hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
資源ゴミの洗浄に係わる環境負荷とその低減化に関する検討

多くの自治体で、容器包装リサイクル法により回収される資源ゴミについては、洗浄するように指導しており、新たな水使用が発生して排水負荷も増加し、湯使用によりエネルギー消費も増加している。本研究では新たにつけ置き洗いに関するアンケート、洗浄実験を行った。更にこれまで行ったアンケートおよび被験者実験の結果を補完し再確認するためのアンケートを行い、それまでの成果と包装容器毎の内容物の残渣量と洗浄水量から求めた洗浄排水の水質測定結果の一部を空気調和・衛生工学会、new環境展、エコプロダクツ2017で発表した。「容器包装リサイクル法」施行され,容器包装プラスチックなどが資源として回収されている。自治体のほとんどは、この資源ゴミについては洗浄するように指導しており、当該地域ではこの洗浄用の水使用量が増えており、従来のデータをもとに設計・建設されている上下水道施設等については、処理能力が不足することや、包装容器の汚れや油脂分の洗浄に湯が使用され、新たなエネルギー消費が発生していること、また、その一方で洗浄の煩わしさを嫌って多くの貴重な資源が可燃ゴミまたは埋め立てゴミとして廃棄されていることなど、新たな社会問題が生じている。これらの問題解決のため、これまで、資源ゴミに関するアンケートにより資源ゴミ洗浄の実態を明らかにし、資源ゴミの洗浄に関する被験者実験等(冬期及び夏期)から、住宅における資源ゴミの洗浄により発生する新たなエネルギー消費、水使用負荷等について明らかにした。平成26年度は、先の洗浄実験の被験者に対するアンケートにおいて、つけ置き洗いを行っている被験者が比較的に多かったため、金沢市民を新たに対象に、つけ置き洗いに関するアンケートを行い、またつけ置き洗いを想定した資源ゴミ洗浄の被験者実験を行った。成果を以下に示す。・60.3(%)がつけ置き洗浄をしている/つけ置き洗浄時の湯使用は74.3%(冬期)、35.7%(夏期)であった/つけ置き後のすすぎに75.7%が洗剤を使用していた。・よごれの付着するもの、水切れのよくない容器洗浄の水使用量が多い/使用湯温は品目ごとの差違はあまり見られなかったため水使用の多い品目のエネルギー消費量が多くなった/複数資源ゴミ(組み合わせ)のつけ置き洗浄と個別洗浄の比較では、どの組み合わせに個別洗浄の方が水使用負荷が小さくなった。また、現在、実験から明らかにした包装容器別の内容物の残渣量と水消費量から資源ゴミごとの洗浄排水の水質を分析中である。「容器包装に係わる分別収集及び再商品化の促進等に関する法律」(容器包装リサイクル法)が施行され、容器包装プラスチックなどが資源として回収されている。自治体のほとんどは、この資源ゴミの回収に当たっては洗浄するように指導しており、当該地域ではこの洗浄用の新たな水使用が発生し、排水負荷も増加している。そのため、従来のデータをもとに計画されている上下水道施設等については、処理能力が不足することが予想される。また、包装容器の汚れや油脂分の洗浄に湯が使用され、新たなエネルギー消費も発生している。一方では、洗浄の煩わしさを嫌って多くの貴重な資源が可燃ゴミとして廃棄されているなど、新たな社会問題が発生している。これまで、資源ゴミに関するアンケートにより、資源ゴミ洗浄の実態を明らかにし、資源ゴミの洗浄に関する被験者実験等(冬期、夏期、つけ置き)を行って、新たな水使用負荷、エネルギー消費等について明らかにした。平成27年度は昨年度におこなったつけ置き洗浄に関するアンケートから実態を明らかにし、また、つけ置き洗浄を想定した被験者実験結果の解析から水使用負荷、エネルギー消費量を明らかにして、空気調和・衛生工学会で発表した。また、実験では包装容器毎の内容物の残渣量も明らかにしており、これと洗浄水量から洗浄排水の水質を本年度も継続測定している。さらに年度末に、これまでのアンケートと被験者実験の結果を補完するアンケートと食品会社のヒヤリングを行った。・資源ゴミの洗浄に新たな環境負荷が生じることを知ったうえで、資源ゴミの「資源化がよい」(44.9%)が「燃料化がよい」(20.9%)が多かった。