hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
充填スクッテルダイト構造中の電子,フォノン伝導機構

系化合物はこれまでの半導体の常識を超えて、巨大なキャリア移動度とアモルファス並みのフォノン散乱頻度を兼ね備えているため、次世代の高性能熱電半導体として有望である。本研究の目的は充填スクッテルダイト構造を制御し、電子、フォノンの伝導機構についての基本的な知見を得るとともに、熱起電力、電気伝導度、熱伝導度を改善し、所望の熱電半導体を設計する指針を得ることである。具体的には、本年度は昨年度に引き続き、先ず片ロール法による液体急冷法によって、B、Ni、Co等を種々の割合で添加したRFe_4Sb_<12>系化合物リボンを作製した。次に、電気伝導度、熱伝導度等の熱電気的特性の測定、並びにX線回折、電子顕微鏡EDX分析、電子顕微鏡高分解能観察等を行った。その結果、電子、フォノンの伝導機構の解明等に必要な幾つかの知見を得た。その主なものは次の通り。充填スクッテルダイト構造の構成元素、希土類元素の充填率を、添加元素の種類、添加量や価電子数の制御により広い範囲で変えることができる。格子定数、アンチモンリングの形状、半導体の極性、原子間結合力の性格、熱起電力、電気伝導度ま希土類元素の充填率、添加元素の種類、量により複雑に変化する。クリーンなエネルギーの開発と安定供給、マイクロ化技術に必要な熱電的制御技術の開発等、今日の重要な課題の解決のために、熱電変換効率の優れた熱電半導体の開発が強く望まれている。中でも、充填スクッテルダイト構造を持つ半導体はトップクラスの巨大なキャリア移動度とアモルファス並みのフォノン散乱頻度を兼ね備えているため、次世代の熱電半導体の有力候補であり、研究開発が強く期待されている。本研究の目的は、希土類元素-遷移元素-アンチモン系において、充填スクッテルダイト構造の形成条件を明らかにし、構造の詳細と形成条件との関係を明らかにすること、そうして、充填スクッテルダイト構造中の電子、フォノンの伝導に関する基本的な知見を得、電気伝導度と熱伝導度を制御して所望の熱電半導体を設計するのに役立てることである。具体的には、本研究では先ず、セリウム、ランタン等の希土類元素、鉄、ニッケル、コバルト等の遷移元素、アンチモンを種々の組成に秤量し、高周波溶解およびスピンキャストと熱処理を施すことによって、充填スクッテルダイト構造を作製した。続いて、電気伝導度、熱伝導度、ゼーベック係数等の熱電特性の測定、X線回折実験、電子顕微鏡EDX分析、電子顕微鏡観察等を行った。本研究においてこれら実験と解析により得られた主な結果は次の通りである。充填スクッテルダイト構造は、充填率の増加に伴って共有結合から金属結合の性格を帯びるようになり、一定の電子密度の範囲内で形成する。充填スクッテルダイト構造の格子のサイズは主に充填率に依存し、充填率は成分組成の制御によって可変である。アンチモンのつくる四角形のリングは充填率の増加によって正方形に近づく。これら構造的変化に呼応して、電子、フォノン伝導の挙動が異なり、熱電的性質が複雑に変化する。
豪雪地域の高齢者が自立した栄養・食生活行動を維持するためのサポートシステムの構築

豪雪地域の高齢者1,140名を対象に無記名の郵送調査を行い、570名の結果を分析した。食品摂取の多様性得点は3点以下が55.4%だった。食品別では「ほとんど毎日摂取する」割合が少なかったのは、海藻類、肉類等であった。次いで、住民代表者と専門職にグループ・インタビューを実施した結果、高齢者が栄養・食生活行動を維持する上での課題として、「主体的に買い物ができる手段の確保」「食事サービスのための支援者の確保」等、5つのカテゴリーが抽出された。今後は、高齢者が自ら買い物に行って食材を選ぶことができる買い物送迎サービスと、集まって食事が摂れるような場づくりや食事づくりの支援者の確保が必要である。豪雪地域における高齢者が自立して栄養・食生活行動を維持していけるためのサポートシステムを検討していく一資料とするために,豪雪地域における高齢者の栄養・食生活行動とそれに関連する要因を明らかにすることを目的として,A市豪雪地域の高齢者1142人を対象に,調査票による郵送調査を行った.その結果,調査票の回収数は695件(回収率60.9%),有効回答数623件(有効回答率54.6%)であった.回答者の平均年齢は75.7(SD6.91)歳,性別は男性270人(43.3%),女性353人(56.7%),家族構成は夫婦のみが39.3%と最も多く,次いで2世代世帯32.2%で,一人暮らしは10.3%であった.食品摂取の多様性には,生鮮食料品を自給自足していること,食事のバランスがとれていると思うこと,健康だと感じていること,買物手段がバスや徒歩であることなどが関連しており,食品摂取の多様性と精神自立度には弱い相関がみられた.冬期間の買物の困難感がある人は,一人暮らし,後期高齢者,健康でないと感じている人,食事バランスがとれていないと思う人,主に食事作りをしていない人に多かった(p<0.05).計画通り,平成27年度はアンケート調査を実施した.平成28年2月に実施した豪雪地域の高齢者の調査について、食品摂取多様性得点に関連する要因を分析するとともに、地区別に食生活を分析した。食品摂取多様性と生活状況との関連では、全体としては「食事を作る」,「おかずのおすそわけ」が、女性では「食料品の買物」が関連していた。また、食品摂取多様性と健康状態との関連では、全体としては「健康度自己評価」、「精神的自立」が、女性では「年齢」、「精神的自立」が関連していた。本調査の対象者は先行研究と比べて食品摂取の多様性得点が低く、低栄養予備軍が潜在化していることも考えられ、低栄養の予防のためにも毎日摂取する割合の少なかった食品を意識的に摂るよう働きかけていく必要がある。また、おすそわけなど、地域住民同士の助け合いができるシステムが継続される支援が必要であるとともに、買い物支援の整備は重要な課題であると考える。市街地と中山間地の比較では、食料品の買物手段では、スーパーで買い物をする人が市街地のほうが多く、中山間地では移動販売の利用が15.4%であった。また食料品の買物方法は、市街地では車運転45.3%に次いで自転車17.3%、徒歩16.0%で、中山間地では車運転60.3%、家族の車22.1%であった。野菜のおすそ分けをしている人は中山間地で多かった。食品摂取の多様性は、3点以下の人が市街地では44.7%、中山間地では57.1%で、中山間地で3点以下の人が多かった。食品別では魚介類を毎日食べる人の割合が市街地で多かった。中山間地では自転車や徒歩で行けるスーパーがなく、生鮮食品の買い物が不便なことも影響しているのではないかと考える。今後ますます高齢化が進むと思われる中山間地では、車で買い物ができなくなるとさらに食品摂取の多様性得点が下がることも推察される。魚介類など動物性たんぱく質が毎日摂取できるような支援が必要であると考える。分析が遅れたため、当初予定していたインタビューを実施できなかった。A県豪雪間地域の豪雪地域における高齢者の食生活の実態を明らかにすることを目的とし、平成28年2月に65歳以上のB市の豪雪地域9地区の地域在住の高齢者1,140名を対象に無記名による調査票により郵送調査を行った。属性と食品摂取多様性に欠損のない570名を分析対象とした。食品摂取の多様性得点は平均3.5(SD2.27)点であり、3点以下が316人(55.4%)だった食品摂取多様性と生活状況との関連では、全体としては「食事を作る」、「おかずのおすそわけ」が、女性では「食料品の買物」が関連していた。次に、平成30年2月に上記調査で食品摂取の多様性得点が低かったB県C地域の住民代表者と専門職に高齢者の栄養・食生活行動の現状と課題についてグループ・インタビューを実施した。高齢者の栄養・食生活行動の現状として、「食料品の買い物が不便」「移動販売を上手く活用」「「家族や近所の人による食料品の調達」「冬期間にむけた食料品の備蓄」「高齢になると食事内容が簡素化」等の8つのカテゴリーが抽出された。

