hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
界面追跡による流れ模様の生成

本年度は,液体のアダプティブ計算のための圧力計算効率向上化のアルゴリズムの開発に取り組んだ.液体を計算するには,ナビエ・ストークス方程式を離散化して解く必要がある.コンピューターグラフィックスではナビエ・ストークス方程式を,移流項・圧力項に分解し,ストークス方程式として別々のアルゴリズムで計算される.特に圧力項は移流項に比べ巨大な線形方程式を解く必要があり,計算コストが非常に高いことで知られる.このため,流体力学における圧力計算は多くの研究者の間で重要な課題となっている。コンピューターグラフィックスにおける流体力学は,液面付近の現象の再現に重点が置かれる.この性質を利用して,本研究では圧力の解の精度を空間で自由に調整可能な新しい圧力の計算法の開発に取り組んだ.解の精度を空間で調整できるアルゴリズムを開発することで,液面付近の圧力の精度を局所的に高められ,効率の良い圧力計算が期待できる.既存研究のアダプティブグリッドはメッシュ生成コストが高く,またメモリのデータアクセスのパターン化が難しく,キャッシュヒット率の低下により計算の効率化に難があった.そこで,本研究ではアップサンプルを用いた圧力場の計算法に取り組んだ.新手法では,低解像度の圧力場を定義し,これを高解像度に変換された圧力場で,近似解を計算する.低解像度の圧力場は局所的に解像度を自由に調整することができるので,最終的に計算される圧力場の解像度も調整可能となる.中間結果として, 2次元, 3次元の液体シミュレーションの計算に成功した,その結果,圧力の線形ソルバの計算を大幅に高速化することに成功した.本年度は,これまでの研究内容を博士論文としてまとめ,博士論文「Adaptive Liquid Simulations for Computer Graphics」としてまとめた,および参考論文6件(国際コンファレンス2件,国際ジャーナル3件,国内ジャーナル1件)をもとに学位審査時が行われ,十分な研究成果と信頼性を確認でき,博士(芸術工学)の学位が授与された.現在取り組んでいる新しい圧力ソルバの研究は,解の精度が保証されていない.結果として,質量保存やエネルギー保存を満たすことができない.今後の予定として,精度の高いシミュレーションと比較して,どの程度解が不正確なのか,そしてそれが視覚的にどう影響するのか定量的に調べる必要がある.本年度では,以下2点の項目について遂行した.・近隣堺面の検出アルゴリズムと薄膜モデルの実装・3次元平面の薄膜の実装本研究の目的は「水」の表面(界面)の変化を正確に捉えられるアルゴリズム(界面追跡法)を開発することである.特に,水の薄い膜は,従来のシミュレーションでは計算解像度の問題より,正確に追跡することが困難である.例えば,レベルセットを用いた手法では,このような水の薄い膜は消えてしまい,通常の粒子を用いた手法では,薄い水の層はばらばらに分断してしまう.この問題を解決するために,まず本年度では,薄膜の界面追跡基礎モデルを「サーフェス面を用いた手法」から「粒子」を用いた手法に変更した。そして,粒子をアダプティブに分裂することにより,薄い水の層の保持に成功した.粒子を用いることにより,アルゴリズムが簡素になり,サーフェス面を用いた手法では困難だった「トポロジーの変化」を頑健に追跡することにも成功した.また,粒子を用いた薄膜の追跡モデルを3次元で実装した.加えて,このモデルを3次元流体シミュレーションと組み合わせ,その有効性を確認した.薄膜のレンダリングは,粒子の距離に応じて変化する陰関数をレイトレースして行っている.陰関数のレンダリングは,マーチングキューブを用いてメッシュに変換し,既存のレンダリングエンジンを用いて行った.粒子を用いた薄膜の界面追跡モデルは新規性が認められ,国際学会や国際雑誌にて研究成果を報告した.本年度では,アダプティブな流体シミュレーションのフレームワークについて研究を行った.本研究の目的は「水」の表面(界面)の変化を正確に捉えられるアルゴリズム(界面追跡法)を開発することである,全年度では水を粒子にて追跡し,その粒子を分断・結合して水の薄膜の界面追跡基礎モデルを確立した.本研究ではFLIPと呼ばれる流体解析法を用いて粒子の挙動を決定している.FLIPでは,格子にて流速を計算し,格子の解像度でシミュレーションの解像度を調整することができる.しかし,この流体ソルバの解像度は一様に保たれたままなので,分裂を繰り返した粒子の挙動を正確にシミュレーションするのは困難であった.そこで,本年度では,様々なサイズの粒子に合わせて格子の解像度を変更できる「アダプティブ流体シミュレーション」の開発に取り組んだ.アダプティブ流体シミュレーションでは粒子のサイズを自由に変更できるので,正確な計算が不要な箇所(例:水の深部,視点から離れた場所)で計算を飛躍的に減らすことができ,大規模な流体シミュレーションが可能になった具体的な内容は大きく(1)四面体メッシュでの圧力式の計算手法の確立と(2)粒子の新しい界面抽出法の考案である。前者では、四面体のノードに圧力サンプルを置きいて中心の流速を定義する手法の考案と、この離散系のもとでの圧力式を運動量の最小化問題に置き換えて効率よく計算する方法の成功、また、この新しい離散系で2次精度の境界条件を組み込む手法の提案である。後者では界面での粒子の大きさが変わる際に小さな凹みが発生するという問題への解決策であり、複数の粒子をすっぽり覆うようなコンベックスハルを計算し、この陰関数から界面を抽出することで解決した。これらの成果を論文にまとめ、平成25年1月に国際会議SIGGRAPH2013のTechnical Papersに投稿した。4月初旬の時点でcondiionally acceptedの状態であり、現在リビジョン中である。

