hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
九州南部における古墳時代鉄器の基礎的研究

これらの得られた情報のうち、公開可能なものは本研究期間内に公表できるように整理を進めている。また、九州南部の特質を明確にするために九州北部・近畿など他地域の古墳時代鉄器資料との比較研究を進めている。その成果の一部は宮崎県立西都原考古博物館、大阪府立近つ飛鳥博物館、東京国立博物館などの講演会を通して公開も進めた。本研究は古墳時代の生産流通・地域間交流・墓制の研究を統合的に進め、地域の側から日本列島国家形成期における境界領域の構造とその変遷に焦点を当てようと試みている。平成25年度は境界領域の構造に関する研究も進め学会発表等の公表を行う。本研究は九州南部における古墳時代鉄器の基礎的研究を主題としている。九州南部では前方後円墳や当地域独自の墓制である地下式横穴墓・板石積石棺墓から副葬品として良好な遺存状態の鉄器が多量に出土しているものの、従来その資料自体の分析に基づく研究が十分に進められてきたとは言い難い状況にあった。そこで、本研究では研究目的に即した重要資料に関する基礎的な調査を積み重ね、その上で当該地域の独自性、近畿中央部との比較、あるいは広域共通性とその背景に関する検討を行い、多元的な古墳時代史像を明らかにしようと取り組んできた。平成25・26年度は前年度に引き続き古墳出土鉄器の図面作成や写真撮影、X線写真撮影、顕微鏡観察など基礎データの収集を行し、その公表のための整理作業を行った。具体的にはえびの市島内地下式横穴墓群、宮崎市下北方5号地下式横穴墓、肝属郡肝付町北後田地下式横穴墓群出土資料などの重要資料について重点的に調査を進めた。また、九州南部の特質を明確にするために九州北部・近畿など他地域の古墳時代鉄器資料との比較研究を進めた。それによって、古墳時代の生産流通・地域間交流・墓制の研究を統合的に進め、地域の側から資料に即した日本列島国家形成期における境界領域の構造とその変遷に焦点を当てた研究を進めた。その成果の一部は東北・関東前方後円墳研究会での研究発表を通して公開も進めた。その研究発表に関わる研究論考も発表している。最終的に本研究に関わる成果は、『九州南部における古墳時代鉄器の基礎的研究』として、研究終了時に、論考と資料報告を収載した研究報告書を作成、刊行した。26年度が最終年度であるため、記入しない。考古学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度は本務が例年より多忙であったことに加えて依頼原稿などが多く、研究の根幹となる資料調査が当初考えていたよりも十分でなかった側面がある。平成24年度は改善される見込みであるので、昨年度よりも進展させることで当初予定を取り戻すことは可能であると考える。平成23年度はやや研究が遅れ気味であったが、平成24年度はおおむね当初の見込みに近い状態で研究を行うことができている。平成25年度が最終年となるため、本研究全体として当初計画を達成できるように努める所存である。今後も引き続き資料調査の継続とその情報公開のための準備作業を継続する。研究終了時には刊行物・ホームページ等で研究成果の公開を行う。平成25年度が本研究の最終年となるが、年度前半を中心として引き続き資料調査の継続とその情報公開のための準備作業を継続する。年度後半では本研究で得られた成果を刊行物・ホームページ等で公開できるように編集作業を進め、年度終了までにその公開を行いたい。
トゲウオにおける適応放散をひきおこす生態要因とゲノム要因

祖先型の海のイトヨとして北海道厚岸産のニホンイトヨ(日本海型イトヨ)とイトヨ(イトヨ太平洋集団)のゲノムを解析し、ABC法によって分岐年代やボトルネックを推定した。さらにゲノム上で遺伝子浸透の生じている部位を同定した。また、淡水進出したイトヨについても全ゲノムを解読し、淡水進出の年代を推定するとともに、淡水イトヨに見られた適応進化の痕跡、並びに、有害変異の蓄積について解析した。また、生態解析として、安定同位体解析を行い、同署トミヨ間に見られた生態分化に関する知見を論文化した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度中のラビネット博士の成果は以下の通りである。まず、既に研究室で解読していた日本海イトヨと太平洋イトヨの全ゲノム配列をpairwise sequentially Markovian coalescent (PSMC)modelにて解析し、日本海イトヨと太平洋イトヨの過去を推定した。その結果、日本海型は氷河期にいったんボトルネックを経験した後に、集団サイズを大きく上昇させたこと、分岐年代が約150万年前であることなどが推定できた。つぎに、日本海イトヨと太平洋イトヨ、それに加えて大西洋イトヨについて、RAD-sequence法にて集団ゲノム解析を行った。多くのSNPは30倍以上のカバレージを満たしており、解析に十分なデータが得られた。得られたSNPデータをもとにして、集団間の分化の指数(FST)を全ゲノムに渡って解析した。一部のゲノム領域でFSTの上昇している部位を同定できた。性染色体で上昇している傾向が観察され、これは性染色体が種分化に重要であるとする従来の成果と合致している。現在、この領域が、種間差の候補遺伝子とオーバーラップしているかどうか、新しい候補領域にどのような遺伝子が存在しているかを解析している。ラビネット博士は計画通りに順調にデータを生み出し、新しい解析手法を次々に習得し、興味深い知見を多く生み出している。これらは、生態適応の遺伝基盤を考える上で必須の基盤情報であり、既に論文執筆に着手している。来年度も着実に解析を進めることで目標が達成できると十分に期待されるから。まずは、日本産イトヨの過去の推定についての知見を論文にまとめる。ついで、このSNP情報をもとにして、ABCシミュレーションを用いて、集団間の分岐年代と遺伝的流動nパターンの詳細を解析する。さらに、ゲノム上で種分化や適応進化にとって重要な領域を同定する。さらにこれらの領域が種間差の候補遺伝子とオーバーラップしているかどうか、新しい候補領域にどのような遺伝子が存在しているかを解析していく。
レーザアブレーションによる触媒ならびにカーボンナノチューブの一貫プロセス