また、高齢者が栄養・食生活行動を維持する上での課題として、「主体的に買い物ができる手段の確保」「食事サービスのための支援者の確保」等の5つのカテゴリーが抽出された。今後は高齢者が自ら買い物に行って自分で食材を選んで買い物ができるような買い物送迎サービスを具体的に検討し、実現していく必要があると考える。さらに、多様な食品摂取ができるようこれまでの近隣による支え合いを維持していくこととあわせて、集まって食事が摂れるような場づくりや食事づくりの支援者の確保を地域内外の両方から検討していくことが必要である。豪雪地域の高齢者1,140名を対象に無記名の郵送調査を行い、570名の結果を分析した。食品摂取の多様性得点は3点以下が55.4%だった。食品別では「ほとんど毎日摂取する」割合が少なかったのは、海藻類、肉類等であった。次いで、住民代表者と専門職にグループ・インタビューを実施した結果、高齢者が栄養・食生活行動を維持する上での課題として、「主体的に買い物ができる手段の確保」「食事サービスのための支援者の確保」等、5つのカテゴリーが抽出された。今後は、高齢者が自ら買い物に行って食材を選ぶことができる買い物送迎サービスと、集まって食事が摂れるような場づくりや食事づくりの支援者の確保が必要である。次年度は調査結果を分析するとともに,その結果をもとにいくつかの地区で地域住民,食生活改善推進員,地域包括支援センター職員,栄養士,地区担当保健師等を対象にグループインタビューを行って,地域の高齢者が自立して栄養・食生活行動を維持していけるためのサポートシステムを検討していくいく予定である.中山間地8地区の中でも食品摂取の多様性得点が3点以下の人の割合が65%を超えていた2地区を中心として、2地区を担当する保健師、栄養士、地域包括支援センター職員、地域住民(食生活改善推進委員.老人クラブ等の役員)等を対象にグループインタビューをおこない、に豪雪地域の高齢者が自立して栄養・食生活行動を維持するためのサポートシステムを検討していく。地域看護27年度末にアンケート調査を実施したため,請求が次年度に回った軽費がるため.当初の予算より、住民基本台帳の写し代などの費用がかかってはいるが、グループインタビューを今年度から実施予定であったが、計画が遅れたため、その分が次年度にまわることになったため。28年度の経費で,今年度実施した調査のデータ収集にかかった費用と調査入力にかかる費用を使用予定である.またそれと合わせて次年度はグループインタビューでのテープ起こしや謝金等を使用予定である.次年度は、グループインタビューを計画に沿って実施していくとともに、7月にサンフランシスコで行われる国際老年学会でこれまでの成果を発表予定である。グループインタビューでは、通信費、録音お越し代、対象者謝礼、会場費代等が必要となる予定である。また成果発表のための旅費の使用を予定している。
海洋漂流マイクロプラスチック削減を目指す海洋環境時限分解性高分子材料創製

海洋中での時限分解生分解性高分子材料の創製:前年度までの研究結果、および今までの我々の知見から得られた海洋環境中では生分解性が不活性な(PESu)を基材として用いて、芽胞形成菌種を利用することにより、その表層の微生物叢を積極的に制御し、海洋環境中での時限分解可能な材料を作成した。本材料は,インタクトな状態では安定であり,傷がついて初めて分解が始まる次元分解生分解性プラスチックである。これとは別に,PESuにある種のバイオトリガー(有機化合物)を組み込むことにより,海洋生分解性の付与に成功した。これらのバイオトリガーは,海洋中で基材の高分子上に,特異的なバイオフィルムを形成させることを,次世代シークエンサーを用いたメタゲノム解析により明らかにした。これらの結果より,バイオトリガーは,ある種の微生物を高分子上に誘引する効果を有することを明らかにした。このバイオトリガーは,低分子化合物,中分子化合物,または高分子化合物いずれでも効果があり,さらに天然物系,化学合成系のいずれでも効果的な物質が存在することが示唆された。一方,ポリ乳酸を基材とした場合は,海中において,ほとんどバイオフィルムは形成されなかった。また、非生分解性のポリエチレンやPET,なども定量的ポリメラーゼチェインリアクション法での解析から,ポリ乳酸と同程度の非常に低濃度のバイオフィルムの形成しか見られなかった。このことから,生分解性高分子やバイオトリガーには,微生物を集積する効果があることがわかった。海洋中での生分解性高分子分解機構を明らかにするために、各種高分子材料を用いて、表面の微生物叢解析、及び高分子の分解過程を詳しく調べた。ポリヒドロキシブタン酸(P(3HB))、その共重合体、ポリカプロラクトン(PCL),ポリエチレンスクシナート(PESu)、ポリ乳酸(PLA)、その他複数の汎用性高分子をフィルム状に成形し、海水中で保温した。その後、バイオフィルム形成量、重量減少量を確認したところ、明らかな差異が見られた。また、表面分解過程を走査型電子顕微鏡で確認したところ、分解したものに関しては、表面構造が大きく変化していることがわかった。また、バイオフィルムに関しては、次世代シークエンサーにより、叢解析し、さらに各フィルム上に形成された細菌叢の近似性を統計的手法を用いて解析した。その結果、分解の有無により、細菌叢構造が大きく異なることを見出した。また。真核生物と原核生物の存在を定量PCR法を用いて調べたところ。真核生物は原核生物と比較して、海水中では極端に少ないことがわかった。また、P(3HB)及びPCL分解微生物を海洋から複数単離した。P(3HB)分解微生物としては、ガンマプロテオバクテリア、放線菌が多く見られた。また、PCL分解菌は現在までに海洋からの単離例は限られていたが、今回はガンマプロテオバクテリアに含まれる種が分解細菌として単離された。この株は、炭素源の種類の違いにより、複数種類のPCL分解酵素を分泌生産することがザイモグラム解析により明らかになった。実験は計画通りに進んでいる。いくつかの新しい知見も得られている。海洋中からの各種生分解性高分子分解菌のスクリーニング:引き続き、分解菌のスクリーニングおよび菌の同定を行った。海洋性生分解性高分子分解菌の分解酵素遺伝子クローニング:P(3HB)およびPCLを分解する海洋性細菌の分解酵素遺伝子のクローニングを検討した。P(3HB)分解酵素は,遺伝子構造解析より海洋性の典型的な分解酵素のホモログであることがわかった。分解細菌種を同定にしたところ,海洋性放線菌で今まで報告例がないものであることが判明した。また,併せて汽水域からもP(3HB)分解細菌を単離したところ,海洋性と陸生性の両方の特徴を有する放線菌を単離した。本菌は,低い縁濃度から海洋塩濃度までで,高い増殖速度を示した。海洋環境中での高分子フィルム表面状で形成されるバイオフィルム菌叢構造解析を行い,その類似度の有意性をPERMANOVA (PERMUTATIONAL MURTIVARIATE ANALYSIS OF VARIANCE)で判定したところ,P(3HB)グループ,その他の生分解性高分子グループ,非生分解性高分子グループが存在することがわかった。各種高分子フィルム状に形成されたバイオフィルムのメタゲノムから得られた情報より,KEGGデータベースを用いて機能解析したところ,非分解性高分子フィルム上で,加水分解酵素群の増加が確認された。一方で,生分解性高分子上においては,海洋の浮遊微生物群と比較してそれほど大きな変化は見られなかった。一昨年度,ずれ込んだメタゲノム解析は,昨年度には終えることができ、解析するこことができた。また、これらのデータにもとづき、多様性解析や機能解析なども併せて行い、バイオフィルムの構造のみならず性質も推定することに成功した。