すべての問題をクリアできれば7月に米国で開催されるコンピュータグラフィックスの国際会議SIGGRAPH2013での論文発表、および、同時に論文誌ACM Transaction on Graphics(TOG)に掲載されることが見込まれる。本年度は,液体のアダプティブ計算のための圧力計算効率向上化のアルゴリズムの開発に取り組んだ.液体を計算するには,ナビエ・ストークス方程式を離散化して解く必要がある.コンピューターグラフィックスではナビエ・ストークス方程式を,移流項・圧力項に分解し,ストークス方程式として別々のアルゴリズムで計算される.特に圧力項は移流項に比べ巨大な線形方程式を解く必要があり,計算コストが非常に高いことで知られる.このため,流体力学における圧力計算は多くの研究者の間で重要な課題となっている。コンピューターグラフィックスにおける流体力学は,液面付近の現象の再現に重点が置かれる.この性質を利用して,本研究では圧力の解の精度を空間で自由に調整可能な新しい圧力の計算法の開発に取り組んだ.解の精度を空間で調整できるアルゴリズムを開発することで,液面付近の圧力の精度を局所的に高められ,効率の良い圧力計算が期待できる.既存研究のアダプティブグリッドはメッシュ生成コストが高く,またメモリのデータアクセスのパターン化が難しく,キャッシュヒット率の低下により計算の効率化に難があった.そこで,本研究ではアップサンプルを用いた圧力場の計算法に取り組んだ.新手法では,低解像度の圧力場を定義し,これを高解像度に変換された圧力場で,近似解を計算する.低解像度の圧力場は局所的に解像度を自由に調整することができるので,最終的に計算される圧力場の解像度も調整可能となる.中間結果として, 2次元, 3次元の液体シミュレーションの計算に成功した,その結果,圧力の線形ソルバの計算を大幅に高速化することに成功した.界面追跡法をサーフェスモデルから粒子モデルに切り替えることによって,全く新しいアプローチで薄膜を保持することができた.また,その成果は国際学会に認められ,国際誌にも掲載されることになった.これは当初計画していた以上の進展である.アダプティブな流体シミュレーションを用いることで計算効率を大幅に短縮でき、また、グラフィックス表現のクオリティを大きく向上させることができた.平成23年度の成果をまとめた論文を掲載したIEEEの論文誌TVCG(vol.18,no.8)が刊行され、また、新しく24年度の成果をまとめた論文はコンピュータグラフィックス研究として最難関と言われる国際会議SIGGRAPHおよびACMの論文誌TOGに採択される見通しである。本年度は,これまでの研究内容を博士論文としてまとめ,博士論文「Adaptive Liquid Simulations for Computer Graphics」としてまとめた,および参考論文6件(国際コンファレンス2件,国際ジャーナル3件,国内ジャーナル1件)をもとに学位審査時が行われ,十分な研究成果と信頼性を確認でき,博士(芸術工学)の学位が授与された.現段階では薄膜粒子の実装はCPUで行われており,一部のアルゴリズムの並列化が困難である.
環境をめぐる多数当事者への権限の分散とその調整システムに関する研究

研究最終年度である本年度において、本研究では、アメリカ合衆国の多数当事者間調整システムの基本的な仕組みを明らかにするための作業を本格化させ、同国連邦政府のトップ・レベル(=執行部レベル)で法定の調整機関として設置されたCEQ(環境諮問委員会)の活動実態に考察のフォーカスを定め、現地での資料収集、ホワイトハウスのスタッフ等へのインタビューなどを実施し、そこで獲得された知見に基づき、総合的な検討を施した。まず、1990年代のアメリカ合衆国で協働に基づく地域生態系保全活動が隆盛をみるにあたり、CEQが連邦省庁間の調整から多数当事者間の調整へと、その機能を拡大させていたことを明らかにした。具体的には、省庁間の意見調整や多数当事者間の紛争処理を行うとともに、連邦省庁の雑多なコミュニティ支援プログラムを調整するなどの多様な調整(coordination)活動を通じて、地域生態系の保全に関与する多数の当事者(例:連邦省庁、州その他の地方政府、企業、環境保護団体、地域住民)間の協働促進を図っていたことが特定したものである。つぎに、CEQの機能拡大の背景事情として、「協働のパラドックス」とでもいうべき問題状況が存在することがわかった。すなわち、1990年代のアメリカ合衆国では、生態系管理や流域管理等の名の下で、多数の当事者間の協働に基づく地域生態系保全活動の活性化を望む声が高まったが、その一方で、価値観を異にする当事者間紛争の可能性もまた高まりを見せたのである。後に、協働の時代における環境行政の本質的要素の一つとして、分散する環境行政の全体像を俯瞰することの重要性が確認された。アメリカの連邦政府レベルでは、かかる役割を担う機関としてのCEQが設置されているが、わが国ではCEQに相当する機関が存在しない。このことは、わが国環境行政組織を相対化するための一つの視角となるとともに、比較環境行政組織論とでも言うべき研究領域の開拓可能性があることを示したものである。研究初年度である本年度において、本研究では、アメリカ合衆国の多数当事者間調整システムの基本的な仕組みを明らかにするための予備的作業として、わが国における問題状況の把握、環境政策調整理論の整理と理解、並びにアメリカでの調整機関である環境諮問委員会(CEQ)により発案された「国家遺産としての河川に関するイニシアティブ」の基本構造の解明をめざし、資料収集、自治体関係者へのインタビューなどを実施した。まず、わが国における問題状況を把握するために、近年発展をみているエコタウンにおいて「環境」をめぐる多数当事者間の連携がいかように進んでいるのかを検討した。実際に現地を訪れて関係者へのインタビューを行うなどした結果、わが国でも「環境」をめぐる多数当事者間での連携が多様な形で展開されていること、その反面、そうした連携が特定の当事者間でのものに限られている問題があること等が判明した。また、多数当事者間での連携が進む「環境」関連施策とそうではない「環境」関連施策との相違が見られるようになりつつあるのではないか、という仮説を立てる可能性についての知見も得られた。つぎに、環境政策調整理論で挙げられている「パワーによる調整」の実態について、関連文節を渉猟するとともに、ニュージーランド保全省顧問弁護士へインタビューを実施し、環境保護への市民の啓蒙レベルが当該タイプの調整が機能する背景として重要であることがわかった。最後に、「国家遺産としての河川に関するイニシアティブ」に関する各種資料を集中的に収集し、大統領令の内容等を詳細に検討した。その結果、当該イニシアティブの目的が、新たな環境政策を立案するのではなく、既存の諸々の環境政策をより効果的に活用するための仕掛けをデザインすることであり、そして、そうした仕掛けがCEQという「調整」組織の機能と重なり合うものであること等が確認された。
レーザー光による骨切り後の骨癒合の研究