・洗浄する理由に、「臭気を防ぐため」が76.0%あった。39.4%の住宅にはゴミの保管場所がなく、回収の頻度と保管場所の有無が、一方では洗浄の定着を促進させ、他方では貴重な資源の廃棄につながっていると考えられる。平成27年度の当初計画「包装容器の消費者と生産者にアンケートを行い、消費者と生産者の双方からみた扱いやすく洗浄しやすい包装容器のあり方と扱い方を模索する」については、これまでの検討の結果、洗浄する理由に「臭気を防ぐため」が76.0%あり、39.4%の住に宅にはゴミの保管場所がなく、回収の頻度と保管場所の有無が、一方では洗浄の定着を促進させ、他方では貴重な資源の廃棄につながっていると考えられることから、「模索」は決して「(消費者の)扱いやすく洗浄しやすい包装容器のあり方」にあるのではなく、「扱い方(自治体の回収頻度や住宅内の衛生的な保管場所の確保)」にも検討の余地があるとことがわかった。なお、洗浄の理由を消費者へ新たにおこなったアンケートと食品会社へのヒヤリングによって一応の回答を得てはいるが、この結果だけでは計画通りとは言えず先の検討と合わせて新たな検討の必要がある。

「容器包装に係わる分別収集及び再商品化の促進等に関する法律」が施行されて資源として回収されているが、自治体は資源ゴミを洗浄するように指導しており、新たな水使用が発生し、排水負荷も増加している。また、包装容器の汚れなどの洗浄に湯が使用され、エネルギー消費も発生している。本研究ではこれまで、アンケートにより資源ゴミ洗浄の実態を明らかにし、資源ゴミの洗浄実験等(冬期及び夏期)から、住宅における資源ゴミの洗浄により発生する新たなエネルギー消費、水使用負荷を明らかにした。平成26年度には、金沢市民を対象に、新たにつけ置き洗いに関するアンケートを行い、つけ置き洗いを想定した資源ゴミ洗浄の被験者実験を行った。/60.3%がつけ置き洗浄をしている/つけ置き洗浄時の湯使用は74.3%(冬期)、36.7%(夏期)であった。平成27年度はつけ置き洗浄に関するアンケートから実態を明らかにし、また、つけ置き洗浄を想定した被験者実験結果の解析から水使用負荷、エネルギー消費量を明らかにして、空気調和・衛生工学会で発表した。さらに年度末に食品会社のヒヤリングを行った。/39.4%の住宅にはゴミの保管場所がなく、回収の頻度と保管場所の有無が、貴重な資源の廃棄につながっている。平成28年度は成果の公開を研究目的にしており、これまでの行ったアンケートおよび被験者実験の結果を補完し再確認するためのアンケートを行い、アンケート結果とこれまでの成果である、水使用量等の原単位、包装容器毎の内容物の残渣量と洗浄水量から求めた洗浄排水の水質測定結果の一部を空気調和・衛生工学会、new環境展、エコプロダクツ2017で発表した。/資源ゴミを洗浄するかどうかの主な判断基準は汚れの付着(60.1%)、容器形状(30.3%)であった/つけ置きする理由は、落ちやすくなる(71.6%)、手間を省く、節約(10.5%)であった。多くの自治体で、容器包装リサイクル法により回収される資源ゴミについては、洗浄するように指導しており、新たな水使用が発生して排水負荷も増加し、湯使用によりエネルギー消費も増加している。本研究では新たにつけ置き洗いに関するアンケート、洗浄実験を行った。更にこれまで行ったアンケートおよび被験者実験の結果を補完し再確認するためのアンケートを行い、それまでの成果と包装容器毎の内容物の残渣量と洗浄水量から求めた洗浄排水の水質測定結果の一部を空気調和・衛生工学会、new環境展、エコプロダクツ2017で発表した。平成26年度の当初計画である「新たな被験者実験を行い、包装容器別の内容物の残渣量と水消費量から資源ゴミごとの洗浄排水の水質を分析し、排水負荷の原単位を明らかにする。」については、あらたな実験を行わず過去2回の被験者実験の成果(品目ごとの残渣と水使用量)を利用してサンプルを作成し、現在分析中であり、成果は27年度に発表予定であるが、過去の実験時に被験者に行ったアンケートから新たな問題として「資源ゴミのつけ置き洗浄」が比較的行われていることがわかり、26年度はこのつけ置き洗浄について新たなアンケートを行い、つづいてつけ置き洗浄を想定した被験者実験(20人)を行った。その成果は27年度の学会で発表を予定している(投稿済み)。平成28年度の研究計画には、「資源ゴミに対する人々の環境意識を高めることを目的に、シンポジウムや公開講座等を開催して前研究と本研究の成果を広く公開し、その評価(効果)をアンケートにより調査する。