これらのバイオトリガーは,海洋中で基材の高分子上に,特異的なバイオフィルムを形成させることを,次世代シークエンサーを用いたメタゲノム解析により明らかにした。これらの結果より,バイオトリガーは,ある種の微生物を高分子上に誘引する効果を有することを明らかにした。このバイオトリガーは,低分子化合物,中分子化合物,または高分子化合物いずれでも効果があり,さらに天然物系,化学合成系のいずれでも効果的な物質が存在することが示唆された。一方,ポリ乳酸を基材とした場合は,海中において,ほとんどバイオフィルムは形成されなかった。また、非生分解性のポリエチレンやPET,なども定量的ポリメラーゼチェインリアクション法での解析から,ポリ乳酸と同程度の非常に低濃度のバイオフィルムの形成しか見られなかった。このことから,生分解性高分子やバイオトリガーには,微生物を集積する効果があることがわかった。引き続き、海洋より単離微生物の同定及び、海洋細菌のポリエステル分解酵素遺伝子のクローニングを行う。さらに、バイオフィルム叢構造を解析を続け、海洋中での分解酵素遺伝子発現機構を解明する。海洋中での時限分解生分解性高分子材料の創製:前年度までの研究結果、および今までの我々の知見から得られた海洋環境中では生分解性が不活性な材料:例えばPESuなど(粕谷らPolym. Degrad. Stab. 1998, 59, 327)を基材として用いて、芽胞形成菌種を利用することにより、その表層の微生物叢を積極的に制御し、海洋環境中での時限分解可能な材料創製を目指す(粕谷、橘ら特許第6310843号)。海洋サンプリングの時期が一部ずれ込んだため、次世代シークエンシング解析にかかる費用が昨年度残額として繰り越された。昨年度内に行われる実験に一部で使用される予定であった消耗品費に一部が未使用であったため。本年度行われる予定。今年度、残額を利用し、解析を進める。
バリオン宇宙の理論的探究と次世代X線衛星

宇宙論的数値シミュレーションを用いて、宇宙のダークバリオンの有力な候補であるWHIM(Warm-Hot Intergalactic Medium)の検出可能性を詳細に議論した。我々の解析結果は、日米蘭の宇宙ミッションORIGINの提案に重要な役割を果たしたが、残念ながら採択にはいたらなかった。しかし、これはJAXAの次期小型衛星ミッション公募プログラムに、DIOS(Diffuse Intergalactic Oxygen Surveyor)衛星計画として再提案される予定である。これに加えて、銀河団ガスの詳細なモデル化を行い、従来無視されていた銀河団ガス密度と温度の非一様性に関する統計モデルを構築し、それを実際の観測データによって検証した。さらにこのモデルが銀河団を用いたハッブル定数の測定に与える系統誤差を指摘した。最後に、広く用いられている静水圧平衡の仮定の正当性を数値シミュレーションデータを用いて検証し、その仮定の下で得られる質量が真の質量に比べて約2割程度のずれを示す事を見いだした。ダークマターとダークエネルギーが宇宙の95パーセント以上を占める主要構成要素であるにせよ、宇宙の観測はバリオンを通して行われることには変わりはない。現在知られている宇宙のバリオンの大半は高温ガスとして存在するため、X線観測が主役となる。特に、X線観測に基づく銀河団統計は、歴史的には宇宙論パラメータの推定において先駆的な役割を果たした。また、近年話題となっているダークバリオンは10万度から1千万度の温度をもつWarm/Hot Intergalactic Medium (WHIM)ではないかと予想されており、その観測的な同定と空間分布のマッピングは、宇宙の熱史及び銀河系内での重元素分布と循環機構の理解を飛躍的に向上させる。本申請は、この宇宙のバリオン進化の理論的究明を目的とし、特にi)銀河団ガスのより現実的なモデル構築を通じて、超新星、重力レンズ、バリオン振動というより最近の方法論に比肩する、独立かつ精密な宇宙論パラメータ決定法を構築する、ii)WHIMの酸素輝線および吸収線の観測を通じて(現時点でのダーク)バリオンを直接検出する新しい窓を開拓する、を2つの主要なテーマとする。本年度は、ダークバリオンの最有力候補であるWarm/Hot Intergalactic Medium(WHIM)の酸素輝線、吸収線による観測方法の検証を行った。まずWHIM検出の妨げになる様々なノイズ(銀河による前景放射、光子数が少ないことによる誤検出、酸素以外の輝線の混入)からWHIM由来の信号を取り出すことができるのかどうかを、宇宙流体シミュレーションを用いることで検証した。また、これまで吸収線によるWHIM観測はマイクロカロリメータ程度のエネルギー分解能を仮定していたが、次世代衛星に搭載予定のさらにエネルギー分解能の良い回折格子による観測によって、速度分散等のWHIM内部の物理量を測定すること、または制限をつけられることを示した。これらの結果はWHIM観測を目的とした次世代X線衛星の最適な設計に示唆を与えることができるものである。一方、我々が理論的に提唱してきた銀河団ガスの温度構造と揺らぎに対する解析モデルである対数正規分布について、まず、光子数によるノイズの影響を受けない特定の銀河団のみで観測的に検証することができた(Kawahara et al.2008)。そこで、光子数の比較的少ないデータに対して、ボアソンノイズの影響を考慮することのできる方法を開発した。これにより複数の銀河団で対数正規モデルの検証とモデルバラメタを求めるための解析が可能になった。その結果、複数の銀河団で、対数正規分布モデルが現実にもよい近似として実現していることを発見した。これは対数正規モデルの普遍性を示しているという点で重要な結果である。これらの結果は現在論文としてまとめている段階である。本年度は、銀河団のスニャーエフ・ゼルドビッチ効果を用いたハッブル定数の推定において、我々が理論的に提唱してきた銀河団ガスの温度構造と揺らぎの対数正規分布がどのような影響を与えるかを、具体的にチャンドラ衛星による30個程度の銀河団データを再解析しそれによって得られるハッブル定数を推定することで定量的な結論として発表した。その結果ハッブル定数に2割程度の系統誤差が生まれる可能性を指摘したが、これは今後の銀河団を用いた精密宇宙論において重要な意味を持つ。またこの結果を念頭において、以前我々が発表し広く用いられている銀河団のガス・温度分布モデルをさらに進める必要を再認識した。前年度に招聘予定であったドイツのクラウス・ドラック博士を、本年度に繰り越して招聘することが実現し、その滞在中に彼の粒子法に基づく数値シミュレーションデータを用いて銀河団のモデル構築と比較検討することが可能となった。

