hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
燐光を発する新規多核金属錯体を利用した高速パルス有機ELレーザーの開発

有機エレクトロルミネッセンス(EL)材料は次世代ディスプレイとして今その実用化に向けた研究開発が活発に行われている。本研究はこの有機ELを新しいレーザの開発に応用しようというものである。そのために、新しい多核金属錯体の合成とブルームライン回路を利用した新しいEL発光機構の応用という2つの観点からELレーザの作製を試みた。本研究において、いくつかの新規発光材料の合成を行った。これらは大きく分けると、Au多核錯体とチアゾール骨格を有する配位子を用いたAl及びZn錯体の2つに大別できる。Au2核錯体はAu-Auの特異な相互作用により非常に寿命の長い発光を示すことが知られている。この様な励起寿命の長い発光を示す材料をELデバイスとして応用することによりレーザ発振に必要な誘導放出を引き起こすことができると考えた。具体的には[Au(PR_3)(mbtz)]_2の組成を有する新規Au2核錯体を合成し、エックス線構造解析によりその結晶構造明らかにした。ここでRはphenyl基、thiophenyl基、furyl基であり、mbtzは2-mercapto-benzothiazoleである。それぞれの錯体はAu2核構造を有し、Au-Au間距離はファンデルワールス半径の和より小さくなっている。このことから明らかにAu-Au間に特異な相互作用が働いている事がわかる。これらの錯体は紫外光を照射することにより緑色から黄色の発光が確認された。[Au(PPh_3)(mbtz)]_2を真空蒸着により薄膜化し、XPSの測定を行ったところAu(PPh_3)(mbtz)の組成は保持している事が明らかとなった。この錯体をホール輸送層として用いることによりELデバイスを作製した。この素子に直流電圧を印加したところ10V付近で緑色の発光が確認されたが、発光が弱く寿命も短かったためスペクトル、および輝度の測定には至らなかった。一方、チアゾール骨格を有する配位子を用いても、いくつかの新規発光材料を合成した。これら錯体を用いてEL素子を作製し、ブルームライン回路を用いた高速パルス印加における発光を調べた。これら素子は70V印加時においてもショートは起こらず安定に動作した。この時の輝度はZn(II)二核錯体で11000cd/m^2であった。この二核錯体における発光輝度は青色発光で最も光る材料である上記のLiBq_4の値を上まわった。ただし、これらの素子においてもレーザ発振の兆候は確認できなかった。そのために、現在燐光を発する新しい多核金属錯体の合成を行い、ELデバイスの作製を試みている。本年度は特にAu2核錯体に注目し研究を行った。この様な励起寿命の長い発光を示す材料をELデバイスとして応用することによりレーザ発振に必要な誘導放出を引き起こすことができる。ただし、Au2核構造を保っているかどうかはまだ明らかとなっていない。デバイス構造はITO/[Au(PPh_3)(mbtz)]_2(500Å)/Alq3(500Å)/LiF(10Å)/Al(1000Å)である。この素子に直流電圧を印加したところ10V付近で緑色の発光が確認された。しかしながら発光が弱く寿命も短かったためスペクトル、および輝度の測定にはいたっていない。平成14年度は以上の結果を踏まえて、さらに高輝度のAu2核錯体の合成と、これら金属錯体を用いたEL素子の作製、ブルームライン回路を用いたパルスEL印加の実験を行い、レーザ発信の可能性を模索していく予定である。

これらは大きく分けると、Au多核錯体とチアゾール骨格を有する配位子を用いたAl及びZn錯体の2つに大別できる。Au2核錯体はAu-Auの特異な相互作用により非常に寿命の長い発光を示すことが知られている。この様な励起寿命の長い発光を示す材料をELデバイスとして応用することによりレーザ発振に必要な誘導放出を引き起こすことができると考えた。具体的には[Au(PR_3)(mbtz)]_2の組成を有する新規Au2核錯体を合成し、エックス線構造解析によりその結晶構造明らかにした。ここでRはphenyl基、thiophenyl基、furyl基であり、mbtzは2-mercapto-benzothiazoleである。それぞれの錯体はAu2核構造を有し、Au-Au間距離はファンデルワールス半径の和より小さくなっている。このことから明らかにAu-Au間に特異な相互作用が働いている事がわかる。これらの錯体は紫外光を照射することにより緑色から黄色の発光が確認された。[Au(PPh_3)(mbtz)]_2を真空蒸着により薄膜化し、XPSの測定を行ったところAu(PPh_3)(mbtz)の組成は保持している事が明らかとなった。この錯体をホール輸送層として用いることによりELデバイスを作製した。この素子に直流電圧を印加したところ10V付近で緑色の発光が確認されたが、発光が弱く寿命も短かったためスペクトル、および輝度の測定には至らなかった。一方、チアゾール骨格を有する配位子を用いても、いくつかの新規発光材料を合成した。これら錯体を用いてEL素子を作製し、ブルームライン回路を用いた高速パルス印加における発光を調べた。これら素子は70V印加時においてもショートは起こらず安定に動作した。この時の輝度はZn(II)二核錯体で11000cd/m^2であった。この二核錯体における発光輝度は青色発光で最も光る材料である上記のLiBq_4の値を上まわった。ただし、これらの素子においてもレーザ発振の兆候は確認できなかった。
都市に暮らす高齢者のソーシャル・キャピタルの実態と今後の地域保健福祉活動