要介護高齢者における誤嚥性肺炎高リスク群のスクリーニングに関する研究

薬剤耐性菌の保有と摂食嚥下機能障害は,高齢者の誤嚥性肺炎の重大なリスク因子になりえる。そこで,この二因子に着目し,誤嚥性肺炎高リスク群のスクリーニング法について検討した。耐性菌の有無と摂食嚥下機能障害の有無で,入院中の要介護高齢者を4群に分類した。A群(耐性菌+,嚥下障害+)は6人,B群(耐性菌+,嚥下障害-)は14人,C群(耐性菌-,嚥下障害+)は15人,D群(耐性菌-,嚥下障害-)は45人であった。各群の誤嚥性肺炎発症率は,6/6,3/14,5/15,3/45で,A>C>B>Dであった。なお,A群の6人は慢性的に肺炎を繰り返していた。歯科衛生士による1回/週の専門的口腔ケアを実施した場合,C群の肺炎患者1人とD群の肺炎患者3人の発熱日数が減少し,CRP値と白血球像が健常域へと改善した。AおよびB群では全ての検査項目で変化はなかった。A,BそしてC群の患者に専門的口腔ケアを3回/週に強化して実施すると,AとB群の肺炎患者全てで,数種あるいは全ての薬剤耐性菌が検出されなくなった。また,A群の肺炎患者6人中2人,B群の肺炎患者3人中1人,C群の肺炎患者5人中2人の発熱日数が減少し,これらの患者のCRP値と白血球像が健常値へ改善した。A群とC群の患者の中で,専門的口腔ケアを強化して行っても,発熱日数や各検査結果が改善しない患者(A群:4人,C群:4人)に対し,摂食嚥下機能訓練を実施すると,A群の1人、C群の2人で発熱日数が減少し,これらの患者のCRP値および白血球像が健常域へと改善した。A群は肺炎の発症率,発熱日数,そして低栄養のリスクが統計的に有意に高いという結果であった。その他の項目においては各群間で統計的に有意な差はなかった。薬剤耐性菌と摂食嚥下機能障害は誤嚥性肺炎のリスクの指標となることが示唆された。また,3回/週の専門的口腔ケアと摂食嚥下機能訓練は誤嚥性肺炎のリスクを軽減する手段となる可能性が示唆された。
乳児期におけるフラボノイド摂取量と薬物代謝酵素活性の関連

フラボノイドは野菜や果物に幅広く含まれており、乳児期にも母乳を介して摂取していると考えられる。本研究では、フラボノイドが薬物代謝酵素を活性化することで、新生児黄疸(ビリルビン代謝不全)の予防に寄与すると想定し、酵素活性を調節するフラボノイドを明らかにするとともに、乳児期のフラボノイド摂取量と薬物代謝酵素活性との関連について、培養細胞および実験動物を用いて究明する。
地盤沈下地帯におけるSL杭の地震時繰返し力による挙動性状に関する基礎的研究

地盤沈下地帯の杭基礎に発生する負の周面摩擦力を低減させるために使用されるSL杭において、そのスリップ材としてのアスファルト(Bグレード)のせん断変形性状を把握する実験を計画・実施した。実験は、まず筆者らが既に実施した大変形までを対象としたねじりせん断実験結果と他の研究者らによって実施されている長方形板による単純せん断実験結果との整合性を検討するために、全国的に見て一般的な地中温度15°Cを想定し、その温度に設定した恒温水(設定精度±0.1°C)中において、せん断方向の長さが3cm、6cm、9cm、12cmの4種類の長方形アルミ板(幅6cm)を用いた単純二面せん断(供試体厚10mm)クリープ実験を行った。ここに、長方形板による実験ではせん断変形量がせん断方向長さの約半分以上になると板の寸法の影響が現れ、真のせん断クリープ性状が得られないことが示され、この種の実験により大きなせん断変形までを論じている既往の研究に警鐘を与える結果が得られた。また、寸法の影響のないせん断変形範囲内では、長方形板とねじりせん断の両実験結果は良く一致しており、ねじりせん断実験により小さなせん断歪から大きなせん断歪に至るまでの一連の実験が可能である結論を得た。