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ガラス形成物質のレオロジー

ガラス形成物質の非線形輸送現象(特にそのレオロジー挙動)について理論的に研究を行った。主な成果は以下のとおりである。(i)分子動力学シミュレーションにより、過冷却液体の異常粘性輸送および粘弾性特性のメソスコピック性を初めて明らかにした。この発見は動的不均一性に伴う相関構造がスローダイナミクスにおいて本質的に重要であることを強く示唆するものである。(ii)アモルファス物質の破壊現象を記述する新しい粘弾性モデルを提案した。このモデルに基づき、破壊に伴う非線形現象が密度揺らぎと変形の動的結合に起因しうることを示した。申請者は、これまでに系の熱力学係数や運動論係数が密度、あるいは自由体積濃度などに顕著に依存する物質糸では、微小な剪断率の流れであっても、一様状態が容易に不安定化しうるというまったく新しい機構を提案し理論解析を進めてきた。従来、高分子溶液やライオトロピック液晶などのソフトマター系において、このような不安定化現象が発現することは"流動誘起相分離"の名でよく知られていたが、一見、なんら顕著な内部構造を有さないような単純液体系であっても、このような現象が予測されるという意味で重要である。また、共通するメカニズムは液体の普遍的な不安定化機構の存在を強く示唆する。この不安定化機構は特に粘性の大きな液体系で広く成立すると考えており、これまで、この機構を粘弾性体やアモルファス固体の不安定化、破壊現象の理論的な記述に発展させるため、主に連続体レベルでの数理モデルの構築、及びその解析を通じて、研究を進めてきた。これら前年度までの研究成果の延長にあるものについては、日本物理学会誌上や様々な国際学会、研究集会などで積極的に公表を行ってきた。さらに、このような連続体的なアプローチで見出される不安定化現象の背後にあるミクロなメカニズムについて理解を進めるべく、様々な見地から研究を進めてきた。具体的には、分子論レベルの輸送理論を援用した理論モデルの構築と分子動力学計算を用いたその検証であるが、これらについては現在論文の執筆を準備中である。【過冷却液体の非局所粘弾性】本研究では、前年度までに過冷却液体における輸送異常とその空間階層的な起源を明らかにするために、長さスケール(有限波数)の情報を残した粘性係数を3次元モデルガラス系(2成分ソフトコアポテンシャル系)の分子動力学計算によって詳細に調べてきた。本年度はさらに、その解析を複素弾性率、粘弾性緩和時間にまで拡張した。その結果、ガラス化に由来するプラトー弾性率には顕著な空間スケール依存性や温度依存性は見出せないが、粘弾性緩和時間には顕著なメソスコピック性が発現し、それはガラス転移点に向かって成長することを初めて系統的に明らかにした。現在、これらの結果をまとめた論文を投稿中である。【変形下のガラス状物質の不安定化現象】申請者は、これまでに系の熱力学係数や運動論係数が密度、あるいは自由体積濃度などに顕著に依存する物質系では、微小な剪断率の流れであっても、一様状態が容易に不安定化しうるという新しい機構を提案し理論解析を進めてきた。これまで、この機構を粘弾性体やアモルファス固体の不安定化、破壊現象の理論的な記述に発展させるため、主に連続体レベルでの数理モデルの構築、及びその解析を通じて、研究を進めてきた。本年度は、このような連続体的なアプローチに加え、不安定化現象の背後にあるミクロなメカニズムについて理解を進めてきた。分子論レベルの輸送理論を考慮したモデルの構築と分子動力学計算の援用による検証を行ってきた。【ゲル化における流体力学的相互作用の効果】ゲル化も広義の意味でガラス化に密接に関係した現象である。特にコロイド粒子系は、取り扱いが比較的容易であることから、従来、多くの実験やシミュレーションでゲル化の研究が行われてきた。しかし、ブラウン動力学などで予想されるよりも、はるかに低いコロイド濃度でゲル化が生じるなど、そのメカニズムについては十分な解明がなされていない。本研究では、流体力学的相互作用を適切に取り入れたシミュレーションにより以下の点を明らかにした:コロイド間の引力相互作用によって一様状態は不安定化し凝集化が引き起こされるが、溶媒の非圧縮性のため直接的(縦方向の流れによる)凝集は阻害され、回転、純粋剪断のような横方向の流れを伴う。その結果、コンパクトな凝集体の形成は困難となり、低濃度であっても空間的に広がった連結構造が自己組織化されることを初めて示した。過冷却液体に普遍的な動的不均一性の存在は、過冷却液体やガラスが協同運動の問題であるという側面を強調する。協同運動が物性を能動的に支配するソフトマターにおいては、動的ないし静的な協同運動のスケールが存在し、その結果としてマクロな輸送異常、非線形輸送が観測されることは本質的であった。

本研究計画では、このような[協同性とメソスコピック輸送]という観点から過冷却液体やガラス状物質の輸送現象における空間スケール依存性、時空階層性について研究を進めてきた。本年度は初年度における粘性係数の波数依存性の研究によって得られた知見をさらに推し進めて、以下のような成果を得た。(i)3次元分子動力学シミュレーションによって得られた複素弾性率の波数依存性の詳細な解析により、メソスケールに展開する粒子の配置換えと粘弾性緩和が直接的な関連を持つ証左を得た。(ii)粘弾性応答を、波数依存の緩和時間とプラトー弾性率に分解することによって、構造緩和のメソスコピックな性質はストレス自体の空間相関(静的特性)ではなく、緩和イベントの空間相関(動的特性)に由来することを明らかにした。これらはメソスケールに展開する動的な協同性が輸送に本質的な寄与をもたらすことを強く示唆する。従来のモード結合理論では粘弾性応答の異常は粒子スケールのスローダウンに由来することを予測するが、これは我々の結果と著しい対照を成す。また、これまでの数値シミュレーション研究は粒子運動とその不均一性の研究が主であり、粘性や粘弾性それ自体がガラスを定義する上で中心的な役割を果たすにも関わらず、そのスケール依存性や不均一性に直接的にアクセスした研究はなかった。本研究課題の一連の研究は、流体輸送(粘性)の非局所性という全く新しい視点で動的不均一性の役割に迫った最初の研究であることも明記しておく。
地球コアの電気・熱伝導率の解明

地球コアの輸送特性(特に電気・熱伝導率)を決定することは過去・現在・未来の地球内部のダイナミクスを議論する上で非常に重要である。また地球コアは固体の内核と液体の外核から構成されている。近年のダイヤモンドアンビルセルを使用した高圧研究により地球コアの輸送特性は少しずつ解明されてきた。しかしながら、それらの先行研では固体の測定にとどまっている。つまり液体である地球外核の物性を固体の物性から見積もっており、先行研究の結果は地球コアの輸送特性の解明には不十分と言わざるをえない。そこで本研究課題では、新しくカプセル型の試料を導入し、地球コア条件における液体鉄の電気・熱伝導率の解明を行う。
近赤外線波長域での撮像観測に基づく距離基準銀河の基本構造の研究