1070nmの波長を持つイッテルビウムファイバーレーザーにて骨切断し、骨の創傷治癒(骨癒合)に関して、調査した。出力を60Wとし、20mm/secにてコンピューター制御で骨切断を行なった場合、切断幅はノコギリで切断した場合と比べて、ほぼ同じ幅であったものの、レーザー光で切断した場合のほうが0.1mm幅が広かった。3週間後に切断部の脱灰標本を作製してみると、仮骨の形成が確認でき、ノコギリで切断した場合も同様で、両者に差はなかった。手動での切断は、出力を20Wと30Wと設定した。出力の大きいほうが熱損傷も大きかったが、切断幅は、ノコギリで切断した場合と比べ、ほぼ同等であった。世界的にレーザー光線による骨の切削加工は実用の段階にない。現在のところ手術時の骨の加工は、ノミ、ドリル、電動ノコギリといった機械を術者が手で支えて行っている。機械は重く、反動も大きいため骨折線がぶれる、歪む、切り代が大きくなるなどの問題がある。レーザー光による骨加工が可能となれば、精密な手術計画に基づき正確に短時間に手術が可能になる。現在、1070nmの波長のレーザーにて骨切断が可能であることがわかってきており、そのレーザーでの出力や走査スピードによる骨の創傷治癒(骨癒合)に関して、研究した。ウサギの橈骨を切断しても前肢で体重を支えることができる。このことを利用して、レーザー照射後の創傷治癒、骨癒合具合を組織学的に検討した。【方法】ウサギの橈骨を露出し、レーザー照射にて骨を切断する。切断後、骨膜を縫合し、切断箇所をマークしておく。皮膚縫合し、通常の飼育を行い、3週間後に安楽死させ、当該部位を切り出し、脱灰標本を作製。骨を含めた周囲組織を含めて、組織学的に創傷治癒、仮骨形成、熱変性の度合いを評価した。コントロールとして、機械的なノコギリで骨切断した群と比べた。また、手動で20Wと30Wで出力し、骨切断も行なった。【結果】出力を60Wとし、20mm/secにて実際に骨の切断を行った場合、切断幅はノコギリで切断した場合と比べて、ほぼ同じ幅であったものの、レーザー光で切断した場合のほうが0.1mm幅が広かった。3週間後に切断部の脱灰標本を作製してみると、仮骨の形成が確認でき、ノコギリで切断した場合も同様に仮骨形成を確認することができ、両者に差はなかった。手動群では、出力が高い方が、熱損傷が多かった。組織学的な評価はできつつあるが、分子生物学的評価が難しくその評価が遅れている。今後レンズの形状を変えつつ、骨切り方向や他部位の照射を行い、同様に組織学的に創傷治癒、仮骨形成、熱変性の度合いを評価する予定である。現在、直線で行なっている照射も曲線などのより複雑な形での照射も検討する。

さらに分子生物学的にも遺伝子発現を調べ、切削深度との検討を行う計画である。動物実験の費用に加え、レンズの形状を変えるため、レンズ代や分子生物学的にも遺伝子発現の確認のための試薬代などに使用する予定である。
金属触媒による不活性結合開裂に関する理論的研究

本年度は不活性結合開裂を含む金属触媒反応機構の研究実施のために,いくつかのプロジェクトを同時並行して行った。(1)人工力誘起反応法によるRh(I)-BINAP触媒による不斉水素転移反応経路の半自動的探索:ONIOM法による探索の後,代表的な経路についてB3LYP密度汎関数法で構造最適化した。アリル位にRhが配位してから,アリル位の水素を引き抜いて酸化的付加が起きる経路がエネルギー的に有利であることを示した。(2)Rh触媒によるC-C結合活性化に関する理論的研究:ロジウム触媒存在下、ジボロンを用いたニトリルの炭素ーシアノ結合の切断を経るボリル化反応を検討した。ボリルロジウム種がシアノ基の炭素ー窒素三重結合へ付加することで生成するイミノアシル中間体を経る反応経路を見出した。(3)Pd触媒によるC-C結合活性化に関する理論的研究:Pd(PPh3)4触媒によるシアノギ酸エステルのノルボルナジエンの付加反応機構と、立体および位置選択性について検討した.計算結果によると,Pd(PPh3)2が反応活性種と考えられる。(4)Os-TPA触媒によるオレフィンのcis-ジヒドロキシル化反応機構:スチレンとの反応は協奏的に示すことを理論的に明らかにし,速度論や反応活性種のX線結晶構造解析の結果と矛盾しない結果を得た。[3+2]型の遷移状態について軌道相互作用の解析も行った。これは大阪大学との共同研究の成果であり,J. Am. Chem. Soc.の本論文として掲載された。24年度が最終年度であるため、記入しない。まだ研究成果を学術誌論文として報告していないので、研究進捗状況のみ簡単に報告する。1.Rhによるアリルアミン類の不斉水素転移反応:本研究では、3-methylbut-2-en-1-amineにRh(I)-BINAP錯体が配位することで開始する反応経路を密度汎関数法により検討した。1,3-水素転移の遷移状態の構造最適化の途中でNMe_3がRhから解離したことから、アミンが2分子配位したままの機構を経由せず、アミンは途中1分子だけロジウムに配位した機構を経由することを示した。さらに、Rh(BINAP)がアリル基のオレフィンに配位してからC-H結合の切断が起きて反応が進行することを示した。主エナンチオマーを生成する反応経路の検討はほぼ終わっている。エナンチオ選択性の原因の検討などが今後の課題である。2.Rh,Ni触媒による,C-C結合の開裂やC-H結合の開裂を伴う、金属化学種の触媒サイクル全体の反応機構を、量子化学計算による解明を今年度開始した(大阪大学・茶谷研究室との共同研究)。アリールメチルエーテルとアリールホウ酸エステルとの芳香族クロスカップリング反応の解明を現在行っている。C-CN結合の切断を経由する、Rh触媒によるニトリルのボリル化反応についての検討も開始し、現在も行っている。3.ヘム触媒反応機構解明:プロスタサイクリン合成酵素(PGIS)と、基質であるプロスタグランジンH_2アナログとの複合体の水中での分子動力学シミュレーションを行った。酵素の反応中心の疎水性が高いことが分かった。今年度報告した学術誌論文の数は1報のみであるが、今年度は本課題の研究開始の年度であり、研究終了に時間がかかるためである。ほぼ研究計画通りには進んでおり、多くの課題に関して学会発表を行った。

1.「Rhによる不斉水素転移反応」の課題については、マイナーなエナンチオマーを与える経路の完全解明を行う。2.Pd,Rh,Niによるc-H,c-c結合開裂反応機構の検討については、より実験に即したモデルを用いて金属化学種の触媒サイクル全体の反応機構を検討する必要がある。3.生化学的に重要なヘム酵素反応である,シクロオキシゲナーゼ,プロスタサイクリン合成酵素およびアレンオキシド生合成酵素の反応機構を,分子動力学法とQM/MM法を併用して昨年に引き続き検討する。この際、QM/MM法を用いるが、ヘムを含む酵素(プロスタサイクリン、アレンオキシド合成酵素)の反応機構は、QM/MM法の手法選択が難しく、時間がかかると推測される。
樹枝状結晶先端での多重振動モードの発見