これらの結果を基に、スリップ材のせん断変形に関して一般化フォークト型のレオロジーモデルでモデル化し、地震時など歪速度が速い領域から地盤沈下による緩速領域までを対象としたせん断実験を実施して、解析モデルの力学的定数を決定した。ついで解析法としては、杭体を弾性棒とおき、上記の解析モデルで表現されるスリップ材を杭体表面と地盤間に介在させ、かつ地盤のせん断強度を考慮したSL杭の解析法を開発し、地盤沈下の進行を圧密度で表現したパラメータ解析を行った。結果として、杭に作用する軸力は圧密の進行途中で最大値を示し、その後は軸力が減少する性状のある結果を得ており、同解析法が実設計において有用なものになることの知見を得た。本研究は進行中であって、現在は各圧密度において地震時繰返し力が作用する場合の解析を実施している。
黄色ブドウ球菌の全ゲノム情報に基づく薬剤耐性機構の解明とその克服

黄色ブドウ球菌のβラクタム耐牲、グリコペプチド耐性獲得の遺伝学的メカニズムを明らかにして、その耐性獲得・発現を柳制する予防・治療法の開発に資することを目的とした。以下の3つの研究領域で戒果を挙げた1)Vancomycin-intemediatae S. aureus(VISA)の新規耐牲メカニズム-「CIogging理論」-の数学的・実験的検証我々が世界で最初に分離した臨床分離VISA株Mu50、および世界6力国からのVISA分離株には、cell-wall peptidoglycanの肥厚とcross-linkingの低下が共通に見られる。今回、我々は、厚い細胞壁では、より多くのバンコマイシンが細胞壁に消費されるだけでなくしバンコマイシンの細胞質膜上のターゲット分子(umrein monomer precursor)への結合飽和が30分以上遅延することを実験的に証明した。数理モデルを構築し、細胞壁内でのバンコマイシン拡散係数が経時的に減少することが、このメカニズムに対応していることを見出した。2)Glycopcptide耐性に開与する遺伝子の同定バンコマイシン耐性に関与する遺伝子を特定する目的で、黄色ブドウ球菌全ゲノムを固着したmicroarrayを作成し、遺伝子発現解析を行った。その結果、glycopcptideに(あるいは同時にβ-lactum耐性にも)関与すると推察される(新規8個を含む)17個の遺伝子を特定し発表した。複数の異なる遺伝子産物が、過剰発現することでglycopeptide(およびβ-ラクタム)耐牲に影響をおよぼすことが明らかとなった。3)メチシリン耐性を伝達するstaphylococcal cassette chroumsome(SCC)のブドウ球菌属菌種の進化における役割一新規のgenome island "oriC environ"の提唱S.haetaolticus株の全ゲノム塩基配列の決定を行い、既存の7株の黄色ブドウ球菌、2株のS. epidermidis株のゲノムとの比較ゲノム解析を行った。その結果origin of replication(oriC)の隣に数百kbの外来遺伝子が集積する染色体領域が存在し、そこに種の特異性を担う遺伝子が多く見出され、この領域oriC environにはSCCが複数挿入しており、この遺伝因子が、菌種間、菌属間を伝達して、現在のブドウ球菌菌種の多様性を生み出したものと考えられた。小児の激症肺炎の原因となっている強毒型MRSAのゲノム解読に成功(2002年)アメリカ中西部で、1997-1998年にかけて4人の子供を、重症敗血症、ショックなどで死亡させた毒性の強い『市中獲得型』メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)株MW2の全遺伝子配列を決定し、院内感染型MRSA遺伝子配列と比較した。両者は約5%の配列の違いがあり、そのほとんどが、MW2の染色体上に7つ存在する「ゲノムアイランド」に見いだされた。MW2の染色体には、ペニシリン・セフェム薬耐性遺伝子を担う新しいタイプのアイランド(type-IV SCCmec)が挿入しており、従来の院内感染型MRSAには見られない病原性遺伝子が19個見つかった。これらの病原性遺伝子の共同作用として、強い病原性が発揮されると考えられた。

