホモロジー平面に関して得られた結果の拡張になっている。対数的小平次元が2の場合の証明ではピカール数1の対数的デルペッゾ曲面の分類理論を用いており、このような手法は他の場合にも適用できることが期待される。2.Q-ホモロジー平面上のアフィン直線に関する研究結果を用いて、次のことを証明した。射影平面内の既約曲線のある既約2次曲線の補集合にある部分が位相的に可縮であるならば、その曲線の捕集合の対数的小平次元が負になる。これは、吉原久夫氏が提出した問題に対する肯定的な解答になっている。3.対数的小平次元と対数的2種数がゼロとなる開有理代数曲面について、通常知られている対数的極小モデルから境界の係数が1になる部分を除いた対数的対について、対数的極小モデルプログラムを適用した場合の双有理射の構造を調べた。現在はそのようにしてできた対(強極小モデルと呼んでいる)の分類を対数的標準被覆の技術とピカール数1の対数的デルペッゾ曲面の分類理論を用いて行っている。

更に、その分類結果を用いて、非特異部分の対数的小平次元と対数的2種数がゼロになる高々商特異点を持つ正規アフィン代数曲面の強極小モデルや対数的Q-ホモロジー平面を分類することができた。その結果、非特異部分の対数的小平次元がゼロとなる対数的ホモロジー平面が存在しないことが分かった。これらの研究成果については、現在、論文作成中である。2.複素アフィン平面の極小コンパクト化で高々対数的端末特異点しか持たないものについて、そのような曲面はピカール数1のデルペッゾ曲面になることを証明し,起こりうる特異点を分類した。更に、ピカール数1の高々対数的端末特異点を持つデルペッゾ曲面がアフィン平面を含むための特異点に関する必要十分条件を求めた。これらの研究成果については高橋剛氏との共著論文としてAnnali di Matematica Pura ed Applicataに掲載予定である。
交流ハーマン法の高精度化と単結晶の熱電物性精密評価への応用

熱電発電技術の普及の為,正確な性能評価法の確立は必須の技術課題となっている.本研究では,無次元性能指数zTを交直流電気計測から直接評価する交流ハーマン法の高精度化を目指している.本年度は引き続き, zTの評価式における熱補正項の導出および実験的検証に取り組んだ.フーリエの法則に基づく熱伝導方程式を用いた熱解析により,対流熱伝達,リード線の熱伝導,トムソン効果などによる熱損失の影響を評価した.前年度に構築した評価システムを用いてBi-Te系試料を測定し,導出した熱補正項の実証を行った.測定の際はジュール熱の抑制,交直流応答成分の分離のため,電流・周波数依存性に充分注意を払った.圧力依存性の検証から,常圧から高真空領域までの測定値の変化が,解析から導かれた対流熱伝達による熱補正項により再現できる結果を得た.また,異なる線径のリード線を用いて測定した結果,測定値はリード線の熱コンダクタンスに比例して減少した.測定値がリード線から逃げる熱損失により過小評価されるが,これも熱解析により補正できることがわかった.電極の取り付け位置によっても測定値は顕著に変化したことから,トムソン熱などを考慮した試料内温度分布を正確に反映した熱補正が必要であるといえる.実際の製品に近いモジュール構造への適用にも取り組み,硬質基板やフレキシブル基板を用いた熱電モジュールの評価を行い,基板の違いによる交流ハーマン法の評価値への影響を検証した.さらに正確な熱補正のためには,複雑な構造を反映した熱シミュレーション解析が課題となる.基礎材料研究において重要である(微小)単結晶試料の測定では,本研究で導いた熱解析モデルを適用することで,より正確なzT評価が可能になると期待できる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。材料探索において,新物質の物性評価は単結晶を用いて行われるが,微小試料では一般的にゼーベック係数や熱伝導率評価は困難となる.本研究では,単一試料の交直流電気測定から熱電性能指数zTを一括評価可能な交流ハーマン法の高精度化を目指している.