本研究では、レーザアブレーション(LA)と化学気相堆積(CVD)とを融合した「レーザ熱化学気相堆積」という新規手法によりカーボンナノファイバ(CNF)を成長させる。2カ年計画の最終年度にあたり、本年度はCNFの成長機構について考察した。(1)まずは、触媒による成長の違いについて調べた。PdやPdNi触媒から成長したCNFは他のNiやNiCoに比べて太くなった。Pd中の炭素原子の拡散係数(1100°Cにおいて1.76×10^<10>m^2/s)はNiやCo中の値に対して数倍高いことがCNFを太く成長させたと考えられる。(2)先の結果は、金属中炭素原子の拡散係数が温度とともに増加し、本実験でもCNFが温度増加により太くなった、ということからも裏付けられる。(3)次いで、LAにより供給される炭素微粒子とCNFとの相関について調べた。触媒の付いていない基板上に堆積した炭素微粒子径を測定したところ、炭素微粒子径とCNF直径とには明確な相関が見られ、微粒子はターゲットからの距離に応じて大きくなることが分かった。(4)さらに、触媒付き基板上から成長したCNFの直径・長さからCNFの体積を見積もり、触媒なし基板上に堆積した炭素微粒子の質量と比較した。ターゲットからの距離により両者の傾向は一致し、40mm付近にて最大値を持つことが明らかとなった。(5)以上より、本CNF成長実験において、LAにより蒸発された炭素原子分子群が雰囲気ガスとの衝突により凝縮し微粒子となり、これらが触媒の付いた基板上に供給されることでCNFが成長する、という成長機構が明らかとなった。本機構は、熱CVDにてCH_4等の炭化水素を用いたカーボンナノチューブ成長で論じられているものとほぼ同じであり、純粋な炭素によるCNF等の1次元物質の成長にも適用できることが明らかとなった。本研究では、レーザアブレーション(LA)と化学気相堆積(CVD)とを融合した新規手法によりカーボンナノチューブ(CNT)の成長制御を試みる。本年度は研究計画を一部変更し、電気炉内において触媒付き基板を加熱し、そこに炭素LAプルームを供給することでCNTを成長させた。CNT用成長触媒としては、スパッタにてNi、Fe膜を堆積した他に、Dip coat法により、PdNi、Pd、Ni薄膜を用意した。Pdは高温でも安定してCH_4を分解する触媒として知られる。主な結果として、(1)1000°C以上にて、いずれの触媒からもCNTが成長した、(2)CNTを透過電子顕微鏡で分析したところ、内部にも炭素が詰まったファイバ構造であることが分かった(以下、CNFと呼ぶ)。(3)触媒の膜厚を薄くするとCNFは細くなった、(4)電気炉の温度を上げるとCNFは太くなった、(5)雰囲気ガスであるArにH_2を添加することで、アモルファス微粒子等がほとんど含まれないCNFが合成された。触媒については、FeよりはNiの方が高密度にCNFを成長させ、PdNiからはさらに高密度にCNFが成長することが分かった。また、基板上におけるPdNi膜の密度を制御することで、島状構造が作成されることも明らかとなり、CNFはこれらの島同士を架橋するようにも成長した。本実験で用いた実験装置は、気相中で単層CNTを合成するために設計された装置であり、触媒入りグラファイトのLA実験も行なった。KrFレーザを用いたところ、1100°Cにて内部が中空なCNTが作成された。以上より、触媒付き基板からはCNFが、気相中ではCNTが成長するという結果が得られ、両者がそれぞれどのように成長するのか、非常に興味深い。次年度はこれらの成長機構に着目して、最終的に成長制御を達成すべく研究を進める。

本機構は、熱CVDにてCH_4等の炭化水素を用いたカーボンナノチューブ成長で論じられているものとほぼ同じであり、純粋な炭素によるCNF等の1次元物質の成長にも適用できることが明らかとなった。
半健康様相を基盤とした包括的健康管理システム構築に関する学校保健学的研究

生徒の半健康的状態の様相を多次元空間構成的視点から構造的に解析した。半健康状態の構造化状態変動指数を導出し、その指数の信頼性・妥当性について検討を加え、半健康状態の変動予測を試みながら、健康破綻の早期発見に寄与し得る半健康様相解析システムを構築し、包括的健康管理システムに組込み可能なプログラム要素を確立した。生徒の半健康度や半健康パターンを導出し半健康層に含まれる生徒が約30%を占める実態も明らかした。先行研究における半健康概念について、国内外の関連知見(American Journal of Epidemiology、American Journal of Public Health、Journal of School Health、Journal of Epidemiology、日本公衆衛生雑誌、学校保健研究等)に基づき、子どもの半健康特性を整理した。健康状態評価については疫学的視点からも提示されているものの、半健康概念についての科学的探究は類例がなく本研究の独自性が確認された。その過程から、基本的な半健康内包要素は対象従属性が稀薄であることが推測された。中学期・高校期の子どもを対象とする場合でも、中高年者にみられる四次元空間上の構成尺度で適用できる可能性が示唆された。特に、大学期にある青年層においては、日本のみならず中国における半健康状態の構成空間も類似構造を呈していたこと等を勘案することで、半健康空間が頑健で安定的な空間構造を有することが明らかになった。第1次予備調査等の結果から、当初想定していた環境要素の導入において、環境内容を共通的要素に絞り込み項目化する必要性があることが判明した。そこで、子どもと近隣地域住民との関わり、子どもの日常活動空間の広がりと動態、子どもの発達段階的活動能等について、「原版半健康調査票」に修正を加えることとした。本年度の結論として、「子ども版半健康調査票」に「原版半健康調査票」の主項目群及び副項目群に、生理的応答項目群並びに地域環境項目群を追加して本調査票とすることとした。このことは、次年度の本調査に臨む基盤整備の達成を意味し、本課題の次年度における円滑な研究遂行が期待できる。本年度は、自覚症状・不定愁訴、健康状態・健康意識、生活行動、地域環境に関する内容を含んだ生徒版半健康調査票を作成した。本調査票について、予備調査を行い、全体的項目構成の妥当性等について検討を加え、子ども版半健康調査票(最終版)を完成させた。本調査として、中学期・高校期の子どもを対象とした標本調査を実施した。母集団は中学生・高校生とし、現実的条件を加味した上で、3段抽出法を適用し調査サンプルを無作為抽出した。本調査データの精査後、分析対象データに対して主成分分析法を施した。固有値・寄与率等を基準に、抽出主成分をそれぞれ第4主成分までとし、主に相互の構成空間構造の類似性の側面から検討を加えた。さらに、各空間構成尺度に基づき半健康の構造特性について解釈を試みた。それぞれの第1主成分は半健康状態を量的に評価可能な総合指標と解釈できることが示唆された。以下、第2主成分は半健康状態を身体的側面と精神的側面から把握可能な指標、第3主成分は半健康状態の症状的軽重を識別可能な指標、第4主成分は半健康状態を内科的か否かに識別可能な指標と解釈できることが示唆された。また、半健康状態の構造特性は、年齢等属性的要因と独立的関係性を有することも示唆された。今後、詳細な分析を施しながら、半健康様相を基盤とした包括的健康管理システムについて検討を加える。本指数を駆使することにより、生徒の現代的な健康問題を半健康的視点から考察できるとともに、包括的健康管理システムに組込むことにより、多角的な解決策を学校保健学的視点から検討できるものと考える。生徒の半健康的状態を心身両側面から一元論的に明らかにし、その様相を多次元空間構成的視点から構造的に解析した。半健康状態の構造化状態変動指数を導出し、その指数の信頼性・妥当性について検討を加え、半健康状態の変動予測を試みながら、健康破綻の早期発見に寄与し得る判定・評価システムの構築を試みた。このシステムを半健康様相解析システムとし、包括的健康管理システムに組込み可能なプログラム要素として位置づけた。本研究で意図している疾病の自然史に基づく半健康様相へのアプローチによって、学校保健の展開上、集団的アプローチと個別的アプローチの臨界閾に位置づけることが可能となった。半健康様相解析システムの構築を図るため、中学生・高校生の半健康度や半健康パターンを導出した。生徒の半健康度は、中学生・高校生ともに、成人層の半健康度と比較すると高水準にあるものの、半健康層に含まれる生徒の割合が約30%を占める実態が明らかになった。さらに、生徒の半健康パターンが、成人層のパターンと酷似のパターンを示すことが見出された。その後、コンピュータによる生徒対象用の半健康測定・判定システムの構築を試みた。特に、スクリーニング的適用を基本に、広く半健康的認識を培い早期の予防に繋がる意識高揚に資することを一義的に考え、包括的健康管理システムのプログラム要素として組込むことについて検討を加えた。
パルス電場による固気混相流の制御と伝熱促進