本研究は、都市に暮らす高齢者の健康と生活及びソーシャル・キャピタルの実態を明らかにすることを目的とした。主観的に健康である高齢者は、孤独感がなく家族や知人と毎日連絡をとり、外出が多かった。うつ状態の可能性がある者は、主観的に健康ではなく、連絡や外出、地域の人への信頼や困った時の手助けを感じることが少なかった。高齢者をサポートしている地域の人々は、関係機関と一緒に相談や見守り等を実施していたが、閉じこもりや認知症の人への対応に苦慮していることが明らかになった。高齢者の生活支援には、家族・地域住民及び専門機関などからのサポートと、本人のネットワークが高まる社会活動への参加が重要であると示唆された。研究の目的と25年度の研究内容:本研究は、高齢者の健康と生活のニーズに沿った都市型の地域保健福祉活動をソーシャル・キャピタルの視点から検討することを目的としている。平成25年度の研究は、地域住民によるサポート活動の実際と課題を明らかにすることである。研究の対象と方法:1研究の対象はA市の3地域とし、高齢化率、歴史、地域の特徴等を勘案し決定した。2調査対象者は、高齢者のサポート活動を実践している民生児童委員、地域包括支援センターの職員、町内で地域活動を実施している方々で、3地域計22人とした。3各地域の対象者を1グループとして約120分間のグループインタビューを各1回ずつ実施した。4調査内容は、担当地区の高齢者の生活実態、サポート活動の実際や課題などとした。5本調査は研究代表者の所属機関の倫理審査を受けて実施した。結果:調査対象地域の特徴は以下の通りである。インタビュー内容は只今分析中である。1a地域は、高齢化率30.3%、明治9年頃から開発が進んだ地域であり、現在は住民主体のまちづくりが展開されている。地域の交流事業としてコミュニティサロンの開設やラジオ体操が行われ、それらの事業と地域包括支援センター等との連携が図られている。2b地域は、高齢化率37.4%、昭和43年頃から団地開発が進み、現在は65%の世帯が市営住宅に暮らしている。エレベーターがない市営住宅に暮らす高齢者の生活や安全、若い世帯の転出等の課題がある。高齢者の見守りは、NPO等の組織が積極的に実施している。3c地域は、高齢化率27%。明治20年頃から開発が進んだ地域であり、町内会活動や地域の文化を伝承する活動が盛んである。高齢者が集える場づくりに取り組みを始めている。分析:データは逐語禄とし意味内容により分析中である。分析結果は、26年度の調査に利用する予定である。研究の目的:本研究の目的は、高齢者の健康と生活のニーズに沿った都市型の地域保健福祉活動を、ソーシャル・キャピタルの視点から検討することである。平成26年度は、「地域でのサポート活動の実際と課題」を明らかにしたので報告する。方法:A市の高齢化率が高い3地区において、高齢者をサポートしている人々を対象に、各地区1回約120分間のグループインタビューを実施し、質的記述的研究方法により分析した。結果:インタビュー参加者は合計22名であった。地域での高齢者のサポートは、公的機関、見守りや相談の役割を担っている町内の人々、各種ボランティアなどによって行われていた。サポートの実際は、6カテゴリー〔関係機関と一緒に高齢者の相談体制を整える地域住民〕〔公的なサービス〕〔高齢者の見守り〕〔地域住民や関係機関で行う認知症の方への支援〕〔地域の活動から生まれる高齢者支援〕〔閉じこもり予防としての場の設定〕を抽出した。サポートの課題は、7カテゴリー〔閉じこもりがちな住民〕〔医療福祉サービスに繋がらない〕〔認知症高齢者への対応〕〔サポートが必要な人の把握〕〔近隣の人々との関係性〕〔住民ニーズへの対応〕〔少子高齢社会のまちづくり〕を抽出した。サポートの課題には、地区による特徴が一部みられた。考察:高齢者が生きがいを持ち地域で生活していくには、家族やコミュニティの人々、行政機関などからの継続したサポートと、本人の地域社会活動が重要である。そのためには、ソーシャル・キャピタル(地域住民同士の信頼、絆、互換性の規範)を高め合うコミュニティづくりの検討が必要であると考える。また、地域に暮らす認知症高齢者への対応が急務であると示唆された。わが国では高齢者が住み慣れた地域で健康的な日常生活を送っていくことが課題となっており,その資源としてソーシャル・キャピタル(以下SC)の活用が論じられている.本研究は,高齢者の健康及び生活状況とSCとの関連を明らかにすることを目的とした.平成27年度は,26年度に実施した「高齢者の健康と生活及びSCの実態」のアンケート調査の分析を行った.その結果,主観的に健康である者80%,孤独感を訴える者10.4%,うつ状態の可能性がある者は35.4%であった.ネットワークが毎日ある者31.8%,互酬性がある者73.2%,信頼がある者は65.4%であった.ネットワークが毎日ある者は,主観的に健康であり,孤独感がなく,毎日外出しているが有意であった.また,うつ状態の可能性がある者は,後期高齢者,一人暮らし,介護認定あり,地域サポートあり,外出頻度が少ない,主観的に健康でない,ネットワークが少ない,信頼できない,互酬性を感じないが有意であった.

27年度は,「先進的なSC活動の実際」について国内4都市の視察を実施した.住民の集う場の設定,団地内のコミュニティビジネスの実施,見守り活動の体制づくり,地域を巻き込んだ徘徊模擬訓練について知ることができた.本研究は,25年度にA市3地区の高齢者をサポートしている関係機関や住民を対象にグループインタビューを実施した.高齢者の生活を支えるサポートの実際は,〔関係機関と一緒に高齢者の相談体制を整える地域住民〕〔高齢者の見守り〕など6カテゴリーを抽出し,サポートの課題は,〔閉じこもりがちな住民〕〔認知症高齢者への対応〕〔サポートが必要な人の把握〕など7カテゴリーを抽出した.以上の研究結果から,高齢者の生活支援には,家族,地域の人々,専門機関等からの継続したサポートと,高齢者本人の生きがいとネットワークが高まる社会活動への参加が重要であると示唆された.本研究は、都市に暮らす高齢者の健康と生活及びソーシャル・キャピタルの実態を明らかにすることを目的とした。主観的に健康である高齢者は、孤独感がなく家族や知人と毎日連絡をとり、外出が多かった。うつ状態の可能性がある者は、主観的に健康ではなく、連絡や外出、地域の人への信頼や困った時の手助けを感じることが少なかった。高齢者をサポートしている地域の人々は、関係機関と一緒に相談や見守り等を実施していたが、閉じこもりや認知症の人への対応に苦慮していることが明らかになった。高齢者の生活支援には、家族・地域住民及び専門機関などからのサポートと、本人のネットワークが高まる社会活動への参加が重要であると示唆された。平成26年度は、以下2つの調査を実施する予定であった。1)地域に居住する高齢者の実態調査(26年度11月実施予定):下記の理由により実施時期を27年3月とした。125年度のインタビュー分析に時間を要したため2対象となる一部の地域では、26年1月に65歳以上の方を対象に健康に関する調査が実施されたため、本調査は実施時期を遅らせた。現在、本調査のデータを入力中であり今後分析を行う。2)保健福祉活動の先進的な地域の視察:上記の調査が遅れたため実施できず、27年度にずれ込んだ。医歯薬学1)地域に居住する高齢者の実態調査結果を分析する。2)保健福祉活動の先進的な地域の視察は、最新の情報を得て視察場所を検討し、上記1)と同時進行で実施する。3)25年度27年度の調査結果をまとめ、高齢者のニーズに沿った都市部における地域保健福祉活動を考察する。4)科学研究費助成事業の報告とは別に研究報告書作成を予定していたが、期間内に実施は不可能と思われる。平成28年度に個人研究費により実施する予定である。A市3地域の調査は実施済みであるが、分析に時間を要している状況である。研究の遅れにより、人件費及び視察経費が支出されなかったため。1)25年度の地域住民によるサポート活動の実際と課題については、研究分担者と共に早急に分析する。分析結果は、26年度の高齢者のアンケート調査内容に反映させる。2)26年度実施予定の高齢者アンケート調査の実施は、26年11月頃を目標とする。アンケート調査の計画や調査票の作成に人員が不足する場合は、研究補助者を増員する。アンケートの発送と回答の入力作業は、業者に委託する予定である。
小児用超小型人工心臓開発のための微小循環解析