過冷却水中で成長する氷結晶の樹枝状結晶では、過冷却度の小さいときに先端分裂現象が観察される。しかし、過冷却度が0.5K以上になると先端部は安定化し、この現象は見られない。本研究は、この様な特徴的な現象の発生機構の解明を目的とする。先端分裂現象をその場観察するために、大型の結晶成長容器(球形で直径10cm)を作成した。この容器に純水を充填して、所定の過冷却温度に冷却する。容器に挿入したガラス毛細管の一端で結晶を核生成させると、他端には単結晶の氷結晶が現れる。この結晶をマッハツエンダー干渉光学系を通して、長距離顕微鏡で観察した。その結果、過冷却度が0.45K以下では、2次枝の発生とは異なる周期で先端分裂が周期的に発生することを確認した。低過冷却度での成長における先端分裂の発生は、次のような機構で起こる。氷結晶のC軸に平行な面(柱面)内では、界面張力の異方性が極めて弱い。しかし、別に行われた氷結晶の一方向凝固実験では、上記面内での界面カイネティクス(結晶成長界面での分子の取り込みの抵抗)の異方性の効果は、成長速度の上昇とともに急激に増加することが示された。すなわち、過冷却度の小さいとき(成長速度の遅い時)は、カイネティクスの異方性の効果は殆ど作用せず、界面張力の異方性でのみ結晶の形態は支配される。しかし、氷ではこの効果が小さいため先端分裂が発生する。一方、過冷却度が上昇する(成長速度が早い時)とカイネティクスの異方性の効果で樹枝状結晶の成長方向が安定化され、もはや先端分裂は発生しない。すなわち、氷の樹枝状成長は、成長速度に応じて結晶の形態形成を支配するファクターが変化する事を示している。この様な性質を顕著に示す物質は他にはなく、氷結晶特有のものである。今後、この性質を利用することで、結晶の形態形成機構の理解に大きな寄与をするものと考えられ、萌芽的研究を十分に果たした。
油層動態に基づく涙液層の形成・破壊の分子メカニズムの解明とその臨床応用

ドライアイと健常眼の大きな違いは、角膜上の涙液層の破壊がドライアイにおいて生じやすいことである。これまでの期間の臨床研究において、共同研究者との密な議論を経て、ドライアイの角膜表面の涙液層の破壊パターン(BUP)に5つの基本パターン(Area、Line、Spot、Dimple、Random break)およびLine、Dimple、Random breakについては、その破壊が開瞼維持で急速に拡大するパターン(Rapid expansion)が存在すること、および、Spot breakとDimple breakが、角膜表面への涙液油層の汚染によって生じうることが明らかになってきた。一方、ソフトコンタクトレンズ(SCL)表面の涙液層のBUP分類に関する臨床研究では、角膜上で見られる5つの基本パターンに加えて新たなBUP(thin aqueous layer break)が存在すること、および、SCL表面の涙液層のBUPが、SCL表面の水濡れ性に大きく依存して生じる可能性を示した。また、SCL表面の水濡れ性に関する共同研究者との基礎研究で、SCLの装用時間が長くなると、気泡法や液滴法で評価しうる水の接触角が大きくなる(すなわち、SCL表面の水濡れ性が悪くなる)可能性があること、および、その水濡れ性にSCLの素材の違いが大きく影響することを明らかにした。さらに、病態に基づくBUP分類の応用として、結膜弛緩症に対する手術の前・後で、涙液層の破壊パターンが変化すること、および、その変化に、結膜弛緩症に伴う異所性涙液メニスカスが影響している可能性を明らかにした。開発中のビデオトポグラファーを用いた臨床研究では、涙液層のBUPのそれぞれが、プラチドリングの経時的な乱れの定量評価によってなしえる可能性がでてきた。研究協力者との詳細な議論を経た上で、界面化学の理論に基づいて、まず、5つの涙液層の破壊パターン(area、line、spot、dimple、random)が存在しうることを予想した。次に、涙液層のフルオレセイン染色による破壊パターンが、上記5つのいずれかを示す各種ドライアイ[涙液減少型ドライアイならびにBUT(breakup time)短縮型ドライアイ]を対象に、文書同意を得た上で、ドライアイ症状の種類と程度、涙液油層の干渉グレードおよび伸展グレード、非侵襲的涙液層破壊時間、フルオレセイン破壊時間、角結膜上皮障害スコア、シルマーテストI法を検査して評価し、それらの結果から、各涙液層の破壊パターンの相違を判別解析を用いて検討した。その結果、界面化学の理論に基づいてメカニズム的に異なる5つの涙液層の破壊パターンが、異なるドライアイのサブグループ(涙液減少型ドライアイ、水濡れ性低下型ドライアイ、蒸発亢進型ドライアイ)を構成することが明らかになった。そして、この結果は、涙液層の破壊パターンの評価が、ドライアイのサブタイプの診断、眼表面の不足成分の看破および不足成分を補う治療の指針となることを示すものと考えられた。さらに、本研究の成果を応用して、ソフトコンタクトレンズ表面の涙液層の破壊パターン分類を検討したところ、ソフトコンタクトレンズ表面の涙液層が7つの破壊パターンに分類できる可能性が見出された(上記5つに加えて、薄い液層のみが破壊するパターンおよびソフトコンタクトレンズ表面に涙液層が見られないパターン)。近年、眼表面の不足成分を補うことで涙液層の安定性を最大限に高めてドライアイを治療するというドライアイ治療の新しいコンセプトが登場し、眼表面の層別治療(TFOT:tear film oriented therapy)と名付けられている。しかし、この治療コンセプトが成功するためには、眼表面に不足する成分を看破する方法である眼表面の層別診断(TFOD:tear film oriented diagnosis)が必要となる。今年度の最大の目標は、界面化学の理論に基づいて、フルオレセインを用いた涙液層の破壊のパターン分類を確立することであったが、理論的に予想した涙液層の破壊パターンが異なる病態に基づく、異なるドライアイのサブタイプ(涙液減少型ドライアイ、水濡れ性低下型ドライアイ、蒸発亢進型ドライアイ)を構成することを明らかすることができ、最大の課題を達成できたと考えている。また、今回見出した5つの涙液層の破壊分類を用いて、理論的に、眼表面の不足成分を看破でき(area:水分の欠損、line:水分の不足、spot:膜型ムチンの障害、dimple:膜型ムチンの障害、random;油層あるいは分泌型ムチンの障害)、TFOTによる治療選択が提案できるようになると考えている。一方、ソフトコンタクトレンズ表面の涙液層は、フルオレセインでは観察できないため、インターフェロメーター(市販機であるDR-1α)を用いた観察が有用であるが、それによる分類が完成したことにより、今後の研究の発展のための礎ができたと考えている。共同研究者との密な議論を経て、これまでに見出した涙液層の破壊パターン(area break, line break, spot break, dimple break, random break)が涙液減少型ドライアイ(area break:重症例, line break:中等症まで)、水濡れ性低下型ドライアイ(spot break, dimple break)、蒸発亢進型ドライアイ(random break)の破壊パターンに相当することが分かったが、これに加えて、line breakが急速拡大する涙液層の破壊パターンが水濡れ性低下型ドライアイに相当する可能性、および、dimple breakを伴い、角膜において部分的なarea breakを示す涙液層の破壊パターン(partial area break)が存在することが明らかになり、これらを含めると、ドライアイのサブタイプ分類が涙液層の破壊パターンで全て可能になることが明らかになってきた。