本研究の目的は、(1)国立天文台の赤外線研究グループによって開発された512x512PtSi赤外線カメラを天文学に応用するための基礎実験を行うこと、(2)広視野で明るい光学系の望遠鏡に取り付けて近傍銀河の観測をし、それらの構造を研究することである。口径5cm単レンズ望遠鏡、25cmライトシュミット望遠鏡、東京大学理学部木曽観測所の105cmシュミット望遠鏡にこの赤外線カメラを取り付けて観測実験を行った。5cm単レンズ望遠鏡ではアンドロメダ銀河全体を約3時間積分時間で銀河の最縁部においてS/N=1を達成して。NGC253については口径25cmの反射望遠鏡で観測を行った。1991年12月から1993年1月にかけてほぼ1年間木曽シュミット望遠鏡の赤外線観測性能を評価してきた。ハルトマンテストの結果、JとHバンドにおいて星像の大きさは約2秒であることがわかった。これはほぼ理論値通りである。補正板の透過率も問題ない。コールドストップの光学系を入れるスペースがないので、望遠鏡からの熱放射の影響を避けるため口径比とけられを考慮して最適な長さのコールドバッフルを製作した。その結果、K'では望遠鏡からの輻射はスカイの明るさの5倍までに押さえることができた。HバンドとJバンドでは無視できる。さらに装置の性能を最大限に生かす観測方法の確立、解析方法の改良を行ってきた。近傍銀河の観測を始め、うお座とかみのけ座銀河団メンバーの観測の長時間観測では70分露出でS/N=1でスカイの0.1%の限界等級が達成された。以上の基礎実験の結果、木曽シュミット望遠鏡の赤外線観測の可能性が確認されたので、より広視野の赤外線カメラの開発を開始した。赤外線2次元検出器を登載するためのデュワ-を購入し,赤外線撮像装置を開発した。その性能評価の実験をしたのち,現有の25センチ反射望遠鏡のニュ-トン焦点に取り付けて,撮像観測実験を行った。すなわち本装置一式を米国ハワイ州マウナケア国際観測所にあるハワイ大学の60センチ反射望遠鏡に同架し,銀河系中心領域の掃天観測と近傍銀河の試験観測を行った。その結果,銀河系中心領域に存在する大量の暗黒星雲を発見した。特に200パ-セクの大きさを持つ暗黒星雲のリングは今回の観測で初めて明らかになったものであり,その成図について新しい物理現象の考察が必要になった。また近傍銀河の試験的な観測実験の結果,この銀河観測についての有用性が確認された。以上のような成果を踏まえて,本赤外線環係装置を東京大学理学部天文学教育研究センタ-木曽観測所の105センチシュミット望遠鏡に装着するための装置を製作し,現在銀河の試験観測を行っている。また同観測所夜天光観測室の小型赤道儀に25センチ反射望遠鏡を装着して近傍の距離基準銀河の観測を開始した。撮影した画像デ-タ解析のプログラムの開発を行うため,メウィンドウタ-ミナル装置を購入した。この装置を現有のワ-クステ-ションに接続し,赤外線画像を効率良く解析するためのプログラミングシステムkisoimageを開発した。そしてこのプログラムを用いて上記の画像デ-タを解析した。国立天文台で開発された512行512列の素子数を持つ赤外線撮像装置を東京大学理学部天文学教育研究センター木曽観測所の105cmシュミット望遠鏡に取りつけ、本望遠鏡の赤外線観測における性能評価を行った。特に望遠鏡内部の熱摘射が主要な雑音源となることが判明したため、コールドバッフルとフィルター部の改善を行った。その結果波長1,25ミクロン、1.65ミロクンのそれぞれJとHバンドにおいての熱雑音は無視できる程に抑制することができた。

また2.2ミクロンのKバンドにおいても明るい天体に対しては観測が有効に行われ得ることを示した。またシュミット望遠鏡の補正板の透過率や色収差についても理論から予測される値を実験によって確認した。以上の実験成果を踏まえて、近傍銀河の撮像観測を行った。高い測光精度を達成するための観測方法を確立し、その結果、背景雑音の0.28パーセントの天体の検出に成功した。これは世界最高の性能である。またデータ解析システムの開発も行った。特に高い撮像画像を得るためにノイズの除去、画像の重ね合わせなどの技術を開発した。現在データ解析を観測したすべての銀河について行っている段階である。
劣微分作用素に対する非単調摂動理論とその物質科学への応用

(1)L^p空間では不可能であるが、L^∞空間ではじめて可能になるエネルギー評価の新たな手法である「L^∞-energy method」が開発され、様々な非線形方物型方程式に極めて有効であることが明らかにされつつある。この手法が、走化性粘菌の行動を記述する非線形放物型方程式系にも有効であることがわかり、従来の研究より大幅に弱い条件のもとで、解の存在、一意性が得られることが示された。他の非線形放物型方程式系への応用が期待される。(2)系を記述する種々のパラメーターの値が同じであっても、系の状態は必ずしも同じにはならず、系の状態が、パラメーターの値のみならず、その過去の履歴に依存して決定される現象を、ヒステレシス効果と呼ぶ。ヒステレシス項を有するfood-prey-predator model方程式の解の存在、正値性、有界性、一意性を保証する従来の条件が大幅に緩められた。ヒステレシス効果を表す項は、可能なすべてのヒステレシスループ(これは、未知関数に依存する)から作られる領域の指示関数(indicator function)の劣微分作用素で与えられるため、極めて強い非線形性を有している。このため、従来の研究では、ヒステレシス項を特徴付ける関数の2回微分までがすべて有界であるという強い条件が必要であったが、「L^∞-energy method」を応用することにより、これを2回連続的微分可能性条件にまで弱めることができた。さらに、解の一意性に対する証明が改良され、空間次元が4以下の場合まで示すことができるようになった。系を記述する種々のパラメーターの値が同じであっても、系の状態は必ずしも同じにはならず、系の状態が、パラメーターの値のみならず、その過去の履歴に依存して決定される現象を、ヒステレシス効果と呼ぶ。このため、ヒステレシス項を含むprey-predator model方程式の解析は殆ど成されてこなかった。しかし、相転移現象の数理モデルの研究で培われた技法を援用することで、この困難を解決した。(2)オーダーパラメーターがベクトル値であるようなヒステレシス効果を有するphase-field modelに対して、解の存在と一意性が示された。従来のモデルでは、オーダーパラメーターはスカラーとされているが、これがベクトルの場合には、ヒステレシス項の未知関数依存性がより複雑となり、非線形性がより強くなる。現在のところ、オーダーパラメーターの変域は、2次元の矩形内に限られるが、今後、一般の凸領域に拡張されることが望まれる。(3)L^P空間では不可能であるが、L^∞空間ではじめて可能になるエネルギー評価の新たな手法である「L^∞-energy method」が開発され、様々な非線形方物型方程式に極めて有効であることが明らかにされつつある。この手法をヒステレシス項をもつpre-predator modelに対してどの程度有効であるかを探る前駆的な研究が行われた。今後の進展が十分期待できる。
膵臓癌に対するIMiDsの癌抑制機構の解明および新規治療法の開発