長期安定的に微小循環を観察できる顕微鏡を開発し、それらを用いて脈のない血流が生体へ与える影響を明らかにすることが本研究の目的で,微小循環観察装置の開発を行った。基本的構造は血管を誘導する足場部と、その足場に新生する血管・組織を観察するカメラ部の2つで構成した。螺旋流型人工心臓駆動様式を連続流・拍動流と切り替えて、微小循環に与える影響をリアルタイムに観察した。新たに開発した観察デバイスを用いて連続流と拍動流の血管の様子を観察できた。平均血圧と1分間の平均血流量を同地にした条件で観察を行った。この条件下においては微小循環に大きな変化は見られず、連続流の劣勢はみられないということがわかった。人工心臓には駆動方式として拍動流と連続流の2種類が存在するが、どちらが循環生理学的に生体に適しているか、もしくは問題があるかが明らかになっていない。もし連続流でも生理的に問題がないことが明らかになれば、超小型の人工心臓が開発可能となり小児にも適用可能となる。連続流駆動は大血管系に大きな影響はないが、肺や微小循環などの、血液の主たる機能であるガス交換部位における影響は未解明である。これまで拍動流と連続流のどちらも駆動できる人工心臓が存在せず、長期間観察可能な顕微鏡もなかったため研究はすすめられなかったが、我々は拍動流・連続流のどちらも駆動可能な完全人工心臓すでに開発済みである。そこで長期安定的に微小循環を観察できる顕微鏡を開発し、それらを用いて脈のない血流が生体へ与える影響を明らかにすることが本研究の目的であり、研究を行っている。本研究は微小循環観察装置の開発を行い、その後人工心臓を装着した動物の血流駆動様式を変更し、微小循環への影響を観察する実験的研究である。これまでなし得なかった、観察の安定性の確保と麻酔等の外乱抑制という条件を満たすために、観察装置内に血管を新生させる機構を組込む。初年度は市販の観察装置を購入し、足場を組み込んで使用し、人工心臓の流れ様式の変化を観察する。同時に高解像度の微小循環観察装置の独自開発を行う。本年度購入予定であった、飲み込み型体内観察カメラは、独自に開発した微小循環観察装置の開発が順調であったために見送り、実際に開発した観察デバイスを用いて、実験を行っている。観察デバイスの評価のために皮下にデバイスを埋込み、デバイスに組み込んだ足場に微小循環を誘導し、その様子をリアルタイムに観察することに成功した。また、補助人工心臓とともに微小循環デバイスを埋込み、数日単位での人工心臓下での微小循環観察に成功した。申請書に記載した、実験計画通りに推移しており、次年度の研究計画にもおおむね大きな障害は生じていないため。連続流でも生理的に問題がないことが明らかになれば、超小型の人工心臓が開発可能となり小児にも適用可能となる。そこで長期安定的に微小循環を観察できる顕微鏡を開発し、それらを用いて脈のない血流が生体へ与える影響を明らかにすることが本研究の目的であった。微小循環観察装置の開発を行い、その後人工心臓を装着した動物の血流駆動様式を変更し、微小循環への影響を観察する実験的研究を行った。観察の安定性の確保と麻酔等の外乱抑制という条件を満たすために、観察装置内に血管を新生させる機構を組込んだ。生体内で血管を誘導する足場にはすでに臨床応用されている、高分子のポリグリコール酸を用いることとした。また、足場に新生する血管を効率的に観察することを目的に平面形状である0.4mm厚の不織布のポリグリコール酸を用いる。微小循環を観察するためのカメラ部はCMOSセンサ、レンズ、プリズム、とLED光源から構成する。開発した微小循環観察装置を皮下に埋め込み、微小循環の観察を行った。螺旋流型人工心臓駆動様式を連続流・拍動流と切り替えて、微小循環に与える影響をリアルタイムに観察し、流れ様式が生体に与える影響を観察した。次年度では開発した微小循環観察装置を肺や毛細血管など各種臓器近傍に埋め込み、微小循環の観察を行う。

螺旋流型人工心臓駆動様式を連続流・拍動流と切り替えて、微小循環に与える影響をリアルタイムに観察する。また長期間(数週間)一定の流れ様式に駆動した時の影響も観察・解析する。実験終了後は、血液代謝データと病理組織的データを加えて総合的に、流れ様式が生体に与える影響の解析を行う。循環生理医工学自作開発デバイスの研究が順調に推移し、購入予定であった市販体内カメラを備品として購入する必要がなくなったため。動物実験に使用する消耗品の額を増やし、実験回数を増やすことで、より多くのデータを得て高い確度の成果を出すように変更する予定。
中学校における「情報とコンピュータ」授業に関するWeb学習支援システムの開発

平成14年度から実施されている中学校における「情報とコンピュータ」の授業に関して演習問題の学習支援システムを作成中である。演習教材は、教科書に沿って作成できる構造にし、中学校の教師が教材構築を容易にできることを目指した。宇部短期大学付属中学校および香川高等学校の教師(情報・数学・理科担当)と連携しながら演習教材を開発中である。現在は、中学校の情報教育教材を対象としているが、高等学校の情報科目へも発展できる形で教材開発を進めていく予定である。教材作成・演習支援システムは、PostgreSQLに教材・学習者データを格納し、PHPを使用してデータベースにアクセスし、Apacheで公開する環境である。本システムは、中学校の「技術・家庭」の技術分野の情報とコンピュータに関する学習教材であり、教師が教科書で授業を行った後、演習問題を解くことによって、生徒の自己学習を助けるシステムである。問題を解くことで知識獲得の確認ができ、理解できていないところについては、解答画面の関連リンクをクリックするとその問題に関する説明が表示でき、復習が行えるようになっている。教師が演習問題を作成して容易に教材構築が行えるインタフェースや、学習履歴を分析することにより教師が生徒の理解度を評価し、その結果を生徒にフィードバックし、次に展開される授業に役立っようにした。本年4月より、情報の授業と平行して学習支援システムの運用を行う。年度の初めに、生徒に対して学習方略テスト(新学習適応検査を予定している)を実施し、学習履歴情報を分析し、その後、それぞれの生徒にあった学習形態での画面提示ができるシステムを組み込む計画である。
高齢者家族の新しい形態と親族網-超高齢化山村における高齢退職者の帰郷と家族再生-