さらに、2010年9月に研究代表者がプリンストン大学に滞在した際に、レンユウ・チェン博士と格子法に基づく彼の数値シミュレーションデータを用いた共同研究を開始する合意が得られた。これは最終年度となる次年度において、本研究課題の成果をまとめ上げる上で、大きなステップになるものである。銀河団やWHIMを研究するための第一段階の宇宙論的流体シミュレーションを我々は完成させたが、取り入れるべき物理過程はまだ数多く残っている。そのために、2010年10月にドイツよりKlaus Dolag博士を招聘し、計算コードに関する具体的な議論を行った。さらに、2010年7月にはイタリアのMassimo Meneghetti博士を招聘し、数値シミュレーションのデータ解析ともに共同研究を開始し、現在進行中である。ダークバリオン観測専用衛星の打ち上げに関しては、日本のみならず国際協力ミッションとして度重なる議論を積み重ね、継続的に提案を行っている。また今年度は、以前より研究代表者らが理論的に提唱してきた銀河団ガスの温度構造と揺らぎに対する解析モデルである対数正規分布モデルを、実際のX線銀河団観測データに適用する過程で、X線衛星のデータ較正に大きな不定性があることを初めて指摘した。この結果は、銀河団を用いた宇宙論パラメータ推定において大きな系統誤差となる。そこで、この較正データの不定性が、パラメータ推定にどのような影響を及ぼすかを一般的に議論し、その一例としてスニャーエフ・ゼルドビッチ効果を用いたハッブル定数の値の信頼性について系統的な研究を行い、論文として発表した。銀河団ガスのゆらぎという観点は今まで考慮されたことがない新しい視点であり、次世代X線観測衛星でさらに追求すべきテーマを提示できたものと考えている。銀河団やWHIMを研究するための宇宙論的流体シミュレーションに関して現時点でもっとも優れた粒子法コードを持っているドイツのKlaus Dolag博士に加えて、同じくメッシュ法を用いた計算の世界的権威であるプリンストン大学のRenyue Cen博士から彼らの計算結果を提供してもらい共同研究を行った。特に、従来の観測データ解析において暗黙的に正しいと仮定されていた静水圧平衡(HSE)のもとでの質量推定がどこまで信じられるかを定量的に議論した。。HSEは広く用いられているにもかかわらず、その妥当性は必ずしも明らかにされていない。例えば、Fang et al. (2009)およびLau et al. (2009)は、同一のシミュレーションを用いて、銀河団のHSE質量と真の質量との差異は10 %程度以下であると結論した。しかし、前者はこの差異の原因はガスの回転運動であるとした一方で、後者はガスのランダム運動であるとし、解釈が矛盾したままである。我々は、これが彼らの用いた定式化の物理的な解釈そのものの混乱に起因していることを見いだした。
医療従事者や介助者に資する多機能型水晶体被曝防護機器の開発

放射線業務従事者が個人線量計を使用している人数は約50万人である。その内、現行法令の水晶体被曝線量限度(150 mSv/year)を超えているのは約10人たらずである。しかし、2011年に国際放射線防護委員会(ICRP)は、水晶体等価線量限度を約1/8に引き下げる勧告(20 mSv/year)をしたため、放射線業務従事者が放射線白内障になる危険性が危惧されており、可及的速やかな対応が国際的な課題となっている。この新勧告に当てはめると、我が国の平成26年度の実績から約2500人が該当する。ゆえに現行の線量限度に比べ250倍の人が線量限度超過の可能性があり、可及的速やかな対応と備えが今後の法改正に向けて必要であるが、移動性と多様性に優れた適切な水晶体防護機器が存在しないのが現状である。本研究では、放射線業務従事者および介助者まで対応可能なさまざまな放射線検査に資する水晶体被曝防護機器の開発を試みる。初年度は、放射線検査(特にCT透視下インターベンション)時の平面および高さ双方の空間散乱線量分布の測定を行った。水晶体高さレベルでの3次元的な空間散乱線量の基礎データを得ることができた。実験場所は、主に在籍する東北大学医学部保健学科の一般撮影室、CT室、そして東北大学病院臨床CT装置で行った。また、空間散乱線量分布を参考に医療従事者のどの位置に線量計を配置するかの検討を重ねた。当初計画していたCT透視下インターベンション時の空間散乱線量分布の測定を完了しているためおおむね順調に進んでいる。次年度は、空間散乱線量分布から最適な水晶体防護機器の素案を作成する。また、その遮蔽効果検証を行う放射線業務従事者が個人線量計を使用している人数は約50万人である。また、その遮蔽効果検証を行う初年度は、空間散乱線量測定および情報収集に重点を置き、物件費の使用が少なかったため次年度に使用する予定である。
在宅看護を促す地域ケアチームの開発方式に関する基礎的研究