切除不能・再発膵臓癌に対する化学療法には、gemcitabine/nab-paclitaxel、FOLFILINOXなどが現在推奨されている。しかし、抗癌剤自体が炎症性転写因子であるnuclear factor-kappa B (NF-κB)を活性化するため、効果が減弱される。我々は、thalidomideが消化器癌においてNF-κBの活性化を抑制することから、その誘導体である第三世代IMiDsのpomalidomideを抗癌剤と併用し抗腫瘍効果が増強することを確認した。また、pomalidomideの膵臓癌細胞に対するアポトーシス誘導、細胞周期停止、血管新生抑制効果を確認した。膵臓癌は最も予後不良な消化器癌の一つである。近年、非切除例に対する塩酸ゲムシタビン/ナブパクリタキセル療法(GN療法)が従来療法と比して奏効率および生存期間が延長し注目されている。しかし生存期間中央値は8.5ヶ月と依然として予後不良で新たな治療法の開発待たれる。治療抵抗性の原因として抗癌剤によるNF-kBの活性化が挙げられる。NF-kBは種々の癌細胞で増殖やアポトーシス抑制、抗癌剤耐性に働くという報告があり抗癌剤によっても活性化される。そのためNF-kBの活性化を抑制することは抗癌剤抵抗性を改善すると考えられる。一方、ポマリドミドはサリドマイド誘導体の新規免疫調節薬であり、多発性骨髄腫において血管新生阻害作用やアポトーシス誘導作用が報告されている。サリドマイドは消化器癌においてNF-kBの活性化を抑制する働きがあり、ポマリドミドにも同様の作用が期待される。今回、我々は膵癌細胞に対してGN療法にポマリドミドを併用(GNP療法)し抗腫瘍効果を検討し、GNP群で2剤併用群よりも有意に抗腫瘍効果の増強作用、アポトーシス促進作用、細胞増殖抑制効果を認めた。ヌードマウスにおいて異種同所性の膵癌モデルを作成し、生体内においても有意差をもってGNP群で2剤併用群よりも腫瘍増殖抑制効果を認めた。また同時に我々は、現在膵臓癌に対して施行されているゲムシタビン併用S-1療法(GS療法)にポマリドミドを併用(GSP療法)し、GNP療法同様に抗癌剤抵抗性の改善、核内NF-κB抑制効果、アポトーシス誘導作用、抗腫瘍効果を検討する実験も施行しGNP療法と同様の結果を得たので報告する。ヒト膵癌細胞株(MIAPaCa-2, PANC-1)を用いてGNP療法の細胞増殖効果、アポトーシス誘導、NF-kB活性化抑制、および血管新生抑制効果を各種アッセイで評価し、ポマリドミドを併用しない対照群と比較した。ポマリドミド併用により塩酸ゲムシタビンおよびナブパクリタキセルによって活性化されたNF-kBを抑制し(P<0.01)、アポトーシス誘導増強効果を認めた(p<0.01)。また細胞周期停止シグナルであるp21の発現増強を認めた。さらにポマリドミド併用により細胞増殖抑制効果を認めた(p<0.05)。また、in vivoにおいて、PANC-1をヌードマウスの膵臓に接種し異種同所性モデルを作成し、コントロール、ポマリドミド単剤、GN療法、GNP療法の4群に割り付け5週治療後に腫瘍体積・腫瘍重量を評価し、いずれも有意差をもってGN群よりもGNP群で腫瘍増殖抑制効果を認めた(p<0.05)。また、in vivoにおいてGNP群ではGN群よりもアポトーシス関連シグナルの増強効果を認めた。GSP併用療法でも、同様の実験を施行した。in vitroにおいて、核内NF-κB抑制(p<0.05)、細胞増殖抑制効果(p<0.05)、アポトーシス誘導増強効果(p<0.05)を認めた。また、各種アポトーシスシグナル増強効果も認めた。膵臓癌は日本において癌関連死の5位であり、最も予後不良な消化器癌の一つである。近年、非切除例に対するgemcitabine/nab-paclitaxel療法(GN療法)が従来療法と比較して生存期間が延長し注目されている。しかし、生存期間中央値は8.5ヶ月であり、依然として予後不良である。治療抵抗性の原因としては、抗癌剤誘導性のNF-kBの活性化があげられる。NF-kBは種々の癌細胞で増殖やアポトーシス抑制、抗癌剤耐性に働くという報告がある。そのため、NF-kBの活性化を抑制することは抗癌剤抵抗性を改善すると考えられる。一方、ポマリドミド(PMD)はサリドマイド誘導体の第二世代免疫調節薬であり、多発性骨髄腫においてアポトーシス誘導や血管新生抑制作用が報告されている。また、サリドマイドは消化器癌においてNF-kB活性化を抑制するはたらきがあることから、PMDも同様の作用が期待される。今回、我々は膵癌細胞に対してPMDとGNを併用し(GNP療法)、GNP群でGN群よりも抗腫瘍効果の増強作用、アポトーシス誘導作用、細胞増殖抑制効果を認めた。さらに、骨髄腫細胞に対しての効果と同様に、細胞周期停止効果、血管新生抑制作用を認めた。動物実験においては、マウスの異種同所性膵臓癌モデルを作成し、有意差をもってGNP群でGN群よりも腫瘍増殖抑制効果を認めた。またNF-kB阻害薬としてのメシル酸ナファモスタット投与においてGSK3β活性が感受性に寄与し、Protein phosphatase 2Aがそれを調節する役割を果たしていることを証明した。