自然エネルギーの開発を始めとするこれからのエネルギー対策においては,熱交換器の高性能化は必須の課題であるが,その基本は伝熱促進にある.本研究は,粒子の壁面衝突や境界層攪乱などの伝熱促進の要因を内在する固気混相流に周期電場を付与し,粒子運動を電気流体力学(EHD)的に制御することにより,壁面熱伝達の向上を追求するものである.具体的には,方形波状の交番電場,およびon,off状態を周期的に繰り返す間欠電場の2種類を対象とし,電場中の粒子挙動と伝熱特性を電場の周波数およびDuty比(一周期中の正極電場の印加時間の割合)と関連づけて追求した結果,以下の知見を得た.(1)固気混相流に正極および負極の電場を同じ時間間隔で交番させて付与すると(Duty=0.5),周波数が40Hzの場合には,クーロン力の方向が短い周期で反転を繰り返すため多くの粒子は鉛直上方に直線的に運動する.周波数がより短く,Duty比を0または1に近づけるほど,粒子は両壁面と活発に衝突・反発を繰り返す.(2)壁面衝突した粒子の一部は壁面との接触により電荷を放出した後、壁面と同極性に再荷電され,クーロン力により異極性の対向壁へ移行する様子が高速度ビデオ観察により確認された.また、このような粒子の自己荷電による飛び出しが電場極性の反転による外部制御よりも優先するため、交番電場による粒子運動の制御が困難であることが明らかになった.(3)交番電場を付与した場合、周波数が低くなるにつれて粒子の壁面衝突が活発となり,これにより熱伝達率が向上する.また、Dutyを変化させた場合、Duty=0.5で極小値をとりDutyが0または1に近づくにつれて伝熱促進効果は増加し,最終的に直流電場の値に漸近する.(4)間欠電場を付与した場合、周波数による熱伝達率の影響は殆ど見られず,Dutyの増加により伝熱促進効果は単調に増加することが判った.自然エネルギーの開発を始めとするこれからのエネルギー対策においては,熱交換器の高性能化は必須の課題であるが,その基本は伝熱促進にある.本研究は,粒子の壁面衝突や境界層攪乱などの伝熱促進の要因を内在する固気混相流に周期電場を付与し,粒子運動を電気流体力学(EHD)的に制御することにより,壁面熱伝達の向上を追求するものである.具体的には,方形波状の交番電場,およびon,off状態を周期的に繰り返す間欠電場の2種類を対象とし,電場中の粒子挙動と伝熱特性を電場の周波数およびDuty比(一周期中の正極電場の印加時間の割合)と関連づけて追求した結果,以下の知見を得た.(1)固気混相流に正極および負極の電場を同じ時間間隔で交番させて付与すると(Duty=0.5),周波数が40Hzの場合には,クーロン力の方向が短い周期で反転を繰り返すため多くの粒子は鉛直上方に直線的に運動する.周波数がより短く,Duty比を0または1に近づけるほど,粒子は両壁面と活発に衝突・反発を繰り返す.(2)壁面衝突した粒子の一部は壁面との接触により電荷を放出した後、壁面と同極性に再荷電され,クーロン力により異極性の対向壁へ移行する様子が高速度ビデオ観察により確認された.また、このような粒子の自己荷電による飛び出しが電場極性の反転による外部制御よりも優先するため、交番電場による粒子運動の制御が困難であることが明らかになった.(3)交番電場を付与した場合、周波数が低くなるにつれて粒子の壁面衝突が活発となり,これにより熱伝達率が向上する.また、Dutyを変化させた場合、Duty=0.5で極小値をとりDutyが0または1に近づくにつれて伝熱促進効果は増加し,最終的に直流電場の値に漸近する.(4)間欠電場を付与した場合、周波数による熱伝達率の影響は殆ど見られず,Dutyの増加により伝熱促進効果は単調に増加することが判った.
非線形なopinion dynamicsに対する収束時間解析

本研究では2-choices dynamicsと呼ばれるグラフ上のシンプルな確率的モデルの収束時間解析を行う.このモデルは従来モデルの単純な拡張にも関わらず,特定のグラフ構造上において高速に単一意見への収束がおこるという,合意問題や多数決,誤り訂正といった基本的な分散計算に好ましい性質を持つことが示されている一方でその解析は困難であり,一般のグラフ構造上で分かっていることは少ない.本研究では一般のグラフ構造上における2-choices dynamicsの威力を明らかにすべく,その収束時間解析を行う.本研究では2-choices dynamicsと呼ばれるグラフ上のシンプルな確率的モデルの収束時間解析を行う.このモデルは従来モデルの単純な拡張にも関わらず,特定のグラフ構造上において高速に単一意見への収束がおこるという,合意問題や多数決,誤り訂正といった基本的な分散計算に好ましい性質を持つことが示されている一方でその解析は困難であり,一般のグラフ構造上で分かっていることは少ない.本研究では一般のグラフ構造上における2-choices dynamicsの威力を明らかにすべく,その収束時間解析を行う.
植物バイオトランスデューサー