豪雪・過疎・超高齢化山村における分散・孤立した高齢者のみ世帯の生活は、除雪、家屋の維持、火災等に対する安全・防犯、通院などの交通、日常生活の利便性など生活の全面にわたり大変厳しいものがある。人的資源の流出に加え、過疎化の進行に伴う財政悪化や投資効率の低下による公共サービスの脆弱化がその背景にある。それを補う形で残村高齢者と他出子と密度の高い親族ネットワークが形成されている。他出子の居住地の違いによってその緊密度や交流・援助の手段に違いは見られるがそれはさほど大きなものではない。その内実をなすものは、老親に対する精神的・経済的・身体的扶養と「家」(稼業・家作、墓、親族関係)の継承、郷土への愛着などである。しかし、他出子の帰郷への直接的な動機づけとしては、そうした所与の客観的条件よりも、他出子側の主体的条件に拠るところが大きい。他出子家族内の子供の成長・自立(就職、結婚)、帰郷後の仕事・役割・生きがいの有無、帰郷にたいする家族の同意などである。比較対象群として行った、冬季間(45ケ月)に他出子世帯と同居する「出ぐらし」高齢者世帯の調査によると、残村高齢者の自立の低下による通院や要介護の高まりが、他出子の帰郷への要因とはならずむしろ高齢者の「引き取り」(村外流出)を促していることにもそれは示されている。また、帰郷後の不安として上げられているのは、先のものの他、自分の老後とりわけ介護問題や人間関係でありその点でも、他出子は帰郷を自らの問題として受け止めているということが分かる。したがって、具体的に帰郷を考えている1割弱、漠然とした願望のものも含めて4割弱にも上る帰郷意向をもつ他出子の帰郷がどれだけ現実性を帯びるかは、現存の高齢者と他出子の親族ネットワークへのさまざまな形の支援に加え、村と他出子の早期からの情報交換・交流と幅広い高齢者のためのまちづくりにある。高齢二世代家族の再生の条件もそこにある。金山町では、この数年来、過疎化、高齢化に一層拍車が掛かり、高齢者のみの世帯がさらに増加しており、高齢者に対する保健、医療、交通、福祉などの社会サービスの整備とともに、高齢期家族の再生が急務であり、そのことに住民の大きな期待が寄せられていることが分かった。高齢者家族の変動については、住民基本台帳を基にした高齢者のみの世帯の異動を中心にした動態分析の結果、他出した子供の所への移住(“呼び寄せられ")が、かなり見られるほか、区長(集落の自治会長)へのヒアリングによって、短期あるいは短期の町外移住の実態が明らかになった。それは主として、高齢者自身の長期療養や冬季間の生活の安全のために子供世帯に寄留するものであるが、子供世帯の家事、育児や軽度な仕事の手伝いなどの理由もみられた。また、本年度の主要な課題であった残された高齢者の生活の実態と他出子との交流についての訪問面接調査は152ケース完了した。この中でも、お盆や正月だけでなく、高齢者の側に対する子供の病気見舞い、援農(農作業の手伝い)、家屋の維持管理(修繕や防雪)、子供世帯に対する高齢者の家事、育児援助など、対面交流が頻繁に行われており、高齢者世帯と他出子との情緒的依存関係だけではなく、広く修正拡大家族としての機能が働いていることがわかった。今後は、他出子の定年退職後に帰郷の可能性について、他出子の側から、その意向、条件、時期などを調査することによって、子供の帰郷による高齢2世代家族の再生の方向が明らかになると考える。本年度は、前年度の金山町在住の高齢者のみ世帯と他出子との間に成立している修正拡大家族の内実調査に引き続き、他出子の帰郷意向調査を郵送方式によって行った。高齢者のみ世帯152ケースのうち子供のいない15世帯を除く135世帯の高齢者が帰郷を期待する他出子182人に対し調査を行った結果、131人から回答を得た。有効回答率は71%と極めて高く、他出子側の本テーマにたいする関心の高さが現れている。詳細な集計及び分析は、現在進行中であるが、他出子の帰郷意向は42%にも上り、いつ戻るかという時間的緊急度や希望している帰郷時の年齢にはバラツキが見られるが、帰郷に際しての条件や不安への対応策次第では、本調査研究のライト・モチ--フである定年退職後の子供の帰郷による高齢2世代家族の再生がかなり現実性を帯びてくるのではないかと考えられる。他方、帰郷を「考えていない」と回答した人々の場合は、やはり一番大きな理由として上げられているのは、“仕事"で、定年退職後も住宅ローンや教育費の負担に追われる今日の我が国の勤労者の老後生活の現実が現れている。また帰郷意向の有無や現在の居住地の遠近にもかかわらず、老親の「介護」のために金山町に帰ると考えている人は少なく、やはり自らの老後生活のためになにがしかの積極的な意義づけを求めている人が多い。今後さらに、老親が冬季間だけ子供世帯に同居する「出暮らし老人」、子供の世帯に“引き取られた"「呼び寄せられ老人」、あるいは金山町の中で老親と子供が別れてすんでいる家族などのリファレンスグループについての事例調査を進めながら対照研究を行うことによって、子供の帰郷による高齢2世代家族の再生の方向が一層明らかになると考える。

豪雪・過疎・超高齢化山村における分散・孤立した高齢者のみ世帯の生活は、除雪、家屋の維持、火災等に対する安全・防犯、通院などの交通、日常生活の利便性など生活の全面にわたり大変厳しいものがある。人的資源の流出に加え、過疎化の進行に伴う財政悪化や投資効率の低下による公共サービスの脆弱化がその背景にある。それを補う形で残村高齢者と他出子と密度の高い親族ネットワークが形成されている。他出子の居住地の違いによってその緊密度や交流・援助の手段に違いは見られるがそれはさほど大きなものではない。その内実をなすものは、老親に対する精神的・経済的・身体的扶養と「家」(稼業・家作、墓、親族関係)の継承、郷土への愛着などである。しかし、他出子の帰郷への直接的な動機づけとしては、そうした所与の客観的条件よりも、他出子側の主体的条件に拠るところが大きい。他出子家族内の子供の成長・自立(就職、結婚)、帰郷後の仕事・役割・生きがいの有無、帰郷にたいする家族の同意などである。比較対象群として行った、冬季間(45ケ月)に他出子世帯と同居する「出ぐらし」高齢者世帯の調査によると、残村高齢者の自立の低下による通院や要介護の高まりが、他出子の帰郷への要因とはならずむしろ高齢者の「引き取り」(村外流出)を促していることにもそれは示されている。また、帰郷後の不安として上げられているのは、先のものの他、自分の老後とりわけ介護問題や人間関係でありその点でも、他出子は帰郷を自らの問題として受け止めているということが分かる。したがって、具体的に帰郷を考えている1割弱、漠然とした願望のものも含めて4割弱にも上る帰郷意向をもつ他出子の帰郷がどれだけ現実性を帯びるかは、現存の高齢者と他出子の親族ネットワークへのさまざまな形の支援に加え、村と他出子の早期からの情報交換・交流と幅広い高齢者のためのまちづくりにある。高齢二世代家族の再生の条件もそこにある。
扁桃病巣感染の発症およびその進行における細胞接着分子の関与についての研究