交流ハーマン法におけるzTの評価式は,電流印加により試料端に生じたペルティエ熱がすべて試料に流れ込む理想的な断熱環境を仮定しているが,実際の測定環境では様々な熱損失が生じるため,正確なzT評価のためには熱解析による補正項の導入が必要となる.我々は,正確な試料内の温度分布に加え,これまで考慮されてこなかったイントリンシックなトムソン効果を取り入れた熱伝導解析を行い,新たな熱補正項を導いた.さらに交流ハーマン法による評価装置を開発して補正項の実験実証を行うことを目標としている.本年度は、まず熱伝導解析によりトムソン熱,ジュール熱,リード線の熱伝導,熱伝達等の熱損失による新たな補正項を導出した.さらに各補正項の実証のため,冷凍機システム内に精密温度制御可能な交流ハーマン法を用いた評価システムを構築した.試料端への十分な電極接触,試料径を抑えたリード線による空中配線,試料空間を覆う輻射シールドを実装する等,試料の断熱環境を考慮した.予備実験として,(Bi,Sb)2Te3バルク試料を用いた評価実験を行い,熱伝達の影響を検証した.分子流領域に達する10-2Pa以下の圧力領域においては,分子同士の相互作用が小さくなり,熱伝達を担う分子が減少することで熱損失が軽減されるため,交直流電圧差は大気圧下に比べ室温で50%以上増加した.得られた補正項からも示唆される熱伝達の顕著な影響を確認した.本年度に行った熱伝導解析により得られた新たな補正項は,トムソン効果や熱伝達等を考慮した,より正確な試料内温度分布を反映している.次の目標は補正項の実験実証であるが,実証のための評価システムは本年度内に構築し,準備段階を完了した.熱伝達による熱損失に引き続き,次年度にトムソン熱等による補正項の実証を行うことで,交流ハーマン法の高精度化を達成する.また,主題の単結晶試料評価への適用に加え,モジュール構造の試料に対する評価も見据えており,本年度にはモジュールの絶縁基板による熱損失の影響の定量的評価も同時進行で行った.熱電発電技術の普及の為,正確な性能評価法の確立は必須の技術課題となっている.本研究では,無次元性能指数zTを交直流電気計測から直接評価する交流ハーマン法の高精度化を目指している.本年度は引き続き, zTの評価式における熱補正項の導出および実験的検証に取り組んだ.フーリエの法則に基づく熱伝導方程式を用いた熱解析により,対流熱伝達,リード線の熱伝導,トムソン効果などによる熱損失の影響を評価した.前年度に構築した評価システムを用いてBi-Te系試料を測定し,導出した熱補正項の実証を行った.測定の際はジュール熱の抑制,交直流応答成分の分離のため,電流・周波数依存性に充分注意を払った.圧力依存性の検証から,常圧から高真空領域までの測定値の変化が,解析から導かれた対流熱伝達による熱補正項により再現できる結果を得た.また,異なる線径のリード線を用いて測定した結果,測定値はリード線の熱コンダクタンスに比例して減少した.

測定値がリード線から逃げる熱損失により過小評価されるが,これも熱解析により補正できることがわかった.電極の取り付け位置によっても測定値は顕著に変化したことから,トムソン熱などを考慮した試料内温度分布を正確に反映した熱補正が必要であるといえる.実際の製品に近いモジュール構造への適用にも取り組み,硬質基板やフレキシブル基板を用いた熱電モジュールの評価を行い,基板の違いによる交流ハーマン法の評価値への影響を検証した.さらに正確な熱補正のためには,複雑な構造を反映した熱シミュレーション解析が課題となる.基礎材料研究において重要である(微小)単結晶試料の測定では,本研究で導いた熱解析モデルを適用することで,より正確なzT評価が可能になると期待できる.トムソン熱による補正項はリード線の取り付け位置のずれに依存する項であるため,本年度構築した評価システムを用いて実証を行う.試料形状やリード線の径等,実証の際に考慮すべき項目は多くあるため,最適な測定環境の検証が必要である.そのうえで,一般的なzT評価技術と比較した測定精度を検証することで,熱電材料の高精度評価への可能性を検証する.バルク材料のみならず微小単結晶試料の評価を行い,新規熱電材料探索技術へ応用可能な評価手法として研究を推進する.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