植物の葉が様々なガス分子を高感度に感知し得ることが明らかにされてきている.本研究はこのような葉のガス検知特性を明らかにし,これをバイオトランスデューサー材料として利用するための基礎技術を開発することを目的として遂行し,以下の成果を得た.1.バイオトランスデューサー用植物材料の検索:人間に対して生理活性作用を有するジャスミン香(J)及びラベンダー香(L)の香料6種,イチョウ,クチナシなど6種の植物の組合わせについて匂い応答をを調べた.匂い分子に直接応答する例はなかったが, CO_2ガス(100%)に対する応答が匂い分子によって変化する列が種々見い出された.特にベンジルアセテート(BA, J香),リナリルアセテート(LA, L香)に対してはいずれの植物も比較的大きな応答を示した.中でもクチナシは顕著な応答を繰り返し示し,これら匂い物質を測定対象とした植物材料に最適であるとの結論を得た.2.葉の構造モデル:タバコの葉の茎の付け根をアシッドオレンジ(AO),エオシン(E),サクラニンT(ST)の水溶液に浸漬したところ,酸性色素であるAO, Eは葉の先端まで拡散したが,塩基性色素のSTは吸収されなかった.すなわち葉脈内は連続した一相で,しかも葉脈内壁は塩基性になっていることが推察された.葉脈から葉肉層への色素の拡散は見られなかった.3.応答の定量性:BAについてCO_2ガスをキャリヤーとして種々の濃度を設定し,ガスクロマトグラフィーによるヘッドスペース分析を行なったが,ガスの流速,吸着剤の種類及び量,またヘッドスペース部や吸着管の形状等検討すべき点が非常に多いことがわかった.しかし逆にこれは植物による匂い検出が極めて高感度かっ簡便に行えることを示唆するものであり,植物がバイオトランスデューサー材料として極めて有望であることがわかった.植物の葉が様々なガス分子を高感度に感知し得ることが明らかにされてきている.本研究はこのような葉のガス検知特性を明らかにし,これをバイオトランスデューサー材料として利用するための基礎技術を開発することを目的として遂行し,以下の成果を得た.1.バイオトランスデューサー用植物材料の検索:人間に対して生理活性作用を有するジャスミン香(J)及びラベンダー香(L)の香料6種,イチョウ,クチナシなど6種の植物の組合わせについて匂い応答をを調べた.匂い分子に直接応答する例はなかったが, CO_2ガス(100%)に対する応答が匂い分子によって変化する列が種々見い出された.特にベンジルアセテート(BA, J香),リナリルアセテート(LA, L香)に対してはいずれの植物も比較的大きな応答を示した.中でもクチナシは顕著な応答を繰り返し示し,これら匂い物質を測定対象とした植物材料に最適であるとの結論を得た.2.葉の構造モデル:タバコの葉の茎の付け根をアシッドオレンジ(AO),エオシン(E),サクラニンT(ST)の水溶液に浸漬したところ,酸性色素であるAO, Eは葉の先端まで拡散したが,塩基性色素のSTは吸収されなかった.すなわち葉脈内は連続した一相で,しかも葉脈内壁は塩基性になっていることが推察された.葉脈から葉肉層への色素の拡散は見られなかった.3.応答の定量性:BAについてCO_2ガスをキャリヤーとして種々の濃度を設定し,ガスクロマトグラフィーによるヘッドスペース分析を行なったが,ガスの流速,吸着剤の種類及び量,またヘッドスペース部や吸着管の形状等検討すべき点が非常に多いことがわかった.しかし逆にこれは植物による匂い検出が極めて高感度かっ簡便に行えることを示唆するものであり,植物がバイオトランスデューサー材料として極めて有望であることがわかった.
適応カオス制御を用いた情報セキュリティシステムに関する研究

カオス信号が典型的な広帯域でノイズライクな信号であり、情報秘匿に有用な信号クラスを提供していることに着目して、従来では、送信側で情報信号にカオス信号をマスキングして送り、受信側でカオス同期を発生させ情報信号を取り出すようなカオス秘匿通信方法が提案されている。しかし、情報信号に依存してカオス同期が難しくなることが知られていた。研究の前段階では、この情報信号のクラスをローレンツカオスシステムにおいて明らかにした。傾向的には、振幅が大きく周波数の小さい情報信号ほど復元が難しいという、特徴的な事実が判明した。このような基礎解析に基づき、本研究では、カオス秘匿通信システムにおいて、信号復元に用いるカオス系をマスターカオス系に追従させるように制御入力を発生させる制御システム機構を導入し、理論的な解析を行いその有効性を検証することを目的とした。本研究で得られた結果は下記の通りである。1.制御システム問題を非線形H無限大最適制御問題の構造として定式化し、設計で用いるハミルトンヤコビ方程式を導出することができた。2.事前情報として情報信号の有する周波数帯域を用いることで、制御システムを内部モデル原理より設計することができ、情報信号の復元可能なクラスを大きく広げることができることを数値シミュレーションにより確認できた。3.内部モデル原理による設計法では情報信号に関する事前情報を必要とし、初期の目的は果たされているとは言えない。そこで、階層構造のニューラルネットワークを制御構造に用いて、あらかじめ情報信号を学習を学習させることによりニューラルネットワークの汎化能力を用いたカオス秘匿通信システムを構築した。今後、受信側マスターカオスと送信側スレイブカオスのパラメータ誤差に対するロバスト同期化システムの構築と白色性外乱の影響軽減問題に対処していく計画である。具体的には、パラメータ誤差に対する最大のロバスト性を有するロバスト適用制御システムの導入を考えている。
酸素透過性に基づく鉄筋腐食抵抗性の評価方法に関する研究

本研究課題では、アルギン酸ー微生物からなるバイオ補修材を用いてひび割れを閉塞しコンクリートの鋼材保護性能を向上させる補修効果の酸素透過性に基づく評価方法について検討する。特に、ひび割れを有するセメント硬化体中の環境(飽和度(含水率)、溶存酸素濃度分布、pH分布)が散布したグラウト材、ならびに埋設したカプセルを用いたひび割れ補修効果に与える影響を検討する。
地震断層の破壊進展と断層近傍の地震動に関する研究