また、ドライアイのサブタイプでは、涙液減少型ドライアイのみ瞬目時の摩擦亢進が病態として大きく関与することが明らかになった。共同研究者との基礎研究では、重層化した培養角膜上皮細胞に好中球エラスターゼを作用させて、膜型ムチン(MUC16)をsheddingさせ、上皮細胞表面の接触角を気泡法で評価すると、上皮表面の水濡れ性が低下することから、MUC16が上皮の水濡れ性を維持していること、および、ジクアホソルナトリウムがそれを改善することが明らかにされた。ドライアイの新しい治療コンセプトとして眼表面の層別治療(TFOT: tear film oriented therapy)が提唱されているが、このコンセプトでは、成分補充で涙液層の安定性を高め、ドライアイを治療しようとする。しかし、このコンセプトが成り立つためには、涙液層の破壊を引き起こしている眼表面の不足成分を看破する方法[眼表面の層別診断(TFOD: tear film oriented diagnosis)]が必須であり、その方法が模索されていたが、涙液層の破壊パターン分類が役立つことが明らかになってきた。今年度の目標は、TFODのための涙液層の破壊パターンの全容を解明することであり、今年度の研究で、その全容が示され、目標の1つを達成できたと考えている。一方、角膜上皮表面の水濡れ性を維持している分子として、MUC16が想定されているが、共同研究者との基礎研究で、MUC16と接触角との関係(角膜上皮表面にMUC16の発現を欠くと接触角が大きくなり、角膜表面の水濡れ性が悪くなる)が明確にされ、水濡れ性低下型ドライアイという新しいドライアイのサブタイプの臨床的意義やそれを治療するためのジクアホソルナトリウムの有効性を示すことができた。ドライアイと健常眼の大きな違いは、角膜上の涙液層の破壊がドライアイにおいて生じやすいことである。これまでの期間の臨床研究において、共同研究者との密な議論を経て、ドライアイの角膜表面の涙液層の破壊パターン(BUP)に5つの基本パターン(Area、Line、Spot、Dimple、Random break)およびLine、Dimple、Random breakについては、その破壊が開瞼維持で急速に拡大するパターン(Rapid expansion)が存在すること、および、Spot breakとDimple breakが、角膜表面への涙液油層の汚染によって生じうることが明らかになってきた。一方、ソフトコンタクトレンズ(SCL)表面の涙液層のBUP分類に関する臨床研究では、角膜上で見られる5つの基本パターンに加えて新たなBUP(thin aqueous layer break)が存在すること、および、SCL表面の涙液層のBUPが、SCL表面の水濡れ性に大きく依存して生じる可能性を示した。また、SCL表面の水濡れ性に関する共同研究者との基礎研究で、SCLの装用時間が長くなると、気泡法や液滴法で評価しうる水の接触角が大きくなる(すなわち、SCL表面の水濡れ性が悪くなる)可能性があること、および、その水濡れ性にSCLの素材の違いが大きく影響することを明らかにした。
高屈折率・高透過率シリカエアロゲルの開発

本研究は屈折率1.05程度で高い透過率を有するシリカエアロゲルを開発し、粒子識別能力を改善することを目的としている。本研究での開発要素として以下の項目が揚げられる。1)これまでのシリカエアロゲルの製法を見直し、屈折率が1.05付近でも高い透過率を有するシリカエアロゲルが製作可能な方法を考案する。2)我々が過去の研究でシリカエアロゲルの疎水化に成功した様に、シリカエアロゲルの表面に波長変換剤を化学的に修飾して、シリカエアロゲル内で発生した紫外光を可視光に変換する。これまでの研究において上記の目標に対し、以下の実績を挙げることが出来た。1)に関しての成果ア)これまでシリカエアロゲル製作の前駆体として用いてきたメチルシリケート51の供給会社を替えて透過率を測定したところ、或る会社のもので少し高い透過率が得られた。これは品質の一様性に依るものと考えられる。イ)次に製作の一段階で溶媒としてメチルアルコールを使用してきたが、それをジメチルホルムアミドに替えることで、大幅な透過率の向上が見られた。・この二点の改良で屈折率1.05で世界最高の透過率を有する疎水化されたシリカエアロゲルを製作出来る方法が見つかった。今年度は特に1.011.06の全ての屈折率の範囲でこれまで以上の透過率を得る為の薬品の調合比の検討を行い、かなりの改善が見られた。2)に関しての成果昨年度はシリカエアロゲルの表面にNPDと呼ばれる波長変換剤を蒸着したものを製作した。しかし、蒸着した波長変換剤の量が少なく、顕著な効果が見られなかった。今年度は超臨界乾燥まえのシリカアルコゲルにPMP、PPO (DPO),POPOPなどの波長変換剤を溶かし込んで添付することを試みた。しかし、波長変換剤は超臨界乾燥でそのほとんどが抽出されてしまい、期待通りには紫外光が可視光に変換されなかった。やはり、何らかの化学反応で波長変換剤をシリカエアロゲルに添付する方法を考えなければならないと思われる。本研究は屈折率1.05で高い透過率を有するシリカエアロゲルを開発し粒子識別能力を改善することを目的としており、以下の開発項目が揚げられる。平成14年度において上記の目的に対し、以下の実績を挙げることが出来た。2)に関しての成果ア)化学的に波長変換剤を修飾するためには、波長変換剤を折り込みシリカエアロゲルの酸化珪素に付いている水酸基と巧妙に置換する薬品を製作する必要がある。しかし、それは容易なことでは無く、今年度はシリカエアロゲルの表面にNPDと呼ばれる波長変換剤を蒸着したものを製作した。現在その性能を評価中である。イ)波長変換剤を修飾出来る薬品を製作出来る会社が年度末に見つかった。・来年度に波長変換剤を修飾したシリカエアロゲルを製作出来る可能性が大きくなった。

しかし、蒸着した波長変換剤の量が少なく、顕著な効果が見られなかった。今年度は超臨界乾燥まえのシリカアルコゲルにPMP、PPO (DPO),POPOPなどの波長変換剤を溶かし込んで添付することを試みた。しかし、波長変換剤は超臨界乾燥でそのほとんどが抽出されてしまい、期待通りには紫外光が可視光に変換されなかった。やはり、何らかの化学反応で波長変換剤をシリカエアロゲルに添付する方法を考えなければならないと思われる。
超ダイナミックレンジ高速ナノ粒子分級技術の開発と環境ナノ粒子動態解析への応用