低回数ジャンプトレーニングが女性中高年齢者の骨密度へ及ぼす影響

一日20回、週2-3回のジャンプトレーニングを女性中高齢者へ課し、骨折好発箇所の骨密度変化を明らかにすることを目的とした。被検者は、複数年間スイミングスクールに通っており、現在定期的にハイインパクト運動を行なっていない閉経後の中高年者女性41名である。身体組成からみれば体脂肪と除脂肪体重の骨密度に対する相関関係は正反対で、トレーニングを積んで筋量の多い中高年女性の方が骨密度も高いことが明らかとなった。また脚伸展力の指標として垂直跳び高、閉眼片足立ちテストを行なったが、大腿骨近位端部全体や大腿骨頚部骨密度との間に有意な相関関係が認められた。このように、下肢でも特に大腿部の筋が骨密度維持に大きな役割を果たしていそうである。食事から摂取しているカルシウム量と大腿骨近位部全体、大腿骨頚部骨密度との間に有意な相関関係が認められた。中高齢者には適切な量のカルシウム摂取も欠かせない。実験開始1年後に第2回目の測定を行なったが、全データおよび条件が揃った被検者はジャンプ群14名&コントロール群14名であり、トレーニング実験比較はこの28人で行なった。骨密度変化率には、測定したどの部分にも2群間に有意差は認められなかった。しかし、ジャンプ群の骨密度変化率は100%に近く、対象群に比べ減少が抑えられる傾向にあった。ジャンプ実施率は全体的にあまり高くなかった。その中でも週2回に近い'しっかり群'n=5(平均1.8回/週)は、骨密度変化率がコントロール群よりも大腿骨頚部、大腿骨近位部全体で有意に高値であった。1日20回、週23日の1年間のジャンプトレーニングは閉経後中高年女性の骨折頻発部位である、大腿骨近位部骨密度維持に寄与する可能性があろう。今後はジャンプトレーニングの実施率を向上させることでその効果を明らかとし、ジャンプトレーニングが骨に対する運動処方の一助となることを期待する。骨粗鬆症予防の観点より、閉経後の中高年齢者に対するトレーニング効果に焦点をあてた研究はそれ程多くはなく、得られた結果も有効であった、コントロール群と変わらなかったなど結果は一貫していない。本研究では、若年女性の大腿骨頚部および腰椎に対して有効であった低頻度・低回数ジャンプトレーニングが、閉経後の女性中高年齢者に及ぼす効果を明らかにすることを目的とした。長期間にわたるベッドレストなどによる不活動、宇宙などの低重量環境で骨量は減少する。一方で、身体活動が骨強度を高めるために有効であるということは、一般的に認知されている。運動などによる力学的負荷が骨に歪みを生み、この歪みに骨が適応し骨量が増すためである。しかし、水泳競技者の骨密度はバレーボールやバスケットボールを行なう者に比べ低く、一般人と同程度であるといわれている。そこで、本研究ではスイミングスクールに定期的に複数年間通っている閉経後の女性を被検者とした。本研究の被検者身体的特徴は、同年代の全国平均値と比べ身長は同程度であるが体重が軽いことにある。Ca摂取量や一週間の平均歩数などは全国平均を上回る値であった。垂直跳高も全国平均を上回っていた。ジャンプトレーニング群とコントロール群の平均年齢はそれぞれ、60.1±6.3と59.7±5.7才であった。骨密度に関しては、ジャンプトレーニング群とコントロール群に大腿骨頚部、近位端部および腰椎(L2-4)に有意な差は認められなかった。

また、骨形成マーカーとしてオステオカルシン、骨吸収マーカーとしてNTXを分析したが両群に有意な差は認められなかった。本年9月にトレーニング1年後となる測定があり、低頻度・低回数ジャンプトレーニングの局所的なトレーニング効果が期待される。一日20回、週2-3回のジャンプトレーニングを女性中高齢者へ課し、骨折頻発箇所である大腿骨頚部と腰椎ゐ骨密度変化を明らかにすることを目的とした。被検者は、スイミングスクールに通う閉経後の中高年者女性40名であったが、1年間のトレーニング期間を経て全測定データの揃う25名とした。ジャンプ群12名と対照群13名との間に年齢、身長、体重、骨密度に有意な差はなかった。ジャンプ群には1日20回、週2日以上マットへのジャンプを課した。