内陸の地下浅部で活断層が動いた場合に,断層近傍でどのような地震動が生じるのか,また,断層の破壊がどのように進展し,地表のどこにどの程度のすべりが起こりうるかについて明らかにすることを目的として,以下のような研究を行った。地震断層の破壊進展過程を調べるための数値解析手法を開発し、模型実験結果のシミュレーションを行った。表層地盤内で,基盤の断層と斜めに交差するように,大きな変形を起こす領域が分布する様子を再現できた。上の数値解析と平行して,2000年鳥取県西部地震を対象として,断層の破壊過程を推定した。観測された地震波形から直接,震源の断層上に作用している応力の時間-空間変化を求めた。その結果,全体としては主として断層の走向方向に作用している応力の変化量が大きいこと,震源真上から南東側5km程度のかけての浅い領域と,深い領域に応力降下量が大きな領域がある一方で,深さ45kmから89kmにかけては震源周辺部を除く大部分の領域で走向方向に作用している応力は増大していること,応力降下が大きな領域では1sから1.5s程度かそれよりも短い時間内に大部分の応力降下が起きており,また,破壊後の応力の回復はほとんど見られないことを明らかにした。さらに,断層破壊過程の推定結果に基づいて鳥取県西部地震の地震動を再現した。その結果,浅部で応力降下量が大きいこととディレクティビティーの影響が相まって,震源域全体に渡って最大速度が30cm/s程度以上の強い震動が生じる結果が得られたが,この結果は墓石の転倒率などから推定された結果と調和的なことを示した。内陸の浅いところで地震が起きた場合には,断層近傍では非常に大きな地震動が生じる可能性があり,その大きさを予測することは防災上重要である.また,断層が非常に浅い場合には断層が地表に現れることによっても被害が起こる.地下浅部で活断層が動いた場合に,断層近傍でどのような地震動が生じるのか,また,断層の破壊がどのように進展し,地表のどこにどの程度のすべりが起こりうるかについて明らかにすることを目的として,以下のような研究を行った.断層近傍の地震動:1948年福井地震を対象として地震動解析を行った.震源断層において地震動が生成される過程と表層付近の堆積層で地震動が増幅される過程を考慮することによって,構造物などの転倒・倒壊方向と比較的よく一致する震動パターンを再現できることを示した.また,断層上の動的破壊過程を調べるために,断層上の応力降下過程を断層近傍で観測された地震波形から推定する手法を開発した.簡単なモデルに対して開発した手法を適用して応力降下過程の推定を試み,その妥当性を検証した.地震断層の進展:横ずれ断層運動によって表層地盤内に生じる破壊の進展に関して模型実験により検討した.横ずれ変位を加えるに従い,まず,断層面と斜交するリーデルせん断が現れ,その後隣り合ったリーデルせん断に囲まれた領域において断層面とより低角度で交差する2次的なせん断面が形成されることが知られているが,湿潤砂を用いた地盤に高速に断層変位を加えた場合には,リーデルせん断が形成された後,せん断面に沿って開口が起こる場合があることを示した.また,小鉄球を用いた実験を行い,せん断面の形成に対して,粒子の大きさや粒子数が与える影響について検討した.内陸の地下浅部で活断層が動いた場合に,断層近傍でどのような地震動が生じるのか,また,断層の破壊がどのように進展し,地表のどこにどの程度のすべりが起こりうるかについて明らかにすることを目的として,以下のような研究を行った。断層近傍の地震動1948年福井地震に関して,断層の破壊過程と堆積層での増幅過程を共に考慮することによって,被害域や構造物の転倒倒壊方向と調和的な地震動解析結果を示した。また,より精度のよい地震動予測に結びつけるために,地震観測波形から,断層面上に作用している応力の地震時の時空間変化を推定する手法を開発した。2000年鳥取県西部地震に対して開発した手法の適用を試み,震源の南東部から震源上の浅部にかけて応力降下が大きかったことを示した。さらに,地表面や地下構造の境界面と震源断層が斜交している場合に,断層面上の動的な破壊過程を考慮して地震動解析を行うために,差分グリッドと震源断層が斜交するモデルを用いて地震動解析を行い,その計算精度について検討した。地震断層の破壊進展内陸の地下浅部で活断層が動いた場合に,断層近傍でどのような地震動が生じるのか,また,断層の破壊がどのように進展し,地表のどこにどの程度のすべりが起こりうるかについて明らかにすることを目的として,以下のような研究を行った。

その結果,全体としては主として断層の走向方向に作用している応力の変化量が大きいこと,震源真上から南東側5km程度のかけての浅い領域と,深い領域に応力降下量が大きな領域がある一方で,深さ45kmから89kmにかけては震源周辺部を除く大部分の領域で走向方向に作用している応力は増大していること,応力降下が大きな領域では1sから1.5s程度かそれよりも短い時間内に大部分の応力降下が起きており,また,破壊後の応力の回復はほとんど見られないことを明らかにした。さらに,断層破壊過程の推定結果に基づいて鳥取県西部地震の地震動を再現した。その結果,浅部で応力降下量が大きいこととディレクティビティーの影響が相まって,震源域全体に渡って最大速度が30cm/s程度以上の強い震動が生じる結果が得られたが,この結果は墓石の転倒率などから推定された結果と調和的なことを示した。
船上体験型学習を基盤とした地球環境教育の実践

体験型実習教育の継続的運用を進める上での学習用教材「海のテキスト」の改訂版を作成し、Web上での閲覧を可能にした。また、地球環境問題を担う人材育成を目指した本学独自の資格「海洋環境士」取得コースの運用を進め、その一環として外部専門家を招聘したセミナーの開催と共に、ホームページを通じて外部への情報発信を行った。一方、環境問題の意識醸成を狙いとして、高校生対象の体験型学習教育事業「研究船で海を学ぼう」を継続的に実施した。以上の成果の集約および今後の展開を見据えて、ホームページ上での公開を促進し、一連の活動の外部への情報発信の効果的な運用が実現された。体験型実習教育を有効かつ継続的に運用していく上での教材として、以前から準備を進めてきた学習用教材「海のテキスト」の改訂版の作成を行うと共に、ホームページ上での閲覧を可能にした(備考欄参照)。また、海を主とした地球環境問題を担う人材を育成する資格教育コースとしての本学独自の資格認定制度「海洋環境士」取得コースの実質的な運用を目指して、教育システムの確立を進めると共に、学生および外部向けへの情報発信の役目を果たす性格をもつホームページを開設した(備考欄参照)。一方、環境教育の重要性を高等教育の場で実践すると共に社会にアピールする試みとして、高校生および教員を対象とした体験型学習の一環である事業「研究船で海を学ぼう」を継続的に実施した。これらの内容充実を進めると共に、その成果をホームページ上で公開し今後に向けた改善点の抽出に活用している(備考欄参照)。体験型実習教育の継続的な運用を進めて行くための教材として、以前から活用してきた学習用教材「海のテキスト」の改訂版に対して、ホームページ上での閲覧を可能にし、学生等からの閲覧を可能にした(備考欄参照)。また、地球環境問題を担う人材を育成する資格教育コースとして本学独自の資格認定制度「海洋環境士」取得コースの運用を進め、その一環として外部の専門家を招聘した学生向けのセミナーを開催すると共に、それらを外部向けにも情報発信するホームページの運用を進めた(備考欄参照)。一方、環境問題の意識醸成を高等教育において実践する機会として、高校生を主な対象とした体験型学習教育を根幹とする事業「研究船で海を学ぼう」の継続的な実施を行った。これらの成果を集約すると共に、今後の展開を見据えた位置づけとして、ホームページ上での公開を促進し、外部への情報発信を効果的に運用することが実現可能となった(備考欄参照)。
社会性昆虫の集団的機能発現機構に関する実験・理論・データ解析からの融合研究