大気中環境ナノ粒子の特性や発生源情報を変質が少ない状態で評価できるツールである慣性フィルタ技術をベースにして、その高精度化,高速化,耐粉塵負荷特性向上を目指した技術開発と応用を行った。分級径が接近した前段インパクタとメッシュ積層慣性フィルタを組み合わせたシングルノズル構造複合型慣性フィルタを試作し,シャープな分級と低圧損を実現できることを示した。また,これをマルチノズル化することで大流量化可能なことを示した。さらに、耐粉塵特性を向上させるためマルチサイクロンと組み合わせたPM0.13分級ユニットを携帯型エアサンプラ用に試作して,環境ナノ粒子中の化学成分の時間変動評価を行った。1.マルチノズル慣性フィルタの基礎特性の検討:シングルノズル積層メッシュ慣性フィルタを用いて,メッシュの種類や積層枚数,ろ過速度などをパラメータとして,粒子分級特性と圧力損失を評価し,ナノ粒子を低圧損かつシャープな分級特性で分級するための最適条件を検討した。ろ過理論に基づく既存モデル式でフィルタ特性の概要を設計し,分級特性を評価した結果,積層メッシュ慣性フィルタの跳ね返りの影響が予想以上に大きかったため,下記前段分級装置と慣性フィルタの分級性能を複合した形で再設計と調整を行った。2.粉塵負荷抑制機構の検討:メッシュ積層慣性フィルタ前段に,粉塵負荷・粒子飛散抑制用の分級装置を検討した。SUS繊維層慣性フィルタ,マルチノズル・バーチャルインパクター,インパクター,サイクロンなどの候補からサイクロンとインパクターの組み合わせを選択し,理論・実験の両面から検討した。1の結果から,分級径と捕集効率曲線が接近した慣性フィルタとインパクターを複合することで,圧力損失低減、分級特性の向上,粗大粒子の跳ね返りを抑制を同時に実現できることを示した。3.装置設計・試作:検討結果に基づき,市販エアーサンプラー用にスケールアップした複合型マルチノズルメッシュ積層型慣性フィルタを設計・試作し、実用上十分な性能を実現した。4.環境ナノ粒子の高時間解像度評価のための予備フィールド調査:3で試作した装置による各種環境(国内一般環境,道路端,作業環境,途上国都市部等)でのフィールド試験を開始した。5.ナノ粒子製造プロセスへの適用のための予備調査:実験プロセスで生成されたナノ粒子高速生成プロセスを対象として,一次粒子の粒子径分布,凝集体を含む気中での粒子径分布,粒子濃度などの基礎データを既存の生成装置で評価した。研究実績の概要に記した5項目は研究計画書・交付申請書と実施内容がほぼ完全に一致し,ほぼ予定通りに進展している。基礎実験の過程で慣性フィルタの跳ね返りの問題が予想より大きかったことが判明したが,これをきっかけにインパクターと慣性フィルタとの複合分級の着想を得て,従来の慣性フィルタよりも分級性能・圧力損失を当初の予想より改善する方向性を確認することができた。上記の事情を総合し「おおむね順調に進展している」と判断した。本研究は,大流量のナノ粒子分級装置を新たに開発し,これと粉塵負荷への対応技術を効果的に組み合わせて,最大1000 L/min,最大g/m3オーダの大流量・高粉塵負荷への対応を達成し,環境ナノ粒子動態解析から製造プロセスに適用できる「超ダイナミックレンジ・高速ナノ粒子分級技術」の開発を目指したものである。気中ナノ粒子分離技術の大流量化・高速化を進めるうえで,本研究のナノ粒子分離基本技術である「慣性フィルタ」の弱点,すなわち分級用繊維上での300nm超域の粗粒反発による分級性能低下の解決は必須である。本研究では,慣性フィルタとの分級径差が100150nmと接近した従来型慣性分離装置であるインパクタと慣性フィルタを組み合わせることで,圧損と粒子反発抑制を抑制すると同時にシャープな分級特性を実現する「ハイブリッド慣性フィルタ」を提案し,その有用性を実証した(雑誌論文1,学会発表2)。さらに,高粉塵濃度下の凝集体・粗粒子の排除がダイナミックレンジ化・高速化を実現したうえで「複合型慣性フィルタ」を大流量化する方法としてマルチサイクロン(分級径1mm)とマルチノズル化した複合型慣性フィルタで構成されるユニットを開発し,その分離特性(分離径0.10-0.13mm,シャープネス),処理能力(携帯用400L/min)の妥当性を証明した(雑誌論文2)。試作ユニットを装着したサンプラを用いて道路トンネル内で2時間毎のナノ粒子捕集を行い,様々な時間オーダのナノ粒子成分変動データを世界で初めて示した(学会発表2)。以後,さらなる大流量化(設置用1000L/min)のための設計・試作を進めるだけでなく,タイ・バンコクでのナノ粒子フィールドデータを蓄積し,国際学会発表・雑誌論文投稿準備中である。

上記のとおり,ほぼ予定通りに進捗しているため,2年目で予定している1.装置開発・改良,2.環境ナノ粒子の時間変動特性と発生源影響の考察,3.ナノ粒子製造プロセスへの適用の可能性の検討,4.総括を進める。環境動態解析,エアロゾル工学本研究で実施した予備フィールド観測のための消耗品の調達が予定からずれたため,残額が発生した。上記の理由で予備フィールド観測の予定をずらしたが,消耗品が必要なので,その費用に充てる
口腔顔面領域の疼痛と自律神経機能との関連