1年間のジャンプトレーニングによる骨密度変化率(ジャンプ群vs対照群(%))は、近囲部全体(98.7±3.2vs94.9±4.4%)、大腿骨頚部(100.0±4.2vs95.8±4.6%)、腰椎(99.3±3.9vs98.4±3.8%)であり、測定したどの部分にも2群間に有意差は認められなかった。しかし、ジャンプ群の骨密度変化率はほぼ横ばいであり、対象群に比べ減少が抑えられる傾向にあった。ジャンプを含むハイインパクトトレーニングは中高年女性にも、骨密度の低下を抑制する可能性があると示唆された。ジャンプトレーニングの実施率は全体的にあまり高くなかった。その中でも、週2回以上という目標に近い'しっかり群'n=5(平均1.76±0.09回/週)は、骨密度の変化率が近位部全体で99.7±2.5%、大腿骨頚部で100.9±3.3%、腰椎で100.2±45.0%であった。これらを対照群と比較したところ、骨密度の変化率(しっかり群vs対照群(%))は、近位部全体(99.7±2.5vs94.9±4.4%)と大腿骨頚部(100.9±3.3vs95.8±4.6%)でしっかり群の方が有意に上昇していた。つまり、1日20回、週23日の1年間のジャンプトレーニングは閉経後の中高年女性の骨折頻発部位である、大腿骨近位部骨密度維持・上昇に寄与する可能性があると考えられる。今後はジャンプトレーニングの実施率を向上させ、トレーニング期間をさらに延長させることでその効果を明らかとし、ジャンプトレーニングが骨に対する運動処方の一助となることを期待する。
神経細胞におけるクラスII ARFの膜輸送機構の解明

申請者はクラスII ARF KOマウスを用い、クラスII ARFの膜輸送における働き、および、クラスII ARF依存的な輸送の障害と振戦発症との関係を明らかにする計画である。(1)クラスII ARFの膜輸送における働きに関しては、Nav1.6の軸索起始部への輸送メカニズムの詳細を初代培養や結合タンパク質を利用したアッセイ系で明らかにする。(2)振戦発症メカニズムに関しては、解剖学的・生理学的解析の他に、振戦以外の患者に処方される各種薬剤を利用し、より振戦の特徴を明確なものにする。また、ウイルスによりKOマウスの小脳プルキンエ細胞特異的にクラスII ARFを発現させ、振戦への影響を調べる。
熱水鉱床開発に向けた超音波流速計による懸濁物質濃度および粒径分布の非接触３D計測

日本周辺海域には海洋資源となりうる未発見の海底熱水鉱床の存在が予想される。また、既知の熱水鉱床周辺海域には熱水由来の特異かつ貴重な化学合成生態系が存在し、今後、これら熱水鉱床の開発を実施するに際し、周辺生態系に対し環境影響評価をすることが不可欠である。そのため、採鉱時にどの程度の濃度の重金属等を含む懸濁物質が発生・拡散・堆積し、周辺海域の生態系に影響を及ぼすか、懸濁物質を計測することで把握する必要がある。本研究ではADCPと呼ばれる超音波流速計の計測データから流速のみならず、新たに濁度に関する情報を抽出する方法を開発した。しかしながら現在用いられている濁度計は点計測のみであり、懸濁物質の特性や拡散状況を空間的に把握するためのデータ量としては圧倒的に不足しているのが現状である。上記のような背景を受け、本申請課題の目的は、超音波流速計(ADCP)による熱水鉱床の探査および開発時に発生する懸濁物質濃度および粒径分布の非接触三次元計測である。この目的を達成するうえで研究期間は平成25年度から平成27年度の3ヵ年とし、平成25年度は懸濁物質の粒径分布と海底による音波の反射の影響を考慮した、音響伝播アルゴリズムを構築を目的としている。上記のような背景を受け本申請課題の目的は、超音波流速計(ADCP)による熱水鉱床の探査および開発時に発生する懸濁物質濃度および粒径分布の非接触三次元計測である。ADCPの内部基盤は電源電圧の変化や機器内温度により基盤自体の抵抗が変化する。そのためADCPのトランスデューサーに供給される電力量も状況により変化し、トランスデューサーにおける音波の発信強度も変化する。さらに、ADCPには4つのトランスデューサーがあり、個々に送受信感度がことなる。これらの問題に対処するため、本年度は、基盤のインピーダンスと回路内温度、供給電力量を計測し、トランスデューサーに供給される電力量を算出するモデルを構築した。