本研究は、個々が単純な情報処理しかできず、かつ、全体を統括するリーダーもいないアリ集団が、なぜコロニーを囲む状況に応じて複雑な協調行動や可変的役割分担を行い全体として高度な機能を持ちうるのかを、採餌に関する定量的実験と数理モデリングによって検証することを一つの目的としている。本研究のスタートより本年度に至るまで、RFIDチップやマーカーによる個体認証システムの改良を重ねてきた。並行して、生物以外の自己駆動粒子の集団が、いかなるメカニズムで、生物集団にも劣らない複雑な運動を行い、そこからどのような集団的機能を発揮しうるかの研究も行っている。本年度は次の進捗があった:1.同一コロニー内のアリ集団内に採餌頻度に関する階層が存在し、これらの階層は一定期間以上持続する。2..採餌頻度の順位付けは、短期間では大きく変化しないが、長期間では大きく変動する。このことは、従来広く信じられてきた反応閾値モデルの見直しを要請する。上記1.および、本項2.の結果は昨年度に出ていたが、本年度はさらに実験を進め、社会行動データを増やし系統的に整理し論文として国際誌に投稿するに至った。3.道しるべフェロモンを利用するアリのコロニー内に、一定割合でフェロモンに対する感知度が極端に低いアリを混入させることで、フェロモンに対する感知度が高いアリのみのコロニーに比べて、より状況に応じたフェロモン経路を構築し効率的な採餌がなされることを計算機モデルにより示した。これは確率的なゆらぎを利用する生き物の集団生存戦略の例であり、別記の国際誌に掲載された。4.水にうかべた2本の紐状の自己駆動物体同士が、水表面で拡散する物質を介して同期する現象を実験的に発見し、これらの同期状況を系統的に調べ、別記の国際誌に掲載された。本研究の基本目標は、一定の複雑さを内包する要素からなる集団の運動--主としてアリの集団行動ーを行動実験、データ解析、理論モデルの作成と解析、化学分析などの手法の組み合わせにより、定量的に考察し、個の運動や機能と集団としての運動や機能の中に非自明な関係を見いだし、その本質的機構を抽出・記述することにある。並行して、生きていないが自己駆動する粒子の群れが、いかにして生物集団の複雑な運動と機能を模倣し得るかについても探索している。研究実績の概要の欄で記したように、我々は、極小RFIDチップを使ってアリの集団行動を個体認識をしながら、かつ長期的に自動計測するシステムの開発し、これらの自動計測システムから得たアリ社会の「ビッグデータ」をもとに、アリの分業の可塑性や可逆性を明らかにしつつある。また、並行して、目視によるデータ取得も行ってきた。これは、RFIDチップのセンサーによる読み取りに関して一部エラーが混じるためで、目視データと比較することで自動計測システムから得られたデータの有効性を確認するためである。本年度は、両者の結果を比較して、少なくとも定性的には互いに齟齬のないことが確認できた。並行して、アリ以外の自己駆動物体の複雑な運動についても、実験と理論を組み合わせた研究がすすんでおり、本年度においても国際雑誌に複数本の論文が受理された。以上より、当初の研究計画は予定通りの進捗状況といえる。本年度まで、集団の運動--主としてアリの集団行動について、リーダーのいない自律的な分業の発生の機構などを、行動実験やデータ解析、数理モデリングを通じて調べており、今後も同様の方針で研究を継続していく。また、それに加え、1.アリを支配する複数の走性の競合に関する実験および模型研究を行う。例えば、帰巣時において化学情報の指し示す巣の方向と、視覚情報による巣の位置が矛盾している場合があることをこれまでに見いだしているが、アリは個および集団としてどのように判断を下し帰巣方向を決定するのか、暗視カメラなどを使い、これまでの実験をより拡張してその機構を探る。単純な生物の「状況判断」がどのようにして発生するのか、今年度までに一部得られた行動データをさらに収集し、同時に行動の変化と脳内物質の変化の計測を外部研究者との連携によって実行し、単純な生き物の判断のしくみに、マクロな面とミクロな面の両側面から迫っていく2.本年度までに得た、確率的ゆらぎを利用するアリの集団採餌の数理モデルを拡張し、より一般的な枠組みで、群れのタスク分担の最適化と確率的ゆらぎの関係を明らかにする。本研究は、個々が単純な情報処理しかできず、かつ、全体を統括するリーダーもいないアリ集団が、いかにしてコロニーを囲む状況に応じて複雑な協調運動や可変的役割分担を行い、全体として高度な機能を持ちうるのかを、採餌に関する定量的実験と数理モデリングの双方から検証することを主な目的としている。並行して、生き物ではないがあたかも生き物のように自ら駆動する要素の集団を、実験・数理モデルによって人工的に作成し、その動きを見極めることで、生き物の群れのダイナミクスを支配する原理を理解することも目的の一つである。28年度は研究のスタート年であり、研究時間の多くを、実験を遂行するための準備や初期段階の実験に費やし、今後の研究の展開の基礎となる次の内容が得られた。1.複数のコロニーのアリを採取し、各個体へ微小RFIDチップを貼り付ける技術と、採餌経路の途中に設置したゲートにおける高いセンシング精度を保つ技術を模索することで、アリの採餌行動を個体を認証しながら自動的に計測するためのシステムを構成した。

ただし、天候の不順のため、十分な量のアリのコロニーの採取にはいたらず、採取された少数コロニーで、システムの稼働を確認した。2.水面に浮かべると自己駆動する樟脳粒の運動モードが、粒子の個数に応じて変化することを、比較的単純な数理モデルによって表現し、数値実験と解析の組み合わせにより運動モード発生のメカニズムについての理解を深めた。本研究の基本目標は、一定の複雑さを内包する要素からなる集団の運動--主としてアリの集団行動ーを行動実験・データ解析・理論モデルの作成と解析・化学分析などの手法の組み合わせにより、定量的に考察し、個の運動や機能と集団としての運動や機能の中に非自明な関係を見いだし、その本質的機構を抽出・記述することにある。研究実績の概要の欄で記したように、本年度我々は、極小RFIDチップを使ってアリの集団行動を個体認識し、かつ、長期的に自動計測するシステムの構築に成功した。このシステムを使って、アリ社会の行動データを少数のコロニーで取り、コロニー内のアリの採餌についての、個体間の協調労働の関係を明らかにした。これらの結果の一部は、国際会議において発表された。並行して、アリ以外の自己駆動物体の複雑な運動について、主に水に浮かべた樟脳粒の単体・複数の要素が複雑なダイナミクスを呈することを主に理論モデルを使って表現した。以上より、当初の研究計画は予定通りの進捗状況といえる。本研究は、個々が単純な情報処理しかできず、かつ、全体を統括するリーダーもいないアリ集団が、なぜコロニーを囲む状況に応じて複雑な協調運動や可変的役割分担を行い全体として高度な機能を持ちうるのかを、採餌に関する定量的実験と数理モデリングによって検証することを一つの目的としている。そのために、本研究のスタートより本年度に至るまで、RFIDチップやマーカーによる個体認証システムの改良を重ねてきた。結果として、本年度は次のことを確認した:1.同一コロニー内のアリ集団内に採餌頻度に関する階層が存在し、これらの階層は一定期間以上持続する。2..採餌頻度の順位付けは、短期間では大きく変化しないが、長期間では大きく変動する。このことは、従来広く信じられてきた反応閾値モデルの見直しを要請する。上記1.および、本項2.の結果は昨年までの結果とは定性的には同様であるが、より長期でかつより大量のデータ収集に成功し、これらの議論の定量的な信頼性を向上させた。3.上記コロニーを採餌頻度の高いアリの集団と採餌頻度の低い集団に二分割した場合、後者の分割前に採餌頻度の低かった集団内では、その一部が採餌活動を向上させることで集団全体としての採餌活動度の低下を防ぐ。一方、前者の分割前に採餌頻度が高かった集団内では、個々のアリの採餌頻度は分割前と大きく変化しない。これらは、アリ集団の働きが集団を囲む状況に応じて、可塑的に変動することを示している。4.上記3.で二分割したコロニーを一定期間の後、再び一つに統合させると、分割前に採餌頻度の低く分割後に採餌頻度を向上させたアリが、再び採餌頻度を低下させる。分割前に採餌頻度が高かった集団は、採餌頻度の高さを維持している。これは、アリ集団の働きが集団を囲む状況に応じて、可逆的に変動することを示している。本研究の基本目標は、一定の複雑さを内包する要素からなる集団の運
電子顕微鏡を用いたディーゼル噴霧火炎内微粒子の生成・消滅過程の調査