また、我々は、複数の黄色ブドウ球菌株の染色体に見いだされるゲノムアイランドを比較することによって、それぞれのアイランドに数種のタイプが存在し、それらがいろいろな組合せで各株に分布していることを見いだした。この発見は、今後、各株が持っているゲノムアイランドの組合せを検査することによって、危険な株の蔓延を予見し、阻止することを可能にするものである。市中獲得型MRSAは、従来の病院獲得型MRSAと独立に誕生していることを証明(2002年)米国、オーストラリア、フランスから市中獲得型MRSAを収集し、その染色体の遺伝型をMultiple Locus Sequence Typing(MLST)によって決定し、それをBURST programを用いてclonal complexに分類した。さらに、SCCmec typingを行い、その組合せによってMRSAのclonotypeを決定した。その結果、解析したいずれの市中獲得型MRSAも従来の病院型のMRSAと異なることが判明した。黄色ブドウ球菌全ゲノム遺伝子のMicroarrayを用いて、vancomycin耐性、methicillin高度耐性を示す黄色ブドウ球菌臨床分離株Mu50,MC (Michigan, USA),NJ (New Jersey, USA),ら7株と、それらから作製したvancomycin感受性、methicillin感受性変異株Mu50S, MCS, NJS, etc7株との間で、transcription profileを比較解析した結果、これらの組み合わせのうち5例以上共通して転写量が(耐性菌において)増加が見られた遺伝子を126見いだした。それらをすべてプラスミドにクローン化し、vancomycin/methicillin感受性株N315に導入し、vancomycin、methicillinの耐性が増加するものを16見いだした。そのうち8個は従来知られていない遺伝子であった。その転写の更新がbeta-lactam高度耐性をもたらすとともにteicoplaninの耐性、vancomycinのhetero耐性をもたらすtwo-component system vraSRの機能を確定することに成功した。このシステムは、種々の細胞壁合成阻害薬の作用によって誘導され、その結果細胞壁合成酵素transglycosylase (SgtB),transpeptidase (PBP2)などの遺伝子の転写を促進する。すなわち、このsignal伝達系は、環境の変化に反応して細胞壁の合成を加速するgearのような役割を果たすシステムであることが推定された。このtwo-component systemをknockoutすることにより、glycopeptideの耐性が消失し、とくにteicopaninに対して、一般の感受性菌よりも高い感受性、すなわち超感受性となることが明らかになった。
日本海中部地震津波の発生・増幅機構と破壊力

1)地震断層運動の特性:強震動継続時間の方位依存性から、断層長さと破壊の伝播方向を推定する新方法を開発した。日本海中部地震時の比較的大きな余震震源を、遠地での中周期P波及び長周期SH波から精密に決定した。これらの手法は他の地震にも適用され、良い結果を与えた。2)海底地盤変動と津波初期波形:南北2断層運動間の休止時間が津波分布に及ぼす影響を検討した。この休止が原因で、最高で10%程度の波高差が生ずる。津波記録を歪ませうる験潮井戸特性を14箇所について調査し、補正曲線を作製した。いくつかの井戸では、水位差1mを回復するのに10分以上かかり、日本海中部地震津波の記録に大きな影響を与えた事が立証された。3)エッジボアの理論と実験:大型水槽での実験から、津波進行方向にほぼ沿った斜面境界上で渦が発生し、海岸線に平行に津波と共に走っていく事を発見した。実験水槽奥部に置かれた川の内部での津波変形を追跡した。4)津波数値シミュレーション:高次近似の非線形分散波方程式を誘導し、1より大きいアーセル数に対する、摂動パラメタ(相対水深)の4次近似迄入れた式が他式に比べ精度が良い。