在宅療養者の日常介護を充実させるためのチームを地域で開発するため、家族・新族・介護職・看護職の連携、保健・医療・福祉の連携、地域住民の介護への意識を調べ、現状に適合したケアチーム開発の諸条件を論じた。1.一般市民の介護協力者受け入れに関する意識調査高齢化の進んでいる一町をモデル地区に、家族の介護を行う事や外部から介護協力者を受け入れる事への意識、近隣宅への介護協力の意識について、年代、性、介護経験の有無別に調べた。男性について、会社員を別途調ベ補完した。一般住民が想定する介護の内容にはかなりの幅があり、実際に介護に直面した経験がない人では、現実的に考えるのが難しい状態である事が伺われた。介護への認識や意見は変化させ得るものと考えられる。今後、本調査結果を使い、さらに介護意識を高める啓蒙教育を試みる予定である。2.保健婦が実施している介護協力者導入に関する実態調査人口当たりの保健婦数、高齢者がいる世帯数に対するホームヘルパー設置数が多い一県で保健婦を対象に、ヘルパー導入方法の現状、とりわけ介護サービスを受ける側と提供する側への関わり方を調ベた。その結果、介護協力者との援助方針の共有と、方針に沿った各々の役割の明確化、介護協力者への具体的な技術指導や不安や悩みへの対応や、受ける側への効果的なサービス利用への指導援助の必要性が確認できた。3.在宅ケアチームの現状とチーム形成過程に関する調査保健婦の訪問援助事例の分析から、ケアチームとして関わってくる人材の種類、関わりの時期とその契機、チーム拡大の過程と効果的関わりの実態が、援助課題の推移との関連でデータ化でき、チーム開発の要件が明らかになった。1)在宅患者のケアチ-ムの現状とチ-ム形成過程の検討:保健婦が援助を行っている事例の中から、医療処置の必要な在宅患者として在宅酸素療法を行っている患者、難病患者、高齢要援助者等の数事例を調べた。家庭訪問により、生活実態と援助ニ-ズを捉えると共に、現在までの療養生活、看護職の援助、他の専門職の関わり、特に介護面におけるボランティアを含めた地域住民の支援の経過等の側面から、ケアチ-ムの成り立ちとその形成過程を分析した。2)介護職者の導入に伴う保健婦の役割の調査:保健婦と家庭奉仕員の双方が援助している数事例を対象に家庭訪問調査を行う一方で、援助提供者である保健婦と家庭奉仕員に対し面接調査を行いながら、在宅介護を充実させる上での介護職の効果的な支援方法、とりわけ保健婦が対象者や介護職者に対して実施すべき援助を明らかにした。3)保健婦援助事例における介護協力者導入に関する実態調査:保健婦を対象に、要介護事例における介護職導入の状況や、導入以前・導入時・導入後に行った援助、保健婦の役割の意識等に付いての実態調査を進めている。2)及び、本調査結果から看護専門職が介護職と共同して支援する場合の役割分担、在宅介護を充実させる上で保健婦が行うべき援助を検討する。4)地域の一般住民の介護協力の現状と介護者受け入れ意識に関する調査:ケアチ-ムをつくり、それを有効に機能させるためには、一般住民の介護参加を促すことも大切であるが、一方において介護が必要な状況の人が介護職や協力者を受け入れる意識があることが必要である。これらは、地域や年齢等によってもかなり異なる。本年度は、既存資料の分析をし、介護を受ける本人及び家族、その他の一般住民の介護に関する意識の実態調査を進めている。1.在宅ケアチームの現状とチーム形成過程に関する調査前年度に引き続き、在宅酸素療法を受けている患者、難病患者、高齢者要介護患者等の保健婦訪問援助事例について、その医療管理内容や患者の日常生活自立状況、家族介護の条件等、患者側条件の差異を考慮しながら、ケアチームの形成過程を分析した。

その結果、チームに関わる人材の種類、関わりの開始時期とその契機などチームが拡大した過程と、効果をもたらす関わり方が、援助課題の推移との関連でデータ化でき、チーム開発の要件が明らかになった。2.地域の一般市民の介護協力の現状と介護者受け入れに関する調査高齢化の進んでいる一町をモデル地区に、家族の介護を行う事や外部から介護協力者を受け入れる事への意識、近隣宅への介護協力の意識について、年代、性、介護経験の有無別に調べた。男性について、会社員を別途調べ補完した。その結果、一般住民が想定する介護という言葉にはその内容にかなりの幅があり、実際に介護に直面した経験がない人では、現実的に考えるのが難しい状態である事が伺われた。介護への認識や意見は変化させ得るものと考えられる。3.保健婦実施の介護協力者導入に関する実態調査人口当たりの保健婦数、高齢者がいる世帯数に対するホームヘルパー設置数が多い一県の保健婦を対象に、ヘルパー導入方法の現状、とりわけ介護サービスを受ける側と提供する側への関わり方を調べた。また、保健婦がヘルパーと共同で援助する場合の役割分担や介護の質的充実を図るための方法、特に保健婦が行うべき事柄を具体的に検討するため、保健婦とヘルパーが共同で関わっている事例について分析した。その結果、保健婦の役割として、介護協力者との援助方針の共有すること、方針に沿った各々の役割を明確にすること、介護協力者への具体的な技術指導や不安や悩みに対応することや、介護を受ける側への効果的なサービス利用への指導援助が必要であることが確認できた。
環インド洋経済圏の形成における東南アジア地域経済の位置づけと役割に関する研究

平成13年度から15年度にかけ3ヵ年計画で進めてきた本研究課題の目的は、近年急速に拡大しつつある東南アジア地域の域外経済交流の実態とその意味を、環インド洋地域経済圏という新たなフレームワークの中で明らかにすることにあった。そこでは特に各国の貿易構造を各種統計データを使って整理検討した上で、環インド洋地域における新たな国際分業の構築とその可能性について考察した。以下、本年度も含め過去3ヵ年の研究から得られた知見を簡単にまとめるならば以下のようである。環インド洋地域の経済交流の歴史は古く、かつては東アジア全域をも含む巨大な海洋経済交流ネットワークが構築されていた。その意味では、様々な問題を孕みつつも1997年に成立した「環インド洋地域協力連合」(IOR-ARC)のような新たな地域フレームワのもつ意味は、理念としての南々貿易や協力が歴史的、風土的事実を背景としてより現実の可能性として模索され始めた一つの例示であるといえる。しかしながら、同地域の貿易構造や特化係数等のデータ分析からは、先進地域経済への依存が顕著であり、現時点でのインド洋大での域内経済交流はあくまで萌芽的にしか確認することが出来ないというのが現実である。ただ同地域各国の要素賦存状況を検討するならば、このこと自体が将来に渡る同地域内分業の可能性を否定するものではないこともまた事実である。萌芽的とはいえ、結論として将来期待されるインド洋地域の分業と東南アジア地域の役割について述べれば以下のようになる。まず人口稠密な東南アジアの経済発展は消費市場としての同地域のプレゼンスを高め、さらに同地域内で生産された消費財が自給自足的に消費されるだけでなく、マレーシアの対南アフリカ投資などにみられるように、域内後発地域への生産移転が、受入国の工業化を促すことが期待される。このことはそれまで一方的に先進地域へと流れていた資源需要の転換を意味し、その意味では南ア、オーストラリア、中東地域の役割も重要である。結論として、インド洋大での雁行型発展がいかに行なわれるかが域内分業体制の確立を円滑にする一つの鍵となるといえる。長年、中国、東南アジア諸国と分業関係を確立してきた我が国においても、今後出現しうるかもしれないこうした新たな地域経済フレームワークの成否は決して無関係ではないといえる。本研究課題の最終的な目的は、1990年代以降、急速に拡大しつつある東南アジア地域の域外交流の実態とその意味を、対インド洋地域各国との相互経済交流の深化という脈略の中で明らかにしていくことにある。より具体的には、第一に環インド洋地域内各国の貿易構造の精査を通じた国際分業パターンの検討とその将来性、第二に、冷戦後の国際経済環境の変化と地域経済圏の「複層化」における同地域経済圏の位置付けと東南アジア対外経済交流における意味である。以上の研究目的に対する三ヵ年の研究作業の初年度として、本年度は、東南アジア地域を含めた環インド洋地域経済の国際経済的な位置付けを歴史的な側面も含めて整理し、その上で、1997年に正式に設立された域内経済交流フレームワークとしての「IOR-ARC(環インド洋地域協力連合)」のあり方を90年代以降の相互経済交流の高まりに関する統計的分析を含めて検討した。