GNP群はGNによって活性化されたNF-kBを抑制した(p<0.01)。PMD併用により、IkBaの発現上昇を認め、IKKs依存性にNF-kB活性化を抑制していることが示唆された。さらに、PMD併用群で細胞増殖抑制効果を認め(p<0.01)、アポトーシス誘導作用も認めた(p<0.01)。また、アポトーシス関連タンパク(p53, Cleaved caspase-3, -8, Cleaved PARP)の発現上昇が観察された。in vivoにおける検討も行い(n=4)、治療開始後5週で有意差をもってGN群よりもGNP群で腫瘍増殖抑制効果を認めた(p<0.05)。in vivoにおいてマウスの体重減少を認めなかった。細胞周期停止効果、そして血管新生抑制作用を確認したところ、PMD単剤投与によってコントロールと比較して有意差をもって増強効果を認めた(ともにp<0.01)。これらの成果をアメリカ外科学会(ASC, ACS)、日本外科学会、日本消化器外科学会にて発表しており、現在論文化し世界に発信する準備を行なっている。膵臓癌は最も予後不良な消化器癌の一つである。近年、非切除例に対する塩酸ゲムシタビン/ナブパクリタキセル療法(GN療法)が従来療法と比して奏効率および生存期間が延長し注目されている。しかし生存期間中央値は8.5ヶ月と依然として予後不良で新たな治療法の開発が待たれる。治療抵抗性の原因として抗癌剤によるNF-κBの活性化が挙げられる。NF-κBは種々の癌細胞で増殖やアポトーシス抑制、抗癌剤耐性に働くという報告があり抗癌剤によっても活性化される。そのためNF-κBの活性化を抑制することで抗癌剤抵抗性の改善が期待出来る。一方、ポマリドミドはサリドマイド誘導体の新規免疫調節薬であり、多発性骨髄腫において血管新生阻害作用やアポトーシス誘導作用が報告されている。サリドマイドは消化器癌においてNF-κBの活性化を抑制する働きがあり、ポマリドミドにも同様の作用が期待される。今回、我々は膵臓癌細胞に対してGN療法にポマリドミドを併用(GNP療法)し抗腫瘍効果を検討し、GNP群でGN群よりも有意に抗腫瘍効果の増強作用、アポトーシス促進作用、細胞増殖抑制効果を認めた。ヌードマウスにおいて異種同所性の膵癌モデルを作成し、生体内においても有意差をもってGNP群でGN群よりも腫瘍増殖抑制効果を認めた。また同時に我々は、現在膵臓癌に対して施行されている塩酸ゲムシタビン併用S-1療法(GS療法)にポマリドミドを併用(GSP療法)し、GNP療法同様に抗癌剤抵抗性の改善、核内NF-κB活性化の抑制効果、アポトーシス誘導作用、抗腫瘍効果を検討する実験も施行しGNP療法と同様の結果を得た。またNF-kB阻害剤としてのメシル酸ナファモスタット投与においてGSK3β活性が細胞増殖抑制効果の感受性規定に寄与し、Protein phosphatase 2AがGSK3β活性を調節する役割を果たしていることを証明し、Annals of Gastroenterological Surgery誌に報告した。切除不能・再発膵臓癌に対する化学療法には、gemcitabine/nab-paclitaxel、FOLFILINOXなどが現在推奨されている。しかし、抗癌剤自体が炎症性転写因子であるnuclear factor-kappa B (NF-κB)を活性化するため、効果が減弱される。
災害を経験した被災市町村保健師の専門職者としての成長促進のための評価指標の開発

本研究の目的は、自然災害を経験した被災市町村保健師の専門職者として成長の構造の妥当性を検証し、精緻化することにより、被災市町村保健師の専門職者としての成長を促進するための評価指標の項目原案を作成することである。本研究期間の目標は、第1に「自然災害を経験した被災市町村保健師の専門職者としての成長の構造の妥当性の検証」、第2に「被災市町村保健師の専門職者としての成長促進方法及び評価指標の検討」、第3に「被災市町村保健師の成長促進のための評価指標の項目原案の作成」である。なお、専門職者としての成長は「保健師が、被災後の保健活動を通した経験を新たな物語として自分のものに構成していく意味づけの過程を経て、その経験に肯定的な側面を見出したり、新たな考え方ができるようになること及びそのプロセス全体」と定義した。本年度は、上記目標のうち第1目標の継続および第2目標に取り組んだ。昨年度実施した調査で得られたデータをもとに、災害規模や災害種別に応じた特徴や共通性について引き続き分析を行った。「保健師の自分自身に対する捉え方」、「他者との関係に対する考え方」、「保健師の職業に対する信念や価値観」の側面の一部に共通性が見られた。また、その結果を21st Easr Asian Forum of Nursing Scholars & 11th Internstionsl Nursing Conferenceにて発表した。国内外の先行研究の包括的レビューを行い、被災市町村保健師の専門職者としての成長促進方法及び評価指標を検討した。本年度は、上記目標のうち第1目標に取り組んだ。研究代表者は、先行研究において、東日本大震災を経験した被災市町村保健師の専門職者としての成長を「自分自身に対する捉え方」、「他者との関係に対する考え方」、「保健師の職業に対する信念や価値観」の3側面13テーマに整理し、成長を構造的に示している。本年度は、我が国において過去5年未満に噴火災害を経験した被災市町村保健師1名および土砂災害を経験した被災市町村保健師5名にナラティブ調査を行い、成長に対する影響要因を整理した。影響要因として、保健師の元来の気質、保健師経験年数に伴う災害時保健活動の内容や振り返りの機会の差異、職位や立場による責任の大小、本人や家族・自宅の被災状況、活動拠点となる役所や本庁機能の被災状況、経験を語ることができる他者の存在等が抽出された。また、先行研究との比較のもと、大規模災害と局所災害による成長の違いも考察され、災害規模や災害種別による特徴と共通性を検討することで成長の妥当性を引き続き検証していく必要がある。本年度は、計画の第1目標達成のための調査を実施しおおむね順調に進展していると評価できる。東日本大震災以降、我が国で発生した自然災害を経験した被災市町村保健師の調査を実施したことにより、災害種別や災害規模による保健師の成長に関するデータを得ることができた。それらのデータ及び研究代表者の先行研究に基づき、翌年度の研究計画である被災市町村保健師の専門職者としての成長促進方法及び評価指標の検討を行うことが可能となった。次年度は、被災市町村保健師の専門職者としての成長促進方法及び評価指標を検討する。

本年度得られたデータについて、災害規模や災害種別に応じた特徴や共通性について引き続き分析を行い、成長の構造の妥当性について検証を行う。国内外の先行研究を包括的にレビューし、保健師に対する成長促進のための評価指標について検討する。インタビュー調査の一部について、日程を合わせて短期間で実施することができたため、想定していた旅費より少額の執行で済んだ。データ分析、文献整理、追加調査の旅費、研究成果公表のための旅費等に使用する。
パンルヴェ方程式と無限可積分系の幾何学的研究