非線形問題での数値解析誤差評価に、疑似微分方程式の解を使用する方法を開発した。空間格子寸法の決定に海底地形を考虜に入れる方法を示した。5)津波先端部形状の決定法:砕波段波の波形から最大衝撃圧を推定する手法を開発した。波状段波の変形過程を適当な渦動粘性係数の導入で追跡できる事を示した。巻き波型砕波の数値計算を行い、波頂から飛び出た水塊の運動及びそれにより引き起こされる運動についての知識を得た。6)津波先端部の破壊力:ブロックが完全に水没し最大水平波力が作用する瞬間、最も不安定になる。被災規模が大きくなるのは、津波先端に生じたソリトン列の連続性が原因である。1.地震断層運動の特性:(1)地震直後に開始された海底地震観測の資料をも使用して、余震震源の精密な決定を試みた。余震域の形状・位置が明確になり、そのほとんどが20km以浅で発生しており、本震破壊が地殼内のみに起ったことが示めされた。(2)遠地における長周期地震波形から断層パラメタを推定するため、従来の解析方法の欠点を補う新手法(2次モーメント法)を開発した。2.海底地盤変動と津波初期波形:(1)おなじ【M_w】の地震であっても、日本海で生ずる津波の波高は太平洋でのものにくらべ2倍程度大きい。(2)検潮儀による津波々形を用いて断層運動を推定するインバージョン法を開発した。(3)6月21日の最大余震による津波の性質を調べた。3.エッジボアの理論と実験:(1)一様勾配斜面上に水路軸と角をなす鉛直壁を設置し、ここで生ずるマッハ・ステムの実験を行った。(2)砕波段波でも、構造物周辺を除けば、数値計算で比較的良く再現できることがわかった。4.津波数値シミュレーション:(1)津波波形が数値分散で減衰しないためには、一波長内に空間格子数が2030存在する必要のあることを明確にした。(2)峰浜村で生じた15m近い最大うちあげ高の主因は、海底地形のレンズ効果であることが数値計算により明らかとなった。(3)分散効果を入れたシミュレーション・プログラムは開発中である。5.津波先端部形状の決定法:(1)斜面上の非定常砕波段波のモデルを作成し、解析解を得、実験値と比較的良い一致をみた。(2)ソリトン波列の実験を行い、第2、第3ソリトンへの先行ソリトン砕波の効果を見出した。(3)第1ソリトンが巻波砕波した後の内部流速場の数値計算を行った。6.津波先端部の破壊力:1/50の縮尺の実験を実施し、ソリトン分裂後の津波波力によってブロックが80m程度移動することを確かめた。非線形問題での数値

解析誤差評価に、疑似微分方程式の解を使用する方法を開発した。空間格子寸法の決定に海底地形を考虜に入れる方法を示した。5)津波先端部形状の決定法:砕波段波の波形から最大衝撃圧を推定する手法を開発した。波状段波の変形過程を適当な渦動粘性係数の導入で追跡できる事を示した。巻き波型砕波の数値計算を行い、波頂から飛び出た水塊の運動及びそれにより引き起こされる運動についての知識を得た。6)津波先端部の破壊力:ブロックが完全に水没し最大水平波力が作用する瞬間、最も不安定になる。被災規模が大きくなるのは、津波先端に生じたソリトン列の連続性が原因である。
土地改良換地の土地利用調整機能に関する研究

土地改良換地の土地利用調整機能に関わる諸課題のうち、1.実質共同減歩による非農用地の捻出、2.非農用地に対する減歩・費用賦課について、実態の解明と制度の改善策の検討を行った。課題1:(1)圃場整備事業では、実質的に共同減歩と変わらない方法により、公共用地の捻出が広く行われている。(2)不換地・特別減歩見合いの創設換地は、a)換地処分まで所有権移転ができない、b)清算金の予算借置が面倒、c)用地取得とのタイミング調整が必要、d)譲渡所得税の特別控除額が低い、という問題がある。(3)異種目換地は、これらの問題が小さいかわりに、実質共同減歩の手続きが煩雑で、これを回避するために代表者方式と呼ばれる変則的な方法が用いられる。(4)現在の換地制度は公共用地捻出の位置づけが不明確で、単純買収に比べて不利な扱いを強いられている。(5)制度改善の方向としては、a)共同減歩、b)不換地・特別減歩見合いの創設換地、c)異種目換地の拡充という3つが考えられるが、a)は土地改良法全体の見直しが必要なので早急には難しい。