扁桃病巣感染の二次疾患の1つである掌蹠膿疱症の皮膚における各病変部位での細胞接着分子の発現について以下の結果を得た。1.肉眼的正常部正常者の皮膚と同様にリンパ球等の浸潤細胞はほとんど認めず、CD44が表皮において陽性であった。しかし、正常者の皮膚とは異なり、ICAM-1が真皮および真皮乳頭内を走行する血管に沿って陽性であった。2.紅斑部浸潤する細胞はCD3陽性で、CD4陽性細胞が多数を占めていた。またこれらはLFA-1強陽性であり、さらにこれらLFA-1陽性細胞の浸潤部位にほぼ一致して、ICAM-1が血管内皮、表皮、ケラチノサイト、リンパ球などに陽性を示していた。また、真皮内血管にはELAM-1の発現が強く認められた。3.膿疱部浸潤細胞はCD3,CD4,LFA-1陽性であり、ICAM-1は真皮内血管および表皮ケラチノサイト、浸潤細胞に陽性であり、真皮内血管にはELAM-1の発現が認められた。以上の結果より、掌蹠膿疱症の発症や進行において、T細胞を主体とした細胞性免疫が関与しており、初期のT細胞浸潤の際に、LFA-1・ICAM-1相互作用が関わっていることが考えれられた。また、肉眼的正常部において真皮内血管にICAM-1の発現がみられたことは、この細胞接着分子が潜在化する炎症によって増強され、浸潤T細胞との反応準備状態にあるものと考えられた。
加湿予混合気による単室型 SOFC 発電の実現性検証

固体酸化物形燃料電池(SOFC)に燃料のメタンと空気を予混合で供給する発電方法の成立性を,実験的に検証した.予混合気を積極的に加湿し主に接触酸化反応による発熱を利用して吸熱反応である水蒸気改質を燃料極上で進行させることで,システム内での熱の有効利用をめざしたものである.燃料極表面における酸化反応と水蒸気改質反応の反応領域を明らかにし,ガス混合比を調整することで600°Cにおいて0.9Vの開回路電圧を得た.固体酸化物形燃料電池(SOFC)に燃料のメタンと空気を予混合で供給する発電方法の成立性を,実験的に検証した.予混合気を積極的に加湿し主に接触酸化反応による発熱を利用して吸熱反応である水蒸気改質を燃料極上で進行させることで,システム内での熱の有効利用をめざしたものである.燃料極表面における酸化反応と水蒸気改質反応の反応領域を明らかにし,ガス混合比を調整することで600°Cにおいて0.9Vの開回路電圧を得た.固体酸化物形燃料電池(SOFC)に燃料のメタンと空気を予混合で供給する発電方法の成立性を,実験的に明らかにすることを目的とする.予混合気を積極的に加湿し主に接触酸化反応による発熱を利用して,吸熱反応である水蒸気改質を燃料極上で進行させることに特徴がある.まず,加湿予混合気を供給する場合の,Ni-YSZ燃料極の酸化触媒あるいは改質触媒としての性能を実験的に調べた.試験電極を流路壁面に設置し,発電がない状態で予混合ガスを供給した.供給ガスの組成,流量をパラメータとし,気相燃焼が生じない600°C程度の温度条件において排出ガス成分をガス質量分析装置とガスクロマトグラフで計測した.無加湿の混合ガスで接触酸化の,無酸素の混合ガスで水蒸気改質の基礎データをそれぞれ得た.さらにメタン,酸素,水蒸気が共存する条件での実験を行ったところ,酸素が存在する上流部ではメタンの酸化が進行し,水蒸気改質反応が相対的にそれより下流で生じることがわかった.供給ガスの加湿量が多い場合には,下流域での水蒸気改質を促進するほか,シフト反応によって,メタン1モルあたりの水素発生量を高めることができた.酸化反応と水蒸気改質反応が熱的にバランスするようなメタン,酸素,水蒸気の混合比を見出した.さらに600°C程度の温度域で自作セルを用いた発電実験を行ったところ,供給ガスの条件を調整することで0.9Vの開回路電圧が得られ,予混合SOFC発電の可能性を確認することができた.いっぽうこの温度域でのYSZ電解質のイオン伝導度が高くないこと,および作製したセルは電解質厚さが500ミクロンの電解質支持型セルであったことから,本研究においては電池内部のIR損失が大きく有効な発電反応は達成されなかった.この点については,将来的には薄膜電解質を採用した電極支持型セルを使用することで,改善できる可能性が高い.
人工生命手法による中海生態系環境の評価に関する研究

(1)中海の流動現象の解析:中海水域の流動現象を把握するために、シグマレイヤモデルを適用した。中海の外部境界となる境水道の河口部で日本海潮位として大潮潮位を与え、下流端からの強制入射とした。その結果、上げ潮時には、境水道から中浦水門跡を通過して最深部にかけて相対的に強い流れが発生すること、しかし、中海南西部から東部に流れが広がると同時に平均的に流速が低下すること、下げ潮時にも中浦水道から境水道に局所的に早い流れが生じるが、全域的には、底流速域が広がった状況であることがわかった。特に米子漁港付近の湾奥部との海水交換はきわめて低いことがわかった。(2)中海水域(宍道湖水域を含む)での環境データに対する人工生命技術による評価:中海および宍道湖で観測されてきた水質観測データを対象に、自己組織化マップ(SOM : Self Organizing Map)を利用して、水質ならびに底質変動特性ならびに貝類ならびに環形動物の生息特性分析を行った。その結果、大橋川水域、中海湖岸域、中海中心水域および中浦水門跡から境水道水域において、特徴的に水質、底質分析が出来ること、また、生物に関しては、ヤマトシジミならびにイトエラスピオの生息環境特性が、明確に示された。特に、SOMの分析機能として、今回は水質4項目、底質7項目で解析を行ったが、比較的少ないニューロン数で各水域の類似度ならびに特性を、視覚的に確認できること、卓越項目を同定しやすく本研究のような環境評価に極めて有用であることがわかった。本年度(平成17年3月31日)の研究実績(1)中海の流動現象の解析黒岩は、シグマレイヤモデルをモデル湾に適用し、湾水の流動現象の解明を試みた。このモデルは、水面と海底形状を厳密に表現できること、鉛直層の分析能が水深によらず一定であるため、海域の鉛直解像度が低下しないことなどを、浅水性モデル湾の流動解析から確認した。今回はモデルを2次元に限定しているが、3次元モデルを前提にして開発されているので、次年度の3次元モデル化へのプログラム展開は容易と考えている。モデル湾の、種々の外力条件のもとで湖水流動の基本的な変動パターンを確認した。(2)中海水域の環境因子のデータベース化と人工生命技術の水質評価への適用松原は中海水域に関係する行政機関において観測されてきた同水域の水質観測データならびに気象観測データを取りまとめ、そのデータベース化を行った。このデータベースは、上記の数値計算の初期条件、外力条件の設定にも、また計算結果の精度検証にも利用可能となった。さらに人工生命技術の一つである自己組織化マップSOM (SOM : Self Organizing Map)を利用して、水質変動特性の領域評価への適用を試み、上記(2)で構築したデータベースから、環境因子の変動と水質項目の変化の因果関係をSOMで明らかにした。その結果、中海の水域が、領域的には、大橋川水域、中海湖岸水域、湖心水域ならびに境水道水域に分けられることが明らかとなった.(1)中海の流動現象の解析:黒岩は、昨年のモデル湾の流動解析に基づき、中海水域の流動現象を再現するためにシグマレイヤモデルを適用し、中海水域の流動機構の解明を試みた。中海の下流端である境水道での潮位を境界条件とし、上流端としては宍道湖の水位を与え中海の流動現象を計算した。水表面の風応力については、基本的に無風条件での流動現象から強風が水面に一様に吹いている状況までの数パターンで流動を再現した。その結果、表面の風応力の存在が、湖水の鉛直循環に大きく寄与することが分かった。また、湖水の中央部ならびに浅海域での基本的な流動パターンを確認した。