線形常微分方程式のモノドロミーを不変に保ちながら特異点に於ける特性指数を整数だけずらす変換をSchlesinger変換という。パンルヴェ方程式等のモノドロミー保存変形方程式にとっては,その離散的な対称性を与える重要な変換である。あるいはSchlesinger変換そのものがパンルヴェ方程式の差分類似と看做せる。研究代表者は,あるクラスのSchlesinger変換がHermite-Pade近似およびその双対問題たるSimulteneous-Pade近似の方法によって構成できることを発見している(眞野智行氏との共同研究)。対象を確定特異点のみではなく不確定特異点をも許す一般的な状況でSchlesinger変換とそれらに付随する有理函数近似問題について研究を行い,その一つの結果として,指数が特別ながらモノドロミー保存変形方程式のタウ函数(の比)がblock-Toeplitz行列式を用いた簡明な記述を許すことを発見した。これは眞野智行氏,石川雅雄氏との共著論文として本年度Communications in Mathematical Physics誌にて発表された。タウ函数が簡明に書かれるメカニズムに,Sylvesterの公式の類似と看做せる行列式の恒等式の成立がある点が興味深いのだが,他の一般的な指数の場合に同様のメカニズムの成立があるか否かは,まだ未解決であり,今後も本研究にて考察して行く。またパンルヴェ微分方程式のみではなく,その離散類似も大きな関心のある研究対象である。本年度は,増田哲氏,大久保直人氏との共同研究において,クラスター代数とグラフの組み合わせ的な議論を用いて,q-離散パンルヴェ方程式やその背景のワイル群対称性に関する大きな進展を得る事が出来た。今後の本研究の課題の大きな軸となるものと考えている。本研究で得られた結果については,既に上梓した論文も含めて複数の論文を執筆中である。現在までの研究成果についても,平成30年4月に中華人民共和国での国際研究集会で講演発表を行っており,評判は概ね好評であった。本研究は現在までのところ,概ね順調に進行しているので,研究の方向性は維持したまま,継続していく。とくに平成30年度において,q-離散パンルヴェ方程式および,その背景にある一般的なワイル群の双有理変換による実現とクラスター代数との繋がりについて,組み合わせ的な議論を含んだ新しい視座を得ることができた。近年,微分方程式のみではなく各種の差分方程式の研究の重要性も高まっているので,来年度は差分類似の研究に重点的に取り組んでいく予定である。本年度は,対象を確定特異点のみではなく不確定特異点をも許す一般的な状況でSchlesinger変換とそれらに付随する有理函数近似問題について研究を行った。一部の結果,即ち指数が特別ながらモノドロミー保存変形方程式のタウ函数(の比)がblock-Toeplitz行列式を用いた簡明な記述を持つ場合についての論文(眞野智行氏,石川雅雄氏との共著)を完成させ,現在査読および改訂中である。タウ函数が簡明に書かれるメカニズムに,Sylvesterの公式の類似と看做せる行列式の恒等式の成立がある点が興味深いのだが,他の一般な指数の場合に同様のメカニズムが成立するか否かは,現在までの所分かっていない。今後の本研究の課題の一つとなろう。現在までの研究成果についても,7月にチェコ共和国での国際研究集会で講演発表を行っており,評判は概ね好評であった。

本年度は,増田哲氏,大久保直人氏との共同研究において,クラスター代数とグラフの組み合わせ的な議論を用いて,q-離散パンルヴェ方程式やその背景のワイル群対称性に関する大きな進展を得る事が出来た。今後の本研究の課題の大きな軸となるものと考えている。本研究で得られた結果については,既に上梓した論文も含めて複数の論文を執筆中である。現在までの研究成果についても,平成30年4月に中華人民共和国での国際研究集会で講演発表を行っており,評判は概ね好評であった。本研究は現在までのところ,概ね順調に進行しているので,研究の方向性は維持したまま,継続していく。また,微分方程式のみではなく各種の差分方程式の研究の重要性も高まっているので,差分類似の研究にも重点的に取り組んでいく予定である。とくに平成30年度において,q-離散パンルヴェ方程式および,その背景にある一般的なワイル群の双有理変換による実現とクラスター代数との繋がりについて,組み合わせ的な議論を含んだ新しい視座を得ることができた。近年,微分方程式のみではなく各種の差分方程式の研究の重要性も高まっているので,来年度は差分類似の研究に重点的に取り組んでいく予定である。いくつかの学会への参加を体調不良で控えたため,出張経費の分,未使用額が生じた。次年度使用額については,平成30年度助成金と併せて例年京都大学で開催される可積分系の研究集会への参加の為の出張経費等として使用する見込みである。なお,次年度の計画について大きな変更は生じないものと考えている。次年度使用額については,令和元年度助成金と併せて例年京都大学で開催される可積分系の研究集会への参加の為の出張経費等として使用する見込みである。
安定なコントローラによる分布定数系のＨ無限大制御