本研究はこれまでほとんど明らかにされていないヒトにおける口腔顔面領域の疼痛と自律神経機能との関連を検討したものである.これまで本研究費の補助により行った研究の概要は,以下の通りである.1)交感神経の緊張が顔面皮膚血流および蝸牛神経機能に及ぼす影響(1999)を検討し,交感神経の緊張により顔面皮膚では血流変化は認められないものの,蝸牛神経機能に影響を及ぼすことを明らかにした.2)自律神経症状を含む多彩な身体症状を訴えた茎状突起過長症の1症例の自律神経症状の検討を行い(1999),治療により自律神経症状や耳鳴の改善を報告した.3)口腔顔面痛に関わる中枢神経系の可塑性と持続性疼痛の要約を行い,これまでに基礎医学で明らかにされた自律神経反射に関連すると考えられる解剖学的領域を示した(2000).4)体性自律神経反射として知られている交感神経皮膚血管反応を顔面に応用し,手と顔面における反射様相が異なることを示した(2000).5)さらに手指の冷刺激により誘発される交感神経の緊張が耳鳴や頭痛などに関わる頭蓋内の血管の血流変化を引き起こす可能性を示した(2001).6)顔面血流画像化装置は九州工業大学の協力を得てプロトタイプが完成し,レーザードップラー血流計ならびにサーモグラフィーとの比較検討を行っており,これまで局所的血流変化や温度変化から推定していた組織血流の変化を非侵襲で直接測定できる可能性が示唆されている(未発表).これまでの知見は,頭蓋内を含む口腔顔面領域の体性自律神経反射を指標とすれば,自律神経機能とくに交感神経が関わるとされる口腔顔面痛のメカニズムの解明と診断,評価法の確立への大きな足ががりとなった.本研究補助金交付を受け,関係諸機関に対し深謝する.1.交感神経の緊張が顔面皮膚血流および蝸牛神経機能へ及ぼす影響顎機能障害を有する患者の多くに耳鳴や眩暈といった内耳障害が発現することが多くの研究者により報告されているが,このような患者では耳科における検査によっても原因不明のことが多く顎機能障害に随伴する内耳障害発現のメカニズムは現在でも明らかにされていない.最近,内耳血管系の三叉神経支配の初めての詳細な記述がされた.これによると,三叉神経が交感神経と協調し内耳血管緊張に重要な役割を演じており,三叉神経節の異常投射が内耳血管系に影響を及ぼし耳鳴や眩暈,頭痛などの発生に大きく関与していることを強く示唆している.このような背景を踏まえ,われわれは,自律神経検査法として用いられている交感神経皮膚血管反応と蝸牛機能検査を指標として,TMDや口腔顔面痛を有する患者の一症状として認められる内耳障害発現のメカニズムの一端を明らかにする目的で,手の冷刺激により交感神経の緊張を誘発した際の顔面皮膚血流および蝸牛機能の測定を行い,交感神経の緊張が顔面皮膚血流および蝸牛機能へ及ぼす影響を明らかにした.交感神経が関与した疼痛の診断や評価に皮膚血流や皮膚表面温度(間接的な血流の評価として)の測定などが用いられているが,顎関節症や口腔顔面痛(TMD/OFP)の評価にも有用であることが示唆されている.われわれは,疼痛により変化すると考えられる粘膜や皮膚の血流を指標としたTMD/OFPを有する患者の評価法の確立を目指し、その基礎的研究として顔面と手指における交感神経皮膚血管反応を記録,検討し,顔面と手指では皮膚血管運動反射が異なることを明らかにした.本研究はこれまでほとんど明らかにされていないヒトにおける口腔顔面領域の疼痛と自律神経機能との関連を検討したものである.これまで本研究費の補助により行った研究の概要は,以下の通りである.1)交感神経の緊張が顔面皮膚血流および蝸牛神経機能に及ぼす影響(1999)を検討し,交感神経の緊張により顔面皮膚では血流変化は認められないものの,蝸牛神経機能に影響を及ぼすことを明らかにした.2)自律神経症状を含む多彩な身体症状を訴えた茎状突起過長症の1症例の自律神経症状の検討を行い(1999),治療により自律神経症状や耳鳴の改善を報告した.3)口腔顔面痛に関わる中枢神経系の可塑性と持続性疼痛の要約を行い,これまでに基礎医学で明らかにされた自律神経反射に関連すると考えられる解剖学的領域を示した(2000).4)体性自律神経反射として知られている交感神経皮膚血管反応を顔面に応用し,手と顔面における反射様相が異なることを示した(2000).5)さらに手指の冷刺激により誘発される交感神経の緊張が耳鳴や頭痛などに関わる頭蓋内の血管の血流変化を引き起こす可能性を示した(2001).6)顔面血流画像化装置は九州工業大学の協力を得てプロトタイプが完成し,レーザードップラー血流計ならびにサーモグラフィーとの比較検討を行っており,これまで局所的血流変化や温度変化から推定していた組織血流の変化を非侵襲で直接測定できる可能性が示唆されている(未発表).これまでの知見は,頭蓋内を含む口腔顔面領域の体性自律神経反射を指標とすれば,自律神経機能とくに交感神経が関わるとされる口腔顔面痛のメカニズムの解明と診断,評価法の確立への大きな足ががりとなった.本研究補助金交付を受け,関係諸機関に対し深謝する.
自己免疫疾患アレルギー疾患におけるTh1細胞特異的転写因子Txkの役割と治療応用

ヒトヘルパーT細胞の分化とTxkの発現との関連を検討した。各種サイトカインがTxk発現に与える影響をJurkat細胞を用いて調べた。Th1型細胞の分化に関与するIL-12、IL-18、IFN-γ、およびTh2型サイトカインであるIL-4、IL-10、IL-13と共に培養した。Jurkat細胞にIL-12,IFN-γ,IL-18を加わえるとTxkの発現は増加し、IL-4,IL-13を添加するとTxk発現は減少した。Txkプロモータールシフエラーゼプラスミドを作成し、これをJurkat細胞に導入しその発現調節機構を解析した。Txkプロモーター領域にはSTAT-4やSTAT-6の結合領域が複数存在し、それらが上記のサイトカイン刺激に反応して、Txk遺伝子転写をポジティブ・ネガティブに調節することが示された即ちTxkはヘルパーT前駆細胞がTh1細胞に分化するのに伴い発現され、Th1/T1、2型細胞の分化誘導はTxk遺伝子転写、蛋白発現と並行した。Th2細胞機能過剰が病態形成に関わる気管支喘息、花粉症およびアトピー性皮膚炎ではTxk発現が低下していた。Txk発現を増強させることで上記疾患のサイトカインバランスの異常や免疫異常を改善できる可能性がある。そこで正常マウスにtxk発現ベクターを投与しその影響を観察した。txk投与ではコントロールベクター投与に比べて脾細胞によるIFN-γ産生は明らかに亢進した。さらに血中のIgEを減少させることが可能であった。この成績はtxk遺伝子投与がin vivoにおいてもTh1細胞を誘導し、IgE減少をもたらすことから、txk遺伝子治療の可能性を示している。Th1細胞分化とTxk発現の関連を知る目的で各種サイトカインがTxk発現に与える影響を調べた。Jurkat細胞と末梢血T細胞をTh1型細胞の分化に関与するIL-12、IL-18、IFN-γ、およびTh2型サイトカインであるIL-4、IL-10、IL-13と共に培養した。T細胞にIL-12,IFN-γ,IL-18を加わえるとTxkの発現は増加した。IL-4,IL-13を添加するとTxk発現は減少した。Txkプロモータールシフェラーゼプラスミドを作成し、これをJurkat細胞に導入しその発現調節機構を解析した。Txkプロモーター領域にはSTAT-4やSTAT-6の結合領域が複数存在しそれらが上記のサイトカイン刺激に反応して、Txk遺伝子転写をポジティブ・ネガティブにその調節に働くことが示された。即ちTxkはヘルパーT前駆細胞がTh1細胞に分化するのに伴い発現され、Th1/Th2型細胞の分化誘導はTxk遺伝子転写、蛋白発現と並行した。Th2疾患である気管支喘息、花粉症およびアトピー性皮膚炎ではTxk発現が低下していた。一方、関節リウマチ滑膜浸潤リンパ球においてTxkが発現しており、IFN-γの発現と並行して認められた。アレルギー性疾患ではTh2細胞の機能過剰とTh1細胞機能の低下が、関節リウマチではTh1細胞機能亢進が知られており、これらの成績はTxkの発現が各種病態と関与することが示された。Txk発現を調節することで上記疾患のサイトカインバランスの異常や免疫異常を改善できる可能性がある。この成績はtxk遺伝子投与がin vivoにおいてもTh1細胞を誘導できることを示しtxk遺伝子治療の可能性を示している。Th1型細胞の分化に関与するIL-12、IL-18、IFN-γ、およびTh2型サイトカインであるIL