ディーゼル機関から排出される微粒子低減に必要不可欠な、噴霧火炎内微粒子生成・消滅過程の解明を目標に、平成28年度に実施した研究内容を以下,三項目に分類して述べる.1.微粒子の消滅過程を調査するために,粒子の酸化が支配的となっている本噴霧火炎下流域及び周辺域において,微粒子の補修実験を行い,TEMにより定性的に微細構造の変化を観察した.その結果,特に周辺部の粒子は,やせ細った,表面が歪な凹凸構造をしており,OHにより急速に酸化が進行している可能性が高いことが明らかとなった.2.火炎中の微粒子酸化速度を定量的に評価するために,火炎噴霧軸上の微粒子粒径変化を,TEM解析で得た微細構造(層長さ及び間隔)を用いることで,質量換算し,局所(火炎中心部)の酸化速度を算出した.得られた酸化速度は0.0013 g/(cm2・s)程度となり,二色法により得られる酸化速度(0.0015 g/(cm2・s))とも矛盾せず,数値解析結果の検証に妥当なデータを得るに至った.3.現在の微粒子捕集装置で再現できていない,実エンジン筒内の現象の中で特に微粒子生成過程に影響を与えるとされる噴霧火炎の壁面衝突現象を,現用の燃焼器で模擬し,光学計測及びTEM解析により調査することで,排ガス微粒子の性状予測精度を向上させることを目的とする.本年度は,火炎内粒子性状の非定常的な変化に着目し,新たに時間分間サンプリングが可能な捕集装置を設計・製作し,定容容器内で粒子の時空間分解捕集及び解析を試みた.その結果,火炎下流部の先端通過時期に捕集された粒子が,排気微粒子径に匹敵する程の大きさとなっていることが明らかとなった.実機筒内では,空気過剰率は低く,また膨張行程により温度・圧力共に低下し,これらの火炎先端部で大粒径化した粒子が筒内で酸化され切らずに排気に至る可能性が示唆された.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。ディーゼル機関から排出される微粒子低減に必要不可欠な,噴霧火炎内微粒子生成・消滅過程の解明を目標に,平成26年度に実施した研究内容を以下,三項目に分類し述べる.1.微粒子生成・消滅過程のモデル化に必要な「微粒子前駆体PAHの構成,分子量,生成速度」及び「核生成・表面成長に関わる結晶子の大きさ・形状」を明らかにするため,微粒子一粒を構成する層状の多環平面結晶子の層長さ・屈曲率・間隔を定量解析するアルゴリズムをMATLABにより作成した.これを噴霧火炎内微粒子に適用し,得られた各パラメータの値が文献に矛盾しなかったことから,今回作成したアルゴリズムが適切に微細構造を定量化できていることも確認された.3.火炎内微粒子の酸化速度を定量化するために必要な,温度,中間生成物OH及び微粒子の濃度,の時空間分布を得ることを目的とする.平成26年度は上記目標達成のための予備実験として火炎直接写真(温度)及びOH自発光(OH濃度)の同時計測光学系確立,高速度写真撮影を行った.その結果,OH自発光画像内に火炎の輻射光紫外成分が写る問題が生じたが,同時撮影している直接写真から火炎の輻射領域取得,背景として差し引く処理を加えることで,OH自発光のみの挙動を観察できるまでに至った.また同実験を様々な条件で行い,最適な撮影条件を得た.3.現在の微粒子捕集装置で再現できていない,実エンジン筒内の現象で特に微粒子生成過程に影響を与えるとされる噴霧火炎の壁面衝突現象を現用の燃焼器で模擬し,光学計測及びTEM解析により調査することで,排ガス微粒子性状予測精度を向上させることを目的とする.衝突現象模擬用の捕集装置の設計・製作が早い段階で完成し,適切な量の微粒子サンプル捕集に成功したため,27年度実施予定のTEMによる性状解析を前倒しで行い,非衝突時の結果と比較した.また,ここで得られた知見を国際学会で発表した.ディーゼル機関から排出される微粒子低減に必要不可欠な,噴霧火炎内微粒子生成・消滅過程の解明を目標に,平成27年度に実施した研究内容を以下,三項目に分類し述べる.1.初年度作成した微粒子の微細構造(フリンジ長さ・屈曲率・間隔)を定量解析するアルゴリズムを用いて,微粒子の表面成長現象を調査するために,粒子の成長が支配的となっている本噴霧火炎の上流域(噴孔先端から40 mm 70 mmを10 mm刻みで4点)について微粒子の捕集実験を行い,TEM観察から得られた画像について解析を行った.その結果,火炎上流部では,特にフリンジ間隔が,高温燃焼場でのアニーリング効果により狭まっていくことがわかった.2.火炎内微粒子の酸化速度を定量化するために必要な,温度,中間生成物OH及び微粒子の濃度,の時空間分布を得ることを目的とし,平成27年度は,火炎直接写真(温度),OH自発光(OH濃度),レーザー透過光影写真(微粒子濃度)を同時に撮影する光学系を確立した.同光学系において同時撮影を行い,どの画像においても観察に十分な輝度を得ることできることが確認された.3.現在の微粒子捕集装置で再現できていない,