その成果の一部は、下記研究発表欄に記載した名古屋文理大学『紀要』の中にまとめさせていただいた。結論として、環インド洋地域経済交流拡大の可能性は今後とも十分にあり、そのことは「大競争の時代」という新たな国際経済環境の変化を背景として、東南アジアをはじめ同地域域内各国にとってきわめて重要な経済機会となりつつある。ただ、従来の先進地域への経済依存に、各国の産業構造、ひいては貿易構造は強く規定されており、今後、同地域大での国際分業を積極的に進めるためには、貿易や経済自由化を引き続き進めると同時に、より長期的な視点に立った産業調整、構造改革が不可欠であり、また同地域交流の最大の阻害要因としての地域紛争等、安全保障面での域内協調及び日本をはじめとする域外先進各国の経済的、非経済的支援の必要性も高まってきているといえる。以上の分析に加え、次年度以降発表を予定している国連データベース等を利用した貿易構造の実証的な分析も平行して行った。平成13年度から15年度の3ヵ年に掛けて行うことを予定している本研究は、急速に拡大しつつある東南アジア地域の域外交流の実態とその意味を、対インド洋地域各国との相互経済交流という脈略の中で明らかにしていこうとするものである。以上の研究目的に対し昨年度は、環インド洋地域経済の国際経済社会における位置づけを歴史的に整理した上で、1997年に正式に設立された域内経済交流フレームワークとしての「IOR-ARC(環インド洋地域協力連合)」のあり方を90年代以降の域内相互経済交流の高まり含めて検討した。こうした昨年度の研究成果を受けて、本年度は、インド洋各地域の貿易構造を各種統計データを駆使しながら検討した上で、環インド洋地域の域内分業の可能性について検討した。より具体的には、環インド洋各国の商品別輸出入額や特化係数等のデータから域内貿易構造の特徴ならびに国際経済における位置づけについて考え、特に貿易構造に関しては、その要因として「環インド洋地域協力連合」(IOR-ARC)諸国の要素賦存上の特徴にも立ち入った。最終的には環インド洋地域各国の貿易構造、比較優位、そしてその背景にある要素賦存を前提条件とした場合に、将来期待されるインド洋地域の分業イメージについて以下のような結論を得た。まず人口稠密な東南アジア、南アジアにおける一人当たり所得の上昇は、中間層の拡大を通じて、消費市場としての同地域のプレゼンスを一層高めることになるかもしれない。その際、同地域内で生産された消費財が自給自足的に消費されるだけでなく、マレーシアの対南投資にみられるように、南アジア、アフリカ地域への生産基盤の移転は、投資先地域の工業化や産業の高度化を促すことも期待されるといえる。このことはそれまで一方的に先進地域へと流れていた資源・エネルギー域内需要を満たすかたちで転換することを意味し、その意味ではオーストラリア、西アジア(中東)地域の役割は今後とも重要である。資源供給国としては南アフリカも存在しているが、同国の役割はむしろ鉱業技術など資源関連技術の域内への供与が中心となりつつある。要するにインド洋大での雁行型発展がいかに行なわれるかがその際の一つのかぎとなるかもしれない。以上の成果の一部は、下記研究発表欄に記載した名古屋文理大学『紀要』の中にまとめさせていただいた。
刑事司法における国際協力

研究の最終年度である本年度は、初年度に行った国際司法共助に関する総論的検討を踏まえ、その各論として、受刑者移送制度に焦点を絞った研究を行った。受刑者移送制度については、本研究の計画を立てる時点では、法務省が、欧州評議会の受刑者移送条約に加盟する方式での導入を検討しているとのことであったため、欧州評議会の受刑者移送条約の加盟国における関連文献の収集と分析を中心に研究を行う予定であったが、わが国での立法作業が急速に進展し、2002年の6月に、国際受刑者移送法が成立するに至ったため、研究の対象の中心を、同法律の検討に移し、欧州評議会条約との関係での同法律の内容の解明や、その問題点の検討を行った。佐伯仁志教授との共同執筆になる、「受刑者移送制度について(上)(下)」(ジュリスト1234号、1235号)は、その研究成果の一部であり、そこでは、欧州評議会条約に加えて、アメリカやドイツの受刑者移送制度の内容と比較しつつ、国際受刑者移送法の特色を明らかにするとともに、その問題点や今後の検討課題を提示した。同法律については、立法担当者による簡潔な解説が存在するのみであり、同論文は、研究者側からの1つの問題提起として意味を持ちうるものであると考えられる。同論文の公表によって受刑者移送制度の検討に一区切りを付けた後は、より広範な国際司法共助の形態として、わが国が早急な対応を迫られることになるであろう、国際刑事裁判所との協力に関わる法制度の研究に着手した。本年度は、さしあたり、わが国に先行するかたちで、そのための法整備を行ったドイツの法制度の検討を行ったが、次年度からは、それを基礎に、わが国のあるべき法制度についての研究を進めていきたいと考えている。研究機関の初年度にあたる本年度は、主として、国際刑事法に関する基礎的な研究を行うことを目的とした。具体的には、内外の文献の購読とともに、大学院において、「犯罪の国際化と刑事法」と題する演習を開講し、国際刑事法の基本的問題を網羅的に取り上げて検討を行った。そこで取り上げたテーマは、(1)刑法の場所的適用範囲、(2)国際犯罪の概念、(3)犯罪人引渡し、(3)証拠の収集および提供に関する司法共助、(4)外国裁判の効力(受刑者移送条約)、(5)国際組織犯罪条約、(6)サイバー犯罪条約、(7)国際刑事裁判所、(8)ヨーロッパにおける刑事法の統一、である。演習では、国際刑事法に造詣の深い実務家、研究者を招いての講演も行った。これを通じて、国際刑事法に関わる基礎的な知識を獲得するとともに、最新の動きもある程度フォローできたのではないかと思う。また、個別の分野としては、コンピュータ犯罪に関して、欧州評議会によって、サイバー犯罪条約が採択され、わが国もそれに署名するという動きがあった。法務省では、これを受けて、具体的な立法作業が進んでいるようである。これは、国際条約が国内立法に影響を及ぼす具体例を検討する格好の題材であるうえ、筆者の専門である刑事訴訟法と密接に関係するものであるので、その観点から、現行の刑事手続の解釈論をふまえた検討を行った。雑誌論文として公表した「コンピュータ犯罪と刑事手続」は、その成果の一部である。
生体電気インピーダンスの高時間分解能測定による投球動作の判別