-4、IL-10、IL-13と共に培養した。Jurkat細胞にIL-12,IFN-γ,IL-18を加わえるとTxkの発現は増加し、IL-4,IL-13を添加するとTxk発現は減少した。Txkプロモータールシフェラーゼプラスミドを作成し、これをJurkat細胞に導入しその発現調節機構を解析した。Txkプロモーター領域にはSTAT-4やSTAT-6の結合領域が複数存在し、それらが上記のサイトカイン刺激に反応して、Txk遺伝子転写をポジティブ・ネガティブに調節することが示された。即ちTxkはヘルパーT前駆細胞がTh1細胞に分化するのに伴い発現され、Th1/Th2型細胞の分化誘導はTxk遺伝子転写、蛋白発現と並行した。Th2細胞機能過剰が病態形成に関わる気管支喘息、花粉症およびアトピー性皮膚炎ではTxk発現が低下していた。Txk発現を増強させることで上記疾患のサイトカインバランスの異常や免疫異常を改善できる可能性がある。そこで正常マウスにtxk発現ベクターを投与しその影響を観察した。txk投与ではコントロールベクター投与に比べて脾細胞によるIFN-γ産生は明らかに亢進した。さらに血中のIgEを減少させることが可能であった。この成績はtxk遺伝子投与がin vivoにおいてもTh1細胞を誘導し、IgE減少をもたらすことから、txk遺伝子治療の可能性を示している。
北海道南部・北限地帯のブナ二次林の成長と林分構造の変化

研究実施計画にしたがって行なわれた調査結果をまとめると次のとおりである。1956年に皆伐され,その後更新したブナ二次林について1967年試験地-1,-2(各0.1ha)を設定し,1981,1986と今回の4回調査した。ha当り本数は試-1,試-2の順で9,120本,7,080本(1981)を最大とし,今回は6,150本,5,330本と減少した。ha当たり材積はそれぞれ179,221m^3であって,年平均成長量は4.6m^3,4.9m^3,年平均成長率は2.6%,2.2%であった。樹種別構成比でブナは本数比,林積比の順で1967年75%,78%が,今回80%,80%と増加した。ha当り本数が減少するなかで,ブナの構成比が高くなる傾向を示している。1973年若干の母樹を残して伐採されたブナ天然林に,天然更新補助作業として地表掻起しを行ない,1979年に設定されたブナ天然更新試験地の調査結果を次に示す。試-1はブルドーザによりチシマザサ等地表植生が除かれた箇所,試-2,試-3はササ等地表植生と地下茎を含む表土が除去された箇所,誠-4は窪地に表土等を寄せ集め,盛土状にした箇所,試-5は1971年1976年まで地表植生の刈払を行った箇所である。1992年ササのm^2当り本数は試-1-5の順で64,24,30,88,81本であり,ブナの本数は1,19,20,4,0本であった。ブナとササのm^2当り本数の相関は1984年γ=-0.9195で有意となり,以後有意な相関がつづき,1992年もγ=-0.9136と5%水準で有意であった。またm^2当りササの稈長の総合計とブナの樹高の総合計の相関は1985年γ=-0.9096と有意であり,以後有意な相関がつづき,1992年γ=-0.8784と5%水準で有意であった。このことは地表掻起も後ササの発生本数の多い箇所はブナの発生本数が少ないことを示し,同様ササの稈長の総合計の大きい個所はブナの樹高の総合計は小さいことを示している。ちなみにブナの最大樹高は370cmであった。
中国東北地域の寒冷地住宅・住様式の調査研究-日中北方住文化・住宅計画理論比較検証

3年間にわたり中国側め大きな協力にりこれまで十分にとらえられていなかった中国東北地方の特色ある住宅・住様式の実態を詳細に調査する機会があたえられ、北方の気候風土と密接に結びついた住様式の特性とその構造原理を明らかにするとともに、近年の変容の実態とそのメカニズムを検証することができた。調査は初年度の2000年に遼寧省大連市、2年目に黒竜江省ハルビン市、そして最終年度の3年目に遼寧省の省都藩陽市を選定し、それぞれその地域の代表的な農村住宅と都市部の一般的な高層集合住宅を対象にして住み方や居住意向を知るための居住実態調査を行った。2年目のハルピン調査では夏冬の生活の様子を見るために年内に2回にわたって調査を行った。それによると中郷東北部の農村にはカンと呼ばれる独特の暖房方式が発達していること、カンを中心として特有の集いの生活様式が営まれていること、またカンのある部屋では多目的で集約的な生活が展開していること、カンは床上の清浄空間としての意味が大きいことなど、北方型住様式の特徴を十分に兼ね備えているのである。また北に行くほど部屋が小さくなる分それだけカンの部屋容積に対する比率は高くなるなど、特徴的な地域性のあることが分かっている。しかし新しい住宅でもまったくカンをなくしてしまう家はない。単に暖房装置というだけではないカンの特性が評価されているのである。また都市部の集合住宅においてはカンはないが、カンのもっている特性を受け継いだベッドを中心にして非常にユニークな生活様式が営まれていることも明らかになっている。総じて中国東北地方の住様式は寒冷な気候風土条件と密接に結び付いたものであり、近代化される過程で変質を受けながらもその原理はしっかりと受け継がれていることが判明している。日本の北方地域の住様式ともある意味で共通した性格がある。本研究は日本側3大学、中国側4大学の共同体制で実施された。貴重な研究成果が多大に得られたのと合わせて、密接な研究交流による成果も大きなものがある。本年は中国大連市において2度の住宅実態調査(住宅・住様式予備調査6月、住宅・住様式本調査12月)を行い、以下の内容の調査研究成果が得られた。(1)大連市郊外の金州区および旅順市郊外において、中国東北地域の典型的な農村戸建て住宅を計10戸ほど選定し、住宅の間取り・敷地図面実測、住まい方記録、居住者ヒヤリング等の住宅・住様式実態調査を実施した。これにより、伝統的な中国東北部の住まい方の実態、および近代住居における伝統的住様式の継承・変質の状況等、地域生活と住様式の意味、伝統住居と近代住居の関係を考えるうえで貴重な資料が得られた。(2)中国東北地域に典型的に見られる暖房方式の「かん(かん)」について、その形態及び使われ方を詳細に調査した。その結果「かん」は、伝統住居のみならず近代住居にも継承されていること、ただしその場合にはさまざまな住宅・設備・生活状況の変化要因により多くのヴァリエーションを生じていること、その一方でまったく「かん」を廃して別の暖房方式と就寝形態を採用している住宅も多いこと、ただしその場合でも「かん」のなごりをどこかに止めている家が少なくないことなどが明らかになった。(3)大連市内において、都市住宅の典型である中高層集合住宅を対象に、敷地実測を除いて戸建ての場合とおおむね同様の住宅・住まい方実態調査を実施した。対象住戸数は約20戸。