(2)中海水域の環境因子のデータベース化と人工生命技術の水質評価への適用:松原は中海および宍道湖水域で観測されてきた同水域の水質観測データならびに気象観測データから自己組織化マップSOM(SOM : Self Organizing Map)を利用して、水質変動特性の領域評価への適用を試み、上記(1)で構築したデータベースから、環境因子の変動と水質項目の変化の因果関係をSOMで明らかにした。また、(1)で算定された中海の流動解析の流れデータをSOMモデルに取り込み、大橋川水域、中海湖岸水域、湖心水域ならびに境水道水域に分けて、その相関関係を明らかにした。また、ヤマトシジミの生存環境についても、本人工生命モデルによって、条件抽出が可能であることが分かった。様々な要因から構成される生態系の諸現象を数値モデルと数理モデルとのバインディングで解くことの可能性を確認した。
遊離脂肪酸濃度をコントロールした低pH域でのメタン発酵による固形物含有廃水の処理

実験は1.0lの完全混合型リアクターを用い、温度35゚C、HRT8日の下でおこなった。基質には可溶性でんぷんを用い、基質のCOD濃度は12000mg/l(流入COD負荷は1.5kg/m^3・d)とした。そしてpH6.6から7.5の範囲でpH変動試験をおこなった。実験の結果、pH7.1から7.5でのCOD除去率は5773%、pH7.0から7.1でのCOD除去率は5266%、pH6.9以下でのCOD除去率は4347%で、pHが6.9を切るとCOD除去率が一段階低下することがわかった。一方、菌体の活性をあらわす比基質消費速度を見ると、pH依存性は見られず、1.13.6mgCOD/mgVSS・dであった。この値は通常のメタン発酵で得られる値であり、メタン生成が阻害されていないことがわかる。反応槽内の脂肪酸組成について述べる。酢酸濃度はpHに関わらず4773mg/lであった。プロピオン酸濃度はpHにより変化し、pHが7.0以下ではおよそ200mg/lであったのに対し、pH7.0以上になるとばらつきはあるが増大し、最大690mg/lに達した。ところで脂肪酸は遊離するとメタン生成を阻害することがわかっている。そこで実験期間中の全遊離脂肪酸濃度を計算したところ最大5mg/lであった。この値はメタン生成の阻害濃度10mg/lに達しておらず、これからもメタン生成は阻害されていないことがわかった。また蛍光顕微鏡装置を用い、メタン生成菌を観察したところ、UおよびBV励起下で青(U励起)および緑(BV励起)の蛍光を発した。蛍光顕微鏡の使用により、メタン生成菌の迅速かつ選択的な観察が可能になった。さらに通常の顕微鏡観察により、運動性の微生物が多く観察された。今回の実験では、メタン生成反応が阻害されていないのに関わらず、COD除去率が非常に低かった。でんぷんの嫌気性処理ではでんぷんの加水分解・酸生成を促進することが重要である。
最適化手法を用いた骨質評価法とインプラント形状の選択法の確立

まず骨質を表すパラメータ(皮質骨厚,海綿骨のヤング率)を種々変化させた有限要素解析を行い,骨の最大ひずみを評価値として応答局面を作成した.次に,インプラントのサイズを最適化手法を用いて検討したところ,海綿骨のヤング率が0.5GPa以下の場合,インプラントのサイズを大きくしても生理的なひずみの限界値を超え,インプラント先端部周囲の海綿骨に最大歪みがみられた.しかし,CTデータから構築したモデルによる解析では,最適化計算の結果と比較して,歪みの値はやや低く,最大相当歪みの現れる位置が異った.これは,CTから作成したモデルでは,骨の物性が部位によって大きく異なっていたことが原因と考えられた.昨年度は,骨質を表すパラメータ(皮質骨厚:0.5-2.0mm,海綿骨のヤング率:0.25-7.93GPa)を種々変化させた有限要素解析を行い,骨の最大ひずみを評価値として応答局面を作成し,そのパラメータの影響を解析した.本年度は,さらに最大相当歪みの現れる位置について検討を加えた.その結果,海綿骨のヤング率が低い場合はインプラント先端部周囲の海綿骨に最大ひずみが生じ,高い場合はインプラント頚部付近の皮質骨に最大ひずみが生じることが明らかとなった.また,最大相当歪みが生理的な適正値とされる値を超える場合は,インプラント先端部周囲の海綿骨に最大歪みがみられたことから,この部分の歪みを小さくするようにインプラントの形状や材質を改良すると,力学的により好ましいインプラントとなることが予想された.一方,各々の皮質骨の厚さと海綿骨のヤング率との組み合わせについて,骨質に合わせたインプラントサイズの最適化をはかった.すなわち,骨内の最大歪みが生理的な限界値を超えずにインプラントのサイズを最小化することを試みた.インプラントサイズは直径を4mmで固定し長さを最適化する場合と,長さを10mmに固定し直径を最適化する場合の2通りについて行った.その結果,直径の変更のほうが歪みの低減には有効であり,皮質骨厚と海綿骨のヤング率の双方がともに小さい場合を除いて,力学的に適正な範囲のひずみに抑えることが可能な最小のインプラントサイズが示された.また、当該年度に購入したmimicsを用いて、乾燥頭蓋骨のCTデータよりモデルの作成に至る一連の手順を確認した。北海道大学病院倫理委員会の審査を受け、実際の症例についてモデルを作成し分析する予定である。近年,欠損補綴の一手法として確立されたデンタルインプラントであるが,埋入する部位の骨の量と質によっては,サイズの大きなインプラントを用いたり,あるいは骨造成等が必要となるようなことがある.その判断基準のひとつとして,LekholmとZarbによる分類やMischの分類などが広く用いられている.しかし,いずれも明確な数値的基準はないか,あっても根拠が不明確であるうえ,その分類結果に基づくインプラントの選択は術者の経験と主観によって判断されているのが現状である.そこで,最適化手法を応用して,骨質を表すパラメータ(皮質骨厚:0.5-2.0mm,海綿骨のヤング率:0.25-7.93GPa)を種々変化させた有限要素解析を行い,骨の最大ひずみを評価値として応答局面を作成し,そのパラメータの影響を解析した.その結果,皮質骨厚よりも海綿骨のヤング率の物性の影響が大きいことが示された.次に,インプラントのサイズを種々変更し,Mechanostat theory (Frost)に基づいてインプラントの適否を検討した.海綿骨のヤング率はMischの分類D3に相当するCT値よりKeyakの変換式に基づいて算出して決定した(0.1-1.5GPa).その結果,垂直荷重に対しては,海綿骨のヤング率が0.5GPa以上であれば,インプラントのサイズを大きくすることで生理的なひずみの限界値を超えないことが示された.また,頬側に30度傾斜させた方向から荷重を加える側方荷重でも,同様に海綿骨のヤング率が0.5GPa以上であれば,インプラントのサイズを大きくすることで生理的なひずみの限界値を超えないことが示された.しかし,0.5GPaを下回る場合には,インプラントのサイズの変更のみではひずみを生理的な範囲に抑制することは困難と考えられ,この値がひとつの目安となり得ることが示された.本年度は,CTデータから有限要素(FE)モデルを構築し、インプラント周囲の骨の歪みを解析した。皮質骨の厚さは約1mm前後、海綿骨のCT値は950HUまでの値で広く分布していた。インプラントは直径4mm、長さ10mmの円筒形として画像解析ソフトmimics上で位置を決定し、FEメッシュを作成後、CT値により骨質を10段階に分類し、各々についてKeyakの報告に基づいてヤング率を求め、該当する部分の要素に適用した。ポアソン比は一律に0.3とした。作成した要素データを有限要素解析プリポストプロセッサMSC.Marcにインポートして、境界条件を付与した。荷重条件は、垂直荷重、および15°頬側方向からの側方荷重(60N)とした。解析の結果、最大相当歪みは垂直荷重、側方荷重のいずれにおいても、Frostの定書する生理的限界(3000 microstrain)を越えなかった。この解析例における海綿骨の平均的なヤング率は、おおよそ0.6MPa前後と推測されたが、前年度までの最適化の結果に照らし合わせると、垂直荷重ではやや高く、逆に側方荷重ではやや低い値となった。