屋外での測定がしやすいように可搬性のある生体電気インピーダンス測定システムを開発した。前腕部電気インピーダンスの周波数特性であるCole-Cole円弧のパラメータを用いて投球における球種の判別について検討した。判別する球種は1ストレート、2スライダー、3カーブ、4シュートの4種類である。投球時に背屈が最大となる時刻から0.1、0.2、0.3、0.4、0.5秒後の5つのインピーダンスパラメータの合計25個のデータを用いて各投球30回の全120投球の判別分析を行った結果、その判別的中率は99.2%と高精度な判別ができた。これまでに生体電気インピーダンスの周波数特性を高時間分解能で測定できるシステムを開発してきた。インピーダンス周波数特性はCole-Cole円弧則と呼ばれ、4つのパラメータ(Z0,Z∞,fm,β)で特徴付けられる。このシステムを用いて、橈骨手根屈筋の手関節側の電気インピーダンスパラメータから、以下の4つの投球動作【・通常の投球(前腕部が自然に回内)、・前腕部が強く回内する投球、・前腕部を回外する投球、・肘関節を強く伸展させる投球】を判別的中率96.7%で判別が可能となった。しかしながら、既存のAC100 V駆動の関数発生器およびA/D変換器がそれを制御するデスクトップパソコンが必要なため、装置が大がかりで可搬性に乏しく、屋外での適応は難しかった。そこで本年度は、まずAC電源が不要な測定システムの構築を行った。従来の関数発生器に替えて演算増幅器により5つの周波数を発生させた。これらはそれぞれ3.87k、10.1k、19.8k、39.1k、103 kHzである。これらを加算して、電圧ー電流変換器で定電流に変換する。これらのピーク値それぞれ53.5μ、135μ、160μ、178μ、178μAであり、全体の実効値は234 μAとなった。この電流を2つの電流電極を用いて生体に通電し、電位電極により、測定部位の電位差を検出し、差動増幅する。この信号を各周波数に対応したアナログスイッチとローパスフィルタ(カットオフ周波数25 Hz)により同期整流する。本装置の出力は5周波数におけるそれぞれの抵抗RおよびリアクタンスXである。本装置はUSBバッテリーで駆動するようにした。本システムの測定範囲は0-80 Ωであり、抵抗RとリアクタンスXの誤差はそれぞれ±1%、±2%以下であった。生体電気インピーダンスの周波数特性を高時間分解能で測定できるシステムを用いて、橈骨手根屈筋の手関節側の電気インピーダンスパラメータから、以下の4つの投球動作【・通常の投球(前腕部が自然に回内)、・前腕部が強く回内する投球、・前腕部を回外する投球、・肘関節を強く伸展させる投球】を判別的中率96.7%で判別が可能である。しかしながら、このシステムがAC100 V駆動の測定機器を使用するため、装置が大がかりで可搬性に乏しく、屋外での適応は難しかった。そこで昨年度AC電源が不要であり、可搬性のあり省電力な測定装置の作製を行った。本年度は、測定装置から出力される5つの周波数におけるインピーダンスの実部成分Rおよび虚部成分Xの10種類の信号をノートパソコンにUSB接続できるA/D変換にて同時に計測し、その後最適化数値計算によって4つのインピーダンスパラメータを算出するシステムを構築した。測定したインピーダンス値は、予め用意している素子のデータに基づいて補正を行った。インピーダンスの測定結果から算出されるインピーダンスパラメータの最大誤差は3.5%であり、これは本研究で用いる動作分析法において十分な精度といえる。球種判定に適切な電極位置としては、これまでに橈骨手根屈筋の手関節側が第一候補であり、判別すべき直球、カーブ、シュートの基本的な前腕部など動作がこれまで判別可能であった動作と似ているものの、変化球の投球においては、ボールの握り方や手関節の使い方など個人差が大きいことがわかり、この分類を行った。本年度は高時間分解能で生体電気インピーダンスを計測できるシステムを構築し、その補正方法と直球、カーブ、シュートなどの球種の判別について必要な検討を行った。1.計測システムの構築と補正方法の検討昨年度開発したインピーダンス測定装置から出力される10種類のインピーダンス信号をノート型パソコンにUSB接続できる16ビット、32チャンネルのA/D変換器にて収集し、最適化数値計算(KH法)によりインピーダンスパラメータであるZ0、Z∞、fm、βを算出するシステムを構築した。RC素子を測定して、パラメータの算出誤差を算出した結果、それぞれ±0.2%、±3.5%、±2.7%、±0.5%となった。こらの誤差は、これは本研究で用いる動作分析法において十分な精度といえる。2.カーブ、シュートなどの変化球の投球においては、ボールの握り方や手関節の使い方など個人差が大きいことがわかり、この分類を行った。これは、インピーダンスパラメータを用いた球種の精度の高い判別には重要な知見である。3.第16回国際生体電気インピーダンス会議(平成28年6月19日23日、スウェーデン王国ストックホルム)に本研究成果の一部を投稿したところ、採録された。