実エンジン筒内の現象で特に微粒子生成過程に影響を与えるとされる噴霧火炎の壁面衝突現象を,現用の燃焼器で模擬し,光学計測及びTEM解析により調査することで,排ガス微粒子の性状予測精度を向上させることを目的とする.平成27年度は噴霧火炎の壁面衝突時に生じる境界層内微粒子挙動を観察するために検討していた,LII・散乱光計測の光学系を確立した.予備実験から,懸念されていたレーザー光の燃焼容器内壁等による散乱の影響は無視できるほど小さいことがわかり,確立された光学系が有用であることが確認された.ディーゼル噴霧火炎内微粒子の生成・消滅過程の解明及びそのモデルの構築に必要とされている,微粒子前駆物質の構成,分子量,生成速度,核形成及び表面成長に関わる火炎内結晶子の大きさ,形状,微粒子のディーゼル噴霧火炎中での酸化速度,実エンジン筒内における噴霧火炎の壁面衝突現象の影響,を定量的に評価するため,当該研究を3テーマ(1火炎内微粒子の微細構造調査,2酸化速度の調査,3実エンジンでの現象解明)に分け,並行して進めている.火炎上流部複数の位置で微粒子捕集実験を行ったが,いずれの位置においても解析に十分な粒子を捕集できており,またその定量解析結果から火炎上流から中流にかけての微細構造の変化を捉えられていることから,同様の解析を火炎下流部にも適用することでエンジン筒内での燃焼中の微粒子微細構造の傾向を把握できる見通しを得ている.また,酸化速度の調査のための同時計測光学系及び実エンジン筒内現象解明のためのLII・散乱光計測光学系を確立し,それぞれの予備実験において観察に十分な輝度値を得られていることが確認された.これらの計測を様々な条件で行うことで,火炎内微粒子の酸化速度や筒内現象を把握できる見通しを得ている.上記理由より,全体を通して当該研究は概ね順調に進展していると判断する.ディーゼル機関から排出される微粒子低減に必要不可欠な、噴霧火炎内微粒子生成・消滅過程の解明を目標に、平成28年度に実施した研究内容を以下,三項目に分類して述べる.1.微粒子の消滅過程を調査するために,粒子の酸化が支配的となっている本噴霧火炎下流域及び周辺域において,微粒子の補修実験を行い,TEMにより定性的に微細構造の変化を観察した.その結果,特に周辺部の粒子は,やせ細った,表面が歪な凹凸構造をしており,OHにより急速に酸化が進行している可能性が高いことが明らかとなった.2.火炎中の微粒子酸化速度を定量的に評価するために,火炎噴霧軸上の微粒子粒径変化を,TEM解析で得た微細構造(層長さ及び間隔)を用いることで,質量換算し,局所(火炎中心部)の酸化速度を算出した.得られた酸化速度は0.0013 g/(cm2・s)程度となり,二色法により得られる酸化速度(0.0015 g/(cm2・s))とも矛盾せず,数値解析結果の検証に妥当なデータを得るに至った.3.現在の微粒子捕集装置で再現できていない,実エンジン筒内の現象の中で特に微粒子生成過程に影響を与えるとされる噴霧火炎の壁面衝突現象を,現用の燃焼器で模擬し,光学計測及びTEM解析により調査することで,排ガス微粒子の性状予測精度を向上させることを目的とする.本年度は,火炎内粒子性状の非定常的な変化に着目し,新たに時間分間サンプリングが可能な捕集装置を設計・製作し,定容容器内で粒子の時空間分解捕集及び解析を試みた.その結果,火炎下流部の先端通過時期に捕集された粒子が,排気微粒子径に匹敵する程の大きさとなっていることが明らかとなった.実機筒内では,空気過剰率は低く,また膨張行程により温度・圧力共に低下し,これらの火炎先端部で大粒径化した粒子が筒内で酸化され切らずに排気に至る可能性が示唆された.ディーゼル噴霧火炎内
タスク指向日本語対話システムにおけるあいづちの理解と生成に関する研究

対話における情報の送り手は,受け手にとって新しい情報の伝達を言わば小出しに行い,受け手の反応に応じて情報を付加していく.本研究では,このようにして作られる送り手の発話を漸進的発話と呼び,その生成と理解のための計算モデルの構築をはかった.具体的には以下の点を明らかにした.1.漸進的発話の結果生じる個々の断片的発話について、その言語的・文脈的特徴と発話意図との対応関係を対話コーパスから分析し,断片的発話の意図理解のためのヒューリスティクスとしてまとめた.2.対話コーパスの分析をさらに進め,個々の発話断片を形成する発話意図が微細な発話意図の組み合わせとして表現できることを明らかにし、これを計算機上で扱うための内部表現を設計した.3.微細な発話意図の集合を入力とし,これを必要に応じて組み合わせ,漸進的発話の発話プランを生成する単一化ベースのアルゴリズムを開発し,発話プランニングモジュールとして実装した.4.発話プランを体系機能文法に基づいて表出する発話表出モジュールとして実装した.5.実装したシステムを用いて,対話コーパスに現れる漸進的発話を網羅的に生成する実験を行い,アルゴリズムの評価,および生成に必要な言語資源の拡充を行った.研究成果は平成8年12月に人工知能学会言語・音声理解と対話処理研究会(SIG-J-9601-8)で発表し,また平成9年3月には言語処理学会第2回年次大会で発表する予定である.対話における情報の送り手は,受け手にとって新しい情報の伝達を言わば小出しに行い,受け手の反応に応じて情報を付加していく.本研究では,このようにして作られる送り手の発話を漸進的発話と呼び,その生成と理解のための計算モデルの構築をはかった.具体的には以下の点を明らかにした.1.漸進的発話の結果生じる個々の断片的発話について、その言語的・文脈的特徴と発話意図との対応関係を対話コーパスから分析し,断片的発話の意図理解のためのヒューリスティクスとしてまとめた.2.対話コーパスの分析をさらに進め,個々の発話断片を形成する発話意図が微細な発話意図の組み合わせとして表現できることを明らかにし、これを計算機上で扱うための内部表現を設計した.3.微細な発話意図の集合を入力とし,これを必要に応じて組み合わせ,漸進的発話の発話プランを生成する単一化ベースのアルゴリズムを開発し,発話プランニングモジュールとして実装した.4.発話プランを体系機能文法に基づいて表出する発話表出モジュールとして実装した.5.実装したシステムを用いて,対話コーパスに現れる漸進的発話を網羅的に生成する実験を行い,アルゴリズムの評価,および生成に必要な言語資源の拡充を行った.研究成果は平成8年12月に人工知能学会言語・音声理解と対話処理研究会(SIG-J-9601-8)で発表し,また平成9年3月には言語処理学会第2回年次大会で発表する予定である.
もみ殻の炭化反応制御と化学修飾による新規土壌改良剤の製造

現在もみ殻は農業副産物として世界で年間1億トン生産されているが、その数%しか有効に利用されていない。もみ殻は、セルロースとシリカからなる貴重な天然資源であることから、本研究では、もみ殻から肥料吸着用活性炭の製造を目的とした。またもみ殻は嵩密度が非常に小さく、その取り扱いが非常に困難であることから、熱間成型法による高密度化を行った。1.熱間成型法による高密度化もみ殻に50Kg/cm2の機械的な荷重をかけて200°C300°Cに昇温した結果、見かけ密度が0.1g/cc程度であったものが1.2g/cc程度まで増加した。この様な簡便な方法でもみ殻の体積を1/10以下にすることができたので、その後の処理工程における装置の小型化に大きく寄与できるものと考えられる。2.肥料吸着用活性炭の製造肥料吸着用活性炭には比較的大きい細孔(D>2nm)が必要である。もみ殻を窒素気流中500°C900°Cで処理した炭化物のBET表面積は、200300m2/gと小さい上に細孔はすべてD<0.5nmであったが、脱灰処理をすることにより500600m2/gに向上し、かつ細孔径も110nmと広く分布させることができた。次にリン酸ともみ殻を混合させた後に600°Cで熱処理した(リン酸賦活法)。この賦活法によって得られた炭化物の細孔径は脱灰後の炭化物と同様に広く分布している上に、肥料となるリン酸も残留しているために肥料吸着用としては非常に有効であると考えられる。この試料について、汚泥を吸着させたところ、600°C炭化物と比較して非常に多くの汚泥を吸着することがわかり、肥料吸着に適していると考えられる。このようにリン酸賦活法を用いることにより、もみ殻から土壌改良剤として肥料吸着用に適した活性炭を製造することができた。