また、最大相当歪みはいずれもインプラント先端部周囲の海綿骨に生じていた。平成25年度に行った最適化計算の結果と比較すると、今回の結果では、生理的な歪みの値はやや低いにもかかわらず、相当歪みの現れる位置が異なるという、相反する結果となった。これは、最適化計算に用いたモデルの骨の物性が、皮質骨と海綿骨のそれぞれで一定としていたのに対し、今回のCTから作成したモデルでは、骨の物性が部位によって大きくに異なっていたことが原因と考えられる。したがって、広範囲に分布する海綿骨の物性値をどのように評価するかが今後の課題となることが示唆された。今後例数を増やして解析し、検討を加える予定である。近年,欠損補綴の一手法として確立されたデンタルインプラントであるが,埋入する部位の骨の量と質によっては,サイズの大きなインプラントを用いたり,あるいは骨造成等が必要となるようなことがある.その判断基準は明確な数値的基準に乏しく術者の経験に負うところが大きいと考えられる.そこで,最適化手法を応用して,骨質を表すパラメータ(皮質骨厚,海綿骨のヤング率)を種々変化させた有限要素解析を行い,骨の最大ひずみを評価値として応答局面を作成して,影響を解析した.その結果,皮質骨厚よりも海綿骨のヤング率の物性の影響が大きいことが示された.次に,インプラントのサイズを種々変更し,Mechanostat theory (Frost)に基づいてインプラントの適否を検討したところ,海綿骨のヤング率が0.5GPa以上であれば,インプラントのサイズを大きくすることで生理的なひずみの限界値を超えないことが示された.しかし,この値を下回る場合には,ひずみを生理的な範囲に抑制することは困難と考えられ,ひとつの目安となり得ることが示された.さらに,最大相当歪みが生理的な適正値とされる値を超える場合は,インプラント先端部周囲の海綿骨に最大歪みがみられたことから,この部分の歪みを小さくするような形状や材質のインプラントが,力学的により好ましいと予想された.しかし,CTデータから構築した有限要素(FE)モデルによる解析では,最適化計算の結果と比較して,歪みの値はやや低いが,最大相当歪みの現れる位置が異っていた.これは,最適化計算に用いたモデルの骨の物性が,皮質骨と海綿骨のそれぞれで一様であるとの仮定していたのに対し,CTから作成したモデルでは,骨の物性が部位によって大きくに異なっていたことが原因と考えられた.今後は,CTから多数のFEモデルを構築して解析を行い,傾向を分析することが必要であると考えられた.まず骨質を表すパラメータ(皮質骨厚,海綿骨のヤング率)を種々変化させた有限要素解析を行い,骨の最大ひずみを評価値として応答局面を作成した.次に,インプラントのサイズを最適化手法を用いて検討したところ,海綿骨のヤング率が0.5GPa以下の場合,インプラントのサイズを大きくしても生理的なひずみの限界値を超え,インプラント先端部周囲の海綿骨に最大歪みがみられた.しかし,CTデータから構築したモデルによる解析では,最適化計算の結果と比較して,歪みの値はやや低く,最大相当歪みの現れる位置が異った.これは,CTから作成したモデルでは,骨の物性が部位によって大きく異なっていたことが原因と考えられた.新規購入したソフトウェアの扱いがやや難しく、モデルの作成に時間を要したため、今年度は1例のみの解析にとどまった。歯科補綴学例数を増やして解析を行い、最適化計算との差異をさらに明確にする。
電磁力のポジティブ応用による高速炉熱流動問題の包括的解決技術の実証