当該年度は,H無限大制御においてコントローラの安定性を考慮することのメリットを実応用という観点から明らかにした.具体的には以下の2種類のシステムに対して最適なH無限大コントローラと安定なH無限大コントローラをそれぞれ設計し,閉ループ系の過渡応答を比較した.1:センサの故障やパケットロスが起こりうるシステム近年のコンピュータの発展に伴い,多くの制御系はインターネットなど多目的の共有ネットワークを用いて構築されている.これにより導入やメンテナンスが容易になったものの,パケット損失など従来のH無限大制御で扱うことのできない新たな問題が生じている.不安定なコントローラを用いた場合,たとえ制御対象が安定であったとしてもセンサの故障やパケット損失によって一時的にシステムが開ループになってしまうため,過渡応答特性が著しく悪化してしまう.しかし安定なコントローラを設計することで,その影響を抑えることが可能であることを発見し,コントローラの安定性がセンサの故障やパケット損失に対するシステムの頑強さに重要な役割に果たすことを指摘した.2:アクチュエータに飽和が生じるシステム線形システムに対するH無限大制御理論では,いくらでも大きい制御入力を用いることができるという仮定が置かれている.しかし,飛行機や車などの実応用を考えた際,制御対象の保護や物理的限界のため,アクチュエータの出力振幅や変化率に制限を置くのが自然である.これらのダイナミクスは非線形的であるため,H無限大制御で従来取り扱われていたモデル化誤差の範疇には収まらない.本研究では,定常状態に遷移するまでに多少時間を必要とするものの,安定なH無限大コントローラを用いることで,アクチュエータの飽和による閉ループの不安定化・性能悪化が起こりにくくなることを明らかにした.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度では,安定なコントローラによるH-infinity制御理論の基礎的な研究を行った.H-infinity制御は数学的モデルと現実のシステムの誤差を考慮する代表的な制御手法であるが,通常のH-infinity制御理論を用いて設計されるコントローラは不安定になりうる.不安定なコントローラは, H-infinity制御で対処することができないセンサの故障やアクチュエータの飽和に対して脆弱であり,安定なコントローラのみを設計するH-infinity制御理論が近年注目を集めてきた.これまで,主に集中定数系によって記述されるシステムに対して,その理論は発展してきたといえる.一方でネットワークの発展に伴い,入力や出力に時間遅れをもつシステムを制御する必要が多くなってきた.しかし依然としてそのむだ時間系と呼ばれるシステムに対して安定なH-inifnityコントローラの効率的な設計法は十分に研究が進んでいない.本研究では, skew Toeplitzアプローチと呼ばれるH-infinity関数の作用素論的な補間理論を用いた.これによりH-inifnity制御の中でも基本的な問題である,感度低減化とロバスト安定化という2つの制御指標を達成する混合感度低減化問題を安定なコントローラのみを用いるという枠組みで解くことができた.提案手法は安定なH-infinityコントローラの設計に初めて作用素論的な補間理論を導入した先駆的な基礎研究である.従来手法は,一旦H-inifnityコントローラを設計してからそれが安定であるか確かめるという間接的なものであり,所望の安定なコントローラを設計するために計算コストが多くかかってしまう.それに対して提案手法では安定なコントローラを行列計算のみで設計できるという計算上のメリットがあり,数値例を通じてその優位性を明らかにした.当該年度は,H無限大制御においてコントローラの安定性を考慮することのメリットを実応用という観点から明らかにした.具体的には以下の2種類のシステムに対して最適なH無限大コントローラと安定なH無限大コントローラをそれぞれ設計し,閉ループ系の過渡応答を比較した.1:センサの故障やパケットロスが起こりうるシステム近年のコンピュータの発展に伴い,多くの制御系はインターネットなど多目的の共有ネットワークを用いて構築されている.これにより導入やメンテナンスが容易になったものの,パケット損失など従来のH無限大制御で扱うことのできない新たな問題が生じている.不安定なコントローラを用いた場合,たとえ制御対象が安定であったとしてもセンサの故障やパケット損失によって一時的にシステムが開ループになってしまうため,過渡応答特性が著しく悪化してしまう.しかし安定なコントローラを設計することで,その影響を抑えることが可能であることを発見し,コントローラの安定性がセンサの故障やパケット損失に対するシステムの頑強さに重要な役割に果たすことを指摘した.2:アクチュエータに飽和が生じるシステム線形システムに対するH無限大制御理論では,いくらでも大きい制御入力を用いることができるという仮定が置かれている.しかし,飛行機や車などの実応用を考えた際,制御対象の保護や物理的限界のため,アクチュエータの出力振幅や変化率に制限を置くのが自然である.これらのダイナミクスは非線形的であるため,H無限大制御で従来取り扱われていたモデル化誤差の範疇には収まらない.本研究では,定常状態に遷移するまでに多少時間を必要とするものの,安定なH無限大コントローラを用いることで,アクチュエータの飽和による閉ループの不安定化・性能悪化が起こりにくくなることを明らかにした.26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度の目的はH-infinity制御指標を達成する安定かつ低次元なコントローラの理論的構成であった.本研究では安定なH-infinityコントローラの設計手法を提案したものの,それに加えて低次元なコントローラを求めるまでには至っていない.しかし安定な分布定数系を低次元化するための手法は古くから知られており,その知見を用いることで,安定かつ低次元なコントローラによって所望のH-infinity制御指標を達成することができる.

したがって当初の予定通り,研究は順調に進展しているといえる.研究を進めるに伴い,安定なコントローラはセンサの故障やアクチュエータの飽和だけでなく,パケットロスの影響も受けにくいことが判明した.計画段階では安定なコントローラの応用として熱交換システムを考えていたが,近年注目を集めているネットワークを介したシステムに対して提案手法を応用する予定である.そのために,ネットワークを介したシステムの時間遅れの特徴を調べるだけでなく,サンプリング・量子化などの当該年度で扱わなかったいわゆるデジタル化についても研究を進めていく予定である.
固体NMRによる包接化合物における動的乱れの解明

ジアニン包接化合物中のアルカンの配座は動的に乱れていることが固体^<13>CNMRスペクトルの測定から明らかになった。また包接化に伴う^<13>C化学シフト変化はアルカンの長さに依存していることから、原因はアルカンの配座異性体の存在比が溶液中と異なることに起因していると考えた。そこで各配座異性体の^<13>C化学シフトをゲージ含有原子軌道を用いたab initio計算(GIAO法)により求め、MM2分子力学計算から得られた存在比を基にして溶液状態および包接状態における化学シフトを算出したところ、その変化の傾向は実験値と一致した。これにより包接化合物中動的に乱れた状態にあるアルカンの配座分布を決定することができた。上記の研究で用いたGIAO法を適用することにより、実験的に知られていた直鎖アルカンの溶液中における^<13>C化学シフト加成則パラメータの由来を明らかにし、さらに配座異性体に対しての新たな^<13>C化学シフト加成則を構築し、加成則パラメータにおける配座効果の役割を明らかにした。この方針に基づく研究の他の系への展開は現在も行っており、実験的に得られている様々なかつ一見ばらばらなパラメータの統一的解釈を試みている。また同じくGIAO法計算によって得られた^<13>C化学シフトテンソルの主値を基にして2種類のγ-バレロラクトン光学異性体がコール酸包接化合物中において異なる配座で存在し、かつ包接化による被選択性の高い分子の方が包接化合物中で運動性が小さいという通常の概念とは異なった興味深い結論を得ることができた。
術後鼻粘膜における創傷治癒促進因子の解明および細胞シートによる機能的再建法の確立

鼻副鼻腔悪性腫瘍・頭蓋底腫瘍に対する内視鏡下鼻副鼻腔手術は広範に鼻粘膜、そして頭蓋底・眼窩骨などの重要組織を除去するため、鼻副鼻腔の生理機能に重要な役割を担う粘膜組織が残っておらず、手術により除去した頭蓋底や眼窩の骨の再建に使用した人工物や骨がむき出しになることが多く、術後の生理的機能を伴う鼻粘膜の再建は不可能である。本研究は今までの研究で解明した細胞シートで上皮化した粘膜は形態的な再生に有用であることに加え、人工物や骨面の上にでも形態および生理的機能の再生が良好に行われるとの考えのもと術後鼻副鼻腔粘膜における創傷治癒促進因子の解明および細胞シートによる機能的再建方法の確立を目的とする。
複数社会の華人女性にみる「衣装」と「化粧」―女性性と社会性の仕立て方