さらに各トランスデューサーの受信感度を、トランスポンダーにより計測し、トランスデューサーに供給される電力量のモデルと統合することでADCP本体の数値モデルを構築した。これにより各トランスデューサーで計測した受信強度から独立して懸濁物質濃度を算出できるため、前年度に開発した音響伝播モデルと統合することで三次元の懸濁物質濃度分布の計測が可能となた。本年度は、沖縄県八重山諸島の竹富島等の浅海海底熱水噴出域において、ADCPの反射強度データを取得した。これらの計測データと前年度に開発したADCPの音響送受信伝播モデルを統合することで当該海域の懸濁物質濃度の空間分布を算出した。さらにADCPにより計測された3次元流向流速データを用いることで当該海域における懸濁物質の挙動を把握することが出来た。

平成26年度の目的はADCPに備わった4つのトランスデューサーの受信-出力機構を個々にモデル化による、水平方向の懸濁物質濃度分布の計測の実現である。本研究で対象とするADCPは国内外で最も広く用いられている現有のADCP(RDI社製workhouse-sentinel)とした。ADCPの内部基盤は電源電圧の変化(電池の消耗具合)や機器内温度により基盤自体の抵抗(インピーダンス)が変化する。そのためADCPのトランスデューサーに供給される電力量も状況により変化し、トランスデューサーにおける音波の発信強度も変化する。さらに、ADCPには4つのトランスデューサーがあり、個々に送受信感度がことなる。これらの問題に対処するため、まず、基盤のインピーダンスと回路内温度、供給電力量を計測し、トランスデューサーに供給される電力量を算出するモデルを構築した。さらに各トランスデューサーの受信感度を、トランスポンダー(現有機器、JapanProbe社製CN-10)により計測し、トランスデューサーに供給される電力量のモデルと統合することでADCP本体の数値モデルを構築した。これにより各トランスデューサーで計測した受信強度から独立して懸濁物質濃度を算出できるため、前年度に開発した音響伝播モデルと統合することで水平方向の懸濁物質濃度分布の計測が可能とした。また、本モデルの妥当性の検証のため、実海域においてADCPによる受信強度を計測するとともに、計測対象海域の各水深の懸濁物質濃度と粒径分布を採水分析から定量した。得られた懸濁物質濃度と粒径分布をADCPの数値モデルに組み込み計算した受信強度とADCPで実際に計測された受信強度を比較することでモデルの妥当性を検証した。船舶海洋工学平成27年度の目的は浅海海底熱水域周辺におけるADCP計測データから懸濁物質・粒径分布計測およびその挙動の把握である。沖縄県八重山諸島の竹富島等の浅海海底熱水噴出域において、ADCPの反射強度データを取得する。これらの計測データと前年度に開発したADCPの音響送受信伝播モデルを統合することで当該海域の懸濁物質濃度と粒径分布の空間分布を算出する。具体的にはまず音響送受信伝播モデルで計算し、その計算結果と計測データと「最も当てはまる」懸濁物質濃度と粒径分布(平均値と分散値)を算出する。この「最も当てはまる」値はパーティクルフィルタを用いる予定である。さらにADCPにより計測された3次元流向流速データを用いることで当該海域における懸濁物質の挙動を把握する。これらの研究成果についてはそれまでの成果も含めて春季の国際会議で発表するとともに、秋季の国内講演会で発表する。平成25年度の目的は懸濁物質の粒径分布と音波の海底反射の影響を考慮した音響伝播モデルの構築である。懸濁物質の粒子径が音響散乱にどのように影響を与えるかを検証する実験を実施した。具体的には円柱アクリル製の水槽を作成し下方横穴から取水し上方に供給することで鉛直循環式の水槽を作成し、その水槽内に各種粒子径のビーズを、粒径分布がガウス分布に従うように投入し(海域の粒径分布はガウス分布に従う)、トランスポンダー(現有機器、JapanProbe社製CN-10)により粒子の散乱強度を計測する実験を実施した。さらに、実海域の水を採水し、その粒径分布を分析・把握した後に水槽内に投入し、その散乱強度もトランスポンダーで計測した。