本研究は、導電性流体に対して通常はネガティブに作用することの多い電磁力をナトリウム高速炉における高サイクル熱疲労などの様々な熱流動問題の包括的制御技術として積極的に活用する新しい保全技術を実験により実証するものである。そのため、科学研究費補助事業の助成により、液体金属であるガリウムをナトリウムのシミュラントとして活用する液体金属流動ループを国内で初めて建設し、助成期間内に健全なガリウム・オペレーションを達成した。低融点金属である液体ガリウムを液体ナトリウムの擬似流体とする小型の流動ループを製作した。装置は、循環ポンプ、試験部、アッパータンク、流量計測部、熱交換部、ドレインタンク、によって構成されている。目視によって液体金属流れの健全性を監視するため、管材の大部分は、透明塩ビおよび塩ビで製作されている。主配管の内径は21mmである。ループは約L1.5m×H0.5mの鉛直ループであり、内容積は約4リットルである。地震等の緊急時に全てのガリウムをドレインタンクに回収するため、ループは若干勾配がつけてある。使用する循環ポンプはキャンドポンプであり、ケーシングやインペラーを含め、全てステンレス材(SUS316L)で製作されている。ループは、ポンプを除いて、断熱パネルで製作された簡易ドラフトによって囲まれており、内部には保温用のセラミックスヒータと室内温度の均一にするためファンが設置されている。これによりドラフト内の温度は常に35°C40°Cに維持される。先ず、流量特性を評価し、これにより当初の予定通り55L/min.の流量を達成した。最大Re数は約1.0×10^6である。次に、試験部となる塩ビ製の正方形ダクト内(断面3cm×3cm)に発熱円柱(直径10mm×高さ30mm)を設置して液体ガリウムを流動させ、カルマン渦発生に伴う周囲流体の温度変動の計測を開始した。外部磁場として、ネオジウム磁石により磁気回路を形成したものを流路上下に設置して流れに垂直な準一様磁場(磁束密度0.40.6T)を印加している。現在のところ、流動試験における取扱い技術の課題として、ガリウムの酸化と濡れ性の問題を確認し、装置の改修を実施している。一方、磁場下の乱流計算に関し、作成した正方形管内流れに対するLESコードをダイナミック混合モデルへ改良し、更に渦流出に対する出口部境界条件を高精度化した。平成22年度では平成21年度に引き続き、液体ガリウムをナトリウムの擬似流体とする小型の流動ループの改修に取り組んだ。装置は、通常の流体ループの基礎的コンポーネントである循環ポンプ、試験部、アッパータンク、流量計測部、熱交換部、ドレインタンク、によって構成されている。しかしながら、長時間の運転においてガリウム酸化物が自由液面に堆積し、かつ一部は固形物として流動に追従するため、データ取得が非常に困難であるというガリウム取り扱いに関する工学的知見を得た。そこで先ず、酸化抑制のためArガス雰囲気での実験が可能となるよう、流動ループにArガスのパージシステム、ならびに酸化して浮遊した酸化物を除去するためのフィルター、を設置した。更に、研究初年度に購入したタービン式流量計では低流量条件での流量計測が困難であったため、新たに磁気回路を設計して電磁流量計を製作した。この電磁流量計の設計と校正のための実験に大幅な時間を費やした。これらの装置改修終了後、地震等の緊急時に全てのガリウムがドレインタンクに回収できるか、また、配管内やパージ系でのチョーキングなど、ガリウム取り扱いに関する多くの工学的知見を得ることができた。次に、本来の目的である磁場による温度変動の減衰を評価するため、試験部ならびに温度変動の計測系を一新した。これは得られる温度変動が小さい場合に既存アンプでは不確かさに問題が出るため、キーエンス製の高精度ひずみ計測器を購入し設置した。途中、試験部として使用していた塩ビ製試験部が破損したため、新たに塩ビ製の正方形ダクト(断面3cm×3cm)を作製し、発熱円柱(直径10mm×高さ30mm)を設置して液体ガリウム循環のシェイクダウン試験を開始した。並行して、導電壁の温度変動減衰データを取得するため、同じ幾何形状のステンレス製ダクトを設計・製作した。一方、磁場下の乱流計算に関し、平成21年度に作成した正方形管内流れに対するLESコード(ダイナミック混合モデル)を実験体系へ改良している状況である。平成22年度に引き続き、液体ガリウムをナトリウムの擬似流体とする小型流動ループの改修に取り組んだ。この理由として、液体時のガリウムの酸化問題が、研究当初予測された以上のものであることが最大の理由として挙げられる。結果としてガリウムの酸化防止に多くの時間を費やしたが、それ以上に国内初となるGa液体金属流動試験装置の製作とGa取り扱い技術に関する多くの知見を得ることができた。また、別途、日米科学技術協力事業に1か月参加して米国UCLAでの高温PbLi液体金属流動ループを製作し、液体金属流動実験と酸化防止に関する多くの経験を得た。この経験を踏まえ、H23年度秋以降に改めて装置改良に取り組んだ。

具体的には、H22年度において装置の全配管系統をArガス雰囲気に達成できたが、循環前に、液体ガリウムの酸素の吸い込みを極力抑えるため、先ずダンプタンク内を真空ポンプ(別途調達)により真空引きした後、Arガスを十分に吸い込ませる作業を行った。これにより酸化を大幅に低減することができた。しかしながら長時間の循環運転に対して酸化物の生成を抑えることができず、長時間の循環実験が必要となる本実験で精度の高いデータの取得が困難な状況にある。科研費成果報告書では、短時間に得られた結果について報告する。並行して酸化の原因について調査し、塩ビなどの樹脂系の配管部材を利用した際、酸素が配管を透過して液体金属と反応し、酸化に結びつく可能性がある事を見つけるに至った。現在、配管系の殆どの部分をサニタリー用のステンレス製のパイプで製作している最中であり、引き続き実験データの取得に努め、当初の予定成果について本年度中に纏める予定である。一方、磁場下の乱流計算に関し、平成22年度に作成した正方形管内に存在する角柱周りの流れ解析を実施し、磁場下における層流計算の収束まで確認した。現在、入口条件として乱流ドライブ区間を設置し、LESによる乱流計算を実施している状況である。
交通渋滞形成の動的模型

交通流を記述する理論としては追従モデルがよく知られている。このモデルは、運転者の反応(加減速)は外部からの刺激(前者との相対速度)から一定時間遅れる、という前提に基づいて、遅延型の方程式で表わされている。実際に人間の反応の遅れは存在するため、渋滞の発生や自動車の運動の遅れが観測されるのは、この反応の遅れが本質的と考えられてきたようである。しかし、これまで追従モデルによって渋滞の発生メカニズムを説明することには成功していない。我々は車間距離によって決まる最適速度という概念を導入することにより、新しいモデル(最適速度追従モデル)を提案した。このモデルでは、反応の遅れを取り入れなくても、車両密度が高くなると自然に自由流から渋滞流へ遷移することがシミュレーションで確かめられている。本研究では最適速度追従モデルにおける反応の遅れの効果について議論を行なった。理論的解析及び数値シミュレーションにより、遅れが小さい場合は交通流の不安定性、即ち渋滞形成にはあまり影響を与えないこと、大きい場合も渋滞発生より自動車の衝突の原因としての寄与の方が大きいことなどがわかった。また、自動車の運動がどれくらい遅れて後方へ伝播するか、についても数値シミュレーションで調べた。その結果、多くの場合同程度(1秒前後)の運動の遅れがあることがわかり、これは観測される量に匹敵する。この運動の遅れには反応の遅れはほとんど影響がなく、従って、大部分は運動方程式から動的に発生する遅れによるものである。以上のことから、反応の遅れの存在は、衝突のような自明な場合を除いてほとんど何も効果をもたらさないことが示された。