本研究の目的は、華人女性の衣生活と化粧文化に焦点を当てることにより、過去1世紀半にわたる中国内外の華人社会における「女性性」と「社会性」との関わり方を探ることである。初年度調査の結果を整理、吟味しつつ、第2年度の調査計画の詳細を確定した。研究テーマに関するファッション・民族衣装・ジェンダー・身体・化粧などの資料を収集し、関連文献との突合せを行った。文献調査を通して、本研究の社会的背景や先行研究などを把握し、問題意識を再確認した。フィールドワーク調査は、8月から9月にかけて、台湾や上海、北京への文献収集と聞き書き調査などを行った。台湾では、台湾華人に関する資料館での資料収集も行った。女性と身体、民族衣装とのかかわりについて、台湾大学の張小虹教授と意見交換した。また、台北にある民族衣装を販売する店や製作するデザインナーなどへの聞き取り調査を実施した。とりわけ、台湾漢人の「伝統服」や「民族服」にまつわる問題や、華人社会における「自己」と「他者」を区別するために、何を身につけるのか、衣装と化粧の役割についての聞き取り調査を行った。上海や北京では、上海図書館や北京服装学院博物館や図書館での、19世紀後半から21世紀までの雑誌・新聞・写真・論文資料を収集し、チャイナドレスや漢服に関する聞き取り調査も行った。また、予定していた9月のマレーシアの現地調査を変更し、フィールド調査から入手したデータの整理と分析に時間を費やすことにした。これらの調査を通して、次年度の研究についてより明確な問題意識を持つことができた。計画通りに文献収集と現地調査を実施し、たくさん貴重なデータを取得することができた。しかし、データの整理と分析に思ったより時間がかかったため、より円滑に次年度の調査を実施するために、マレーシアの現地調査を変更した。昨年度に引き続き、関連文献を収集するとともに現地調査の結果をふまえた上で、さらに問題関心に沿って具体的に調査していく。これまでの調査データを整理し、研究報告書の大まかな章立てを作成し、調査の構造化を行う。現地調査は8月から9月を目途に行う。前年引き続き、台湾華人社会と雲南や貴州の少数民族社会を実施する。調査方法は前回と同様である。台湾では、チャイナドレスを制服として使われている仏教団体に聞き取り調査を行う。また、「繍花房」「桂花衣」「晰奇坊」などの民族服や伝統服にまつわる詳細を調べる。台湾華人社会における「自己」と「他者」を区別するために、どのようにして表すのか、衣服と化粧の役割を調査する。計画書では雲南の少数民族を調べると予定していたが、昨年の現地調査で得た情報によって、貴州省の苗族に変更する可能性も出てくるが、いずれにしても、少数民族側からみた旗袍(チャイナドレス)のことを中心に調査する。現地では、苗族の祭りの際に着用された旗袍の実態について調べる。苗族は自分の民族衣装があるのに、なぜ大事な儀礼のときに、チャイナドレスを着るのか、といった疑問に突きつける。平成29年度の研究においては、ほぼ予定通りに実施した。研究初年度の4月7月にかけて、日本国内にある研究課題関連の文献を収集し、内容を整理した。文献調査を通して本研究の社会的背景や先行研究などを把握し、問題意識を再確認した。フィールドワーク調査は、第1回目の平成29年8月9月にかけて、マレーシア(シブ・ペナン)や上海への文献収集と聞き取り調査を行った。それぞれのフィールドで研究者と意見を交わした。マレーシアのシブでは、現地華人生活文化館や出身地別会館、華人学校の教師やチャイナドレス職人の聞き取り調査などを行った。ペナンでは華人文化とチャイナドレスの老舗(Emerald Brilliant Cheongsam Boutique)、慈済というチャイナドレスを制服とする仏教団体などを調査した。上海では、上海図書館や上海档案館、華東大学図書館などの資料館での、19世紀後半から21世紀までの雑誌・新聞・写真・論文資料を収集し、資生堂(上海支店)における中国女性の化粧観について調査を実施した。これらの調査を通して、次年度の研究はより明確な問題意識を持つこととなった。また、予定していた2月3月の現地調査を変更し、フィールド調査から得たデータを整理と分析に時間を費やすことにした。研究計画通りに文献収集と現地調査を実施し、たくさん貴重なデータを取得することができました。しかし、データの整理と分析に思ったより時間がかかったため、より円滑に次年度の調査を実施するために、2回目の現地調査を変更した。

女性と身体、民族衣装とのかかわりについて、台湾大学の張小虹教授と意見交換した。また、台北にある民族衣装を販売する店や製作するデザインナーなどへの聞き取り調査を実施した。とりわけ、台湾漢人の「伝統服」や「民族服」にまつわる問題や、華人社会における「自己」と「他者」を区別するために、何を身につけるのか、衣装と化粧の役割についての聞き取り調査を行った。上海や北京では、上海図書館や北京服装学院博物館や図書館での、19世紀後半から21世紀までの雑誌・新聞・写真・論文資料を収集し、チャイナドレスや漢服に関する聞き取り調査も行った。また、予定していた9月のマレーシアの現地調査を変更し、フィールド調査から入手したデータの整理と分析に時間を費やすことにした。これらの調査を通して、次年度の研究についてより明確な問題意識を持つことができた。計画通りに文献収集と現地調査を実施し、たくさん貴重なデータを取得することができた。しかし、データの整理と分析に思ったより時間がかかったため、より円滑に次年度の調査を実施するために、マレーシアの現地調査を変更した。昨年度に引き続き、関連文献を収集するとともに現地調査の結果をふまえたうえで、さらに問題関心に沿って具体的に調査していく。台湾調査では、台北・台中・台南を分けて聞き取り調査や資料調査を行い、図書館や博物館、また華人民俗資料館の文献資料の収集も実施する。主に生活様式や風習について、老若男女の世代別による聞き取り調査を行う。とりわけ、民族衣装の着用状況を生活の文脈に即してとらえることを中心に行い、華人社会と現地社会の互いの影響、自己と他者を区別化するために、何をもって表現するのか、その際の衣装と化粧の役割についての聞き取り調査と映像資料作成を実施する。また現地調査では、概要で述べた文字資料のうち可能なものを取得し、衣装資料も収集する。マレーシアでは、前年と同様の方法による調査を行うほかに、民族衣装やチャイナドレスの職人、ペナン仏教慈済基金会女史、ペナン華人大会堂の関係者の方などの聞き取り調査も実施する。上海では、前回の調査データを整理しつつ、2回目の調査を行う。調査方法は第1回目の調査と基本的に同様である。また、昨年度データ処理のために変更した雲南調査も時間の許す限り実施したいと考えている。昨年度に引き続き、関連文献を収集するとともに現地調査の結果をふまえた上で、さらに問題関心に沿って具体的に調査していく。これまでの調査データを整理し、研究報告書の大まかな章立てを作成し、調査の構造化を行う。現地調査は8月から9月を目途に行う。前年引き続き、台湾華人社会と雲南や貴州の少数民族社会を実施する。調査方法は前回と同様である。台湾では、チャイナドレスを制服として使われている仏教団体に聞き取り調査を行う。また、「繍花房」「桂花衣」「晰奇坊」などの民族服や伝統服にまつわる詳細を調べる。台湾華人社会における「自己」と「他者」を区別するために、どのようにして表すのか、衣服と化粧の役割を調査する。
廃棄物最終処分場における環境リスクの低減に関する研究