以上より、具体的な判別結果は得られていないものの、ボールの握りなどの精度の高い判別には重要な知見が得られるなど、総合的に見ておおむね順調に進展しているといえる。昨年度までに開発した生体電気インピーダンス測定装置から出力される5つの周波数におけるインピーダンスの実部成分Rおよび虚部成分Xの10種類の信号をノートパソコンにUSB接続できるA/D変換にて同時に計測し、その後最適化数値計算によって4つのインピーダンスパラメータ(Z0、Z∞、fm、β)を算出できる可搬性のある計測システムを開発した。引き続き球種の違いの判別について検討を行った。生体電気インピーダンス測定に4電極法を採用しているが、内側2つの電位電極の装着位置もこれまでの研究で採用した橈骨手根屈筋の手関節側とした。判別すべき球種はストレート、スライダー、カーブ、シュートの4種類を対象とした。各球種におけるボールの握り方および投げ方については、手塚による方法(手塚一志著:切れ味バツグン!!変化球習得メソッド、高橋書店、2015年6月)を採用した。ボールの加速時に背屈が最大となる時刻から0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 s後の5つのパラメータ(Z0、Z∞、fm、βと細胞内液抵抗を示すRi)の変化率(合計25個)を判別分析のパラメータとした。各変化球30投球で、計120投球を増減法による判別分析を行った結果、判別的中率が99.17%となった。判別分析に寄与が大きい5つのパラメータは0.1 s後のZ0、Z∞、fm、Riおよび0.2 s後のfmであった。周波数特性の中心周波数fmが判別分析に大きく影響を与えた要因として回内と回外,橈屈と尺屈におけるfmに対する感度が高かったためと考えられる。これまでの研究で故障しやすい投球の判別を行ってきたが、同様に球種の違いの判別が可能であることがわかった。本システムおよび解析方法は投球動作のトレーニングに応用が期待できる。屋外での測定がしやすいように可搬性のある生体電気インピーダンス測定システムを開発した。前腕部電気インピーダンスの周波数特性であるCole-Cole円弧のパラメータを用いて投球における球種の判別について検討した。判別する球種は1ストレート、2スライダー、3カーブ、4シュートの4種類である。投球時に背屈が最大となる時刻から0.1、0.2、0.3、0.4、0.5秒後の5つのインピーダンスパラメータの合計25個のデータを用いて各投球30回の全120投球の判別分析を行った結果、その判別的中率は99.2%と高精度な判別ができた。「おおむね順調に進展している」とする理由は以下の通りである。1.AC100 V駆動の関数発生器が不要な測定装置を作製できた。さらに、これまでは消費電力が大きい乗算器を用いていたが、これに替わるアナログスイッチとローパスフィルタを採用したことにより、消費電力も小さくすることができた。また電源にモバイルバッテリーを採用した。2.5周波数における抵抗RとリアクタンスXの測定精度はそれぞれ±1%、±2%以下であり、インピーダンスパラメータを算出するには十分な精度である。また従来用いてきた最適化数値計算によりパラメータを算出できる。さらに、各周波数のRとXを実時間で測定できることにより、デスクトップパソコンが必要な高速のA/D変換器が不要となり、ノートパソコンで制御できるUSB型のA/D変換でも適応可能となった。
異なる時空間スケールを有する複合水理現象の合理的な数値解析法の開発

1.植生のある開水路単断面、複断面水路での乱れなどによるエネルギー散逸の効果を抗群の抵抗、横断方向流速分布,エネルギ補正係数,エネルギ勾配として評価し、一次元不等流計算法を解析的、実験的に検討した.(1)レイノルズ方程式を疑似等流の仮定の下で水深方向に積分し、流れに適用出来る運動方程式を求めた.(2)植生群が流れに作用する抗力を円柱に働く抗力と同様に考え、また、横断方向の渦動粘性係数は、乱れが平衡状態であると仮定して、植生外領域と植生内領域に区別して与え、横断方向流速分布を求めるアルゴリズムを示した.(3)同時に求まるエネルギー補正係数とエネルギー勾配を用いた一次元不等流計算法を明らかにした.(4)計算で求めた流速分布や各点の水深変化の性状は、水理実験からもほぼ裏付けできた.(5)複断面水路を低水敷、高水敷の流れ領域に分割し、各領域での平均流速を指標にした領域分割法に適用可能な支配方程式を導き、新たな水理計算法を理論的、数値的、実験的に検討し、提案した.2.緩やかな非定常流(低周波)、水撃現象(高周波)、定常流の統一的な解析を可能にする手法、時間補間混合法を開発した.基本的考え方は、非定常流を波動現象として捉え、水撃現象、緩やかな非定常流に対して、精粗の格子を用意する.精粗の度合いをシステムの特性、非定常流の性質、数値解析法に固有の誤差、所要精度から決める.手法としては時間補間特性直線法を対象に、時間補間誤差の理論式と離散化誤差の半理論式を理論的、数値実験的に明らかにした.解析の対象とする波動の時空間スケールと所要精度を与えて、両誤差の許容限界値を満足する時間格子幅および最適な格子設計法を考案,時間補間混合法を新たに定式化した.パイプラインでの数値解析からその有効性を検証し,高周波,低周波とも解析精度に応じた効率的な解析が実行可能となることを実証した.1.植生のある開水路単断面、複断面水路での乱れなどによるエネルギー散逸の効果を抗群の抵抗、横断方向流速分布,エネルギ補正係数,エネルギ勾配として評価し、一次元不等流計算法を解析的、実験的に検討した.(1)レイノルズ方程式を疑似等流の仮定の下で水深方向に積分し、流れに適用出来る運動方程式を求めた.(2)植生群が流れに作用する抗力を円柱に働く抗力と同様に考え、また、横断方向の渦動粘性係数は、乱れが平衡状態であると仮定して、植生外領域と植生内領域に区別して与え、横断方向流速分布を求めるアルゴリズムを示した.(3)同時に求まるエネルギー補正係数とエネルギー勾配を用いた一次元不等流計算法を明らかにした.(4)計算で求めた流速分布や各点の水深変化の性状は、水理実験からもほぼ裏付けできた.(5)複断面水路を低水敷、高水敷の流れ領域に分割し、各領域での平均流速を指標にした領域分割法に適用可能な支配方程式を導き、新たな水理計算法を理論的、数値的、実験的に検討し、提案した.2.緩やかな非定常流(低周波)、水撃現象(高周波)、定常流の統一的な解析を可能にする手法、時間補間混合法を開発した.基本的考え方は、非定常流を波動現象として捉え、水撃現象、緩やかな非定常流に対して、精粗の格子を用意する.精粗の度合いをシステムの特性、非定常流の性質、数値解析法に固有の誤差、所要精度から決める.手法としては時間補間特性直線法を対象に、時間補間誤差の理論式と離散化誤差の半理論式を理論的、数値実験的に明らかにした.解析の対象とする波動の時空間スケールと所要精度を与えて、両誤差の許容限界値を満足する時間格子幅および最適な格子設計法を考案,時間補間混合法を新たに定式化した.パイプラインでの数値解析からその有効性を検証し,高周波,低周波とも解析精度に応じた効率的な解析が実行可能となることを実証した.1水撃解析で各流れを統一的に解析する理論的枠組みを以下のように整理した。流れの特性と格子系による数値解析の誤差を理論的に評価し、所要の許容誤差を満足するように時空間格子を最適に設計する。2合理的な時間補間特性差分法を対象に、誤差を補間を含む格子系による格子補間誤差と摩擦抵抗項の離散化誤差の和で評価する。時間格子補間数、補間率、流れの代表時間(周波数)の関数として、格子補間による振幅減衰・位相誤差を高精度な解を導いた。離散化誤差を無次元化した単一管路系の数値実験から、無次元最大圧力の誤差を、流れの代表時間、パイプの代表時間(長さ/圧力伝播速度)、格子分割数、無次元抵抗の半理論式として一般的かつ簡潔に整理した。3格子補間誤差はパイプラインシステム応答特性から規定されるが、境界の影響を表現しない。そこで、弁操作など外部入力のある境界について、理論と数値実験による検討を行った。境界の影響を外部入力の波動特性(代表時間など)で表現すれば、パイプラインシステムとの相互作用は、格子補間の理論式を適用できる見通しを得た。4統一化モデルに必要な基本的機能として、自由表面を有するタンクシステムの定常流解析法、また、任意のループを有するシステムを解析するための陰的時間補間法の理論とアルゴリズムを新たに開発した。