廃棄物処分に際しては,廃棄物に含まれる各種化学物質による周辺環境の汚染を防止し,適正に環境リスクを管理することが求められる。本研究では,廃棄物最終処分場の建設,廃棄物埋立,維持管理,跡地利用といった一連の過程において合理的に環境リスクを低減,制御する方策の確立と,それに必要となる学術的知見を蓄積することを目的とした研究を実施した。得られた成果の概要は以下の通りである。1.廃棄物処分等に伴い問題となる重金属,有機塩素化合物といった環境質を対象として,処分場内や地盤中での動態,および固化処理,遮水壁等を用いた対策工の適用性とそのメカニズムを詳細に評価した。特に,処分場内部と粘土ライナー周辺における埋立廃棄物から溶出する重金属の動態を実験的に評価し,生化学的条件の変化が重金属の移動性,安定性に及ぼす影響を明らかにした。2.廃棄物処分場から発生する浸出水対策として,カバーシステムによる浸出水の発生抑制と遮水工による周辺環境の汚染防止という2つの観点からアプローチを行い,要求される性能や適正な構造,遮水工材料が乾燥や化学物質に暴露された際の耐久性について実験的に検討を行った。主な成果として,室内試験で得られたカバー材料の透水・透気特性に基づいて,発生ガスを含めたカバーシステムの環境改善効果を定量化した。さらに,遮水工材料に用いられるジオシンセティッククレイライナーの透水性に及ぼす浸出水中の化学物質濃度やプレハイドレーション,上載圧の影響を室内透水試験により明らかにした。3.廃棄物処分に伴う環境リスクの合理的な低減策を提案するために,環境リスク評価に基づく対策工の立案手法を示すとともに,廃棄物の有効利用や廃棄物処分場の跡地利用を含めた広い観点から廃棄物の適正処分方策を示し,その際の環境リスクを実験的に評価した。さらに,廃棄物処分に伴い発生する環境リスクの総合的な管理手法を提示した。廃棄物からの浸出水に含まれる各種化学物質・環境影響物質による周辺環境の汚染を防止するため,廃棄物処分場においては遮水工を設置することが義務づけられている。本研究では,遮水工の機能を長期的に高い信頼性をもって確保することを目的として,(1)廃棄物覆土層の長期的な耐久性および構造安定性,(2)底部遮水工材料と有害物質の相互作用と遮水性能への影響,(3)海面埋立処分場の護岸構造を対象とした構造安定性と遮水性能の両立性,といった観点から実験および数値解析に基づいた評価を実施する。さらには,リスクアセスメントの手法を導入して,耐久性に優れた合理的な処分場の構造形式の提案を試みる。今年度に得られた成果は以下の通りである。(1)廃棄物処分場覆土層の耐久性と環境リスク低減効果の評価廃棄物処分場の覆土層(カバーシステム)に用いられる低透水性材料を対象として,乾湿繰り返し等に対する耐久性試験を実施し,材料の間隙構造の変化,収縮,クラックの発生による透水特性への影響を実験的に検討した。さらに,覆土の透水特性,透気特性に基づいて,廃棄物層から発生するガスの制御手法,および処分場における水分収支を定量的に評価し,処分場覆土層の設置の必要性を示した。(2)底部遮水工材料の有害汚染物質との相互作用の解明廃棄物処分場の底部ライナーとして一般的に適用されている粘土ライナーやジオシンセティッククレイライナー,ベントナイト混合土といった材料に,無機系・有機系の汚染物質が長期にわたって接触した場合の,ライナーの遮水性への影響を室内試験により評価した。

さらに,粘土ライナー中のpHや酸化還元電位,微生物活動が汚染物質(重金属)の挙動に与える影響を室内試験により評価し,重金属は粘土ライナー中に非溶解性の形態で安定的に保持されることを示した。廃棄物からの浸出水に含まれる化学物質による周辺環境の汚染を防止するため,廃棄物処分にあたっては遮水工の設置をはじめとする環境リスクの低減策が求められる。本研究では,遮水工の機能を長期的に高い信頼性をもって確保することを主な目的として,(1)底部遮水工材料と有害物質の相互作用と遮水性能への影響,(2)海面埋立処分場の遮水構造を対象とした構造安定性と遮水性能の評価,等の観点から実験および数値解析に基づいた検討を実施している。本年度に得られた成果は以下の通りである。1.杭打設が粘土地盤の遮水性に及ぼす影響に関する実験的検討海面埋立処分場においては自然堆積粘土地盤を遮水層として利用しているが,跡地利用を行う際には構造物の支持力を確保するために,杭打設の必要がある事例が多い。本研究では,鋼管杭を粘土地盤に打設した際の粘土と鋼管の境界面における透水特性を実験的に検討し,粘土地盤の遮水性能への影響について議論した。その結果,過圧密状態の粘土については遮水性能が低下する傾向がみられるものの,鋼管と粘土の間に摩擦力が維持されていれば顕著な漏水は生じないことを明らかにした。2.底部遮水工材料の有害汚染物質との相互作用の解明廃棄物処分場の底部ライナーとして一般的に適用されているジオシンセティッククレイライナー(GCL)を対象として,無機系の化学物質を含有する溶液が流下する際の透水性に及ぼすプレハイドレーション,拘束圧の影響を室内試験により明らかにした。3.廃棄物の地盤材料としての利用時の環境リスク評価廃棄物の減容化手段として非常に有効な廃棄物材料の地盤材料としての有効利用を対象として,スラグ材料を路盤材として利用した際の環境リスクを各種溶出試験と数値解析を用いて評価した。鉄鋼スラグからはフッ素の溶出が確認されるものの,周辺環境への影響は有意な水準でないことを明らかにした。廃棄物からの浸出水に含まれる化学物質による周辺環境の汚染を防止するため、廃棄物処分にあたっては遮水工の設置をはじめとする環境リスクの低減策が求められる。本研究では、(1)底部遮水工材料と有害物質の相互作用と遮水性能への影響、(2)廃棄物処分に伴う環境影響質の挙動評価とその対策、といった観点から廃棄物処分に伴う環境リスクの低減策について実験および数値解析に基づいた検討を実施している。1.廃棄物処分場遮水工の構造安定性に関する実験的検討前年度までに遮水工材料としての適用性を遮水性能の観点から評価してきた遮水シート、不織布、ジオシンセティッククレイライナー、粘土ライナー等を対象として材料の境界面におけるせん断特性を大型せん断試験装置により実験的に評価し、構造的にも安定な遮水工構造を検討した。2.海面処分場焼却灰埋立層における重金属の挙動海面処分場焼却灰埋立層における重金属の挙動を評価するために、海水、焼却灰、海成粘土を用いたバッチ溶出試験を実施し、微生物活動に伴う環境条件の変化と重金属の挙動に及ぼす影響を評価した。焼却灰を原因とする高アルカリ条件下では重金属の移動性、微生物活性は低いが、粘土によるアルカリ緩衝作用等によりpHが低下すると重金属の移動性が高くなる。しかし、嫌気的分解の進行に伴い、重金属の移動性が小さくなることが示された。