(7)現段階では、b)を拡充し、公共用地に充てる創設換地を別枠とした「公共創設換地制度」を導入するのが最善と考える。課題2:(1)現行の土地改良法では、非農用地の取得者・提供者は事業費の負担と減歩を負わない。(2)しかし土地改良事業は、a)工事(道路と排水路)、b)換地(位置の移動、土地集団化、区画整形化)、c)規制緩和(農用地区域除外)の点で、非農用地取得者・提供者に明らかな利益を与えている場合があり、農地取得者との間に不公平感が強まっている。(3)そこで受益の内容に応じて、事業費と減歩の負担を課している地区がある。(4)非農用地受益は、受益者が特定され、かつ受益内容も明確であるので、何らかの形で事業費・減歩賦課を行うべきであり、受け入れられる下地は十分にある。(5)制度改善に際しては、3条資格との調整が問題となる。土地改良換地による土地利用調整に関する諸課題のうち、1.実質共同減歩による非農用地の捻出、および2.非農用地に対する減歩・費用賦課について、事例調査を行ない、その実態の解明と問題点の整理を行なった。結論は次の通りである。課題1:(1)現行制度では共同減歩による公共用地等の捻出は認めていないが、現実には実質共同減歩による公共用地等の捻出(表向きは異種目換地等の形を採る)が広範囲に行なわれている。(2)公共用地等の売却代金は、圃場整備事業の農家負担金のほか、補完工事や土地改良施設の維持管理費に充てられ、剰余が出た場合には農家に還付される。(3)実質共同減歩の手法としては、特別減歩と並んで代表者方式による異種目換地が多用される。(4)異種目換地は所有権が早期に確定でき、また用地買収とのタイミングを合わせやすいという利点がある。

(5)異種目換地に伴う代表者方式は、代表者となる土地改良区役員の好意・善意に基づく方法であり、本人の金銭的・精神的負担のほか、手続きや土地運用の安全性の面で問題が多い。課題2:(1)圃場整備事業によって非農用地取得者は、土地改良工事による道路・排水路整備、換地による位置の移動・集団化・区画の整形化、農用地区域除外、測量・登記費用の節減等の受益を得ている。(2)非農用地取得者に明らかな受益がある場合には、現行制度の制約を越えて、非農用地への減歩・費用賦課が実施されている。(3)分家住宅用地の取得者に対し、農地並みの減歩と道路・排水路等の工事費および換地事務費が賦課された事例がある。(4)既存宅地の所有者に対しては、受益が明らかでも、事業協力者という理由で減歩・費用賦課はなされない。来年度は、課題1に関しては、共同減歩方式の適用拡大の可能性について制度的な検討を行ない、課題2に関しては、非農用地への減歩・費用賦課の適否と方法を検討する。昨年度の実態調査の結果を踏まえ、課題1.実質共同減歩による非農用地の捻出、および課題2.非農用地に対する減歩・費用賦課について、制度の運用改善と制度改正の方策を検討した。結論は次の通りである。課題1:(1)換地(実質共同減歩)による公共用地捻出は、単純買収方式に比べて、用地取得者、用地提供農家および圃場整備事業者のすべてにとって有利である。(2)にもかかわらず、現行の換地制度では公共用地捻出について特別の規定がないために、単純買収方式に比べて不利な扱いを強いられている。(3)換地制度の中に公共用地捻出を位置づけ、用地捻出をスムーズにするには、a)共同減歩、b)不換地(および特別減歩)見合いの創設換地、c)異種目換地、の拡充という3つの方向が考えられる。(4)このうち、a)は土地改良法全体の見直しが必要なので早急には難しく、b)またはc)が現実的である。(5)現段階の結論としては、b)を拡充し、公共創設換地制度を導入するのが最善と考える。具体的には、公共用地に充てる創設換地を別枠とし、収用適用事業の用地買収と同じ優遇措置(譲渡所得税の特別控除など)を与えるものとする。課題2:(1)現行の土地改良法では、事業参加資格(いわゆる3条資格)との関係で、非農用地取得者は事業費の負担と減歩を負わない。(2)しかし、土地改良事業の結果、非農用地取得者が明らかに受益しているケースが多く見られ、受益の内容に応じて、事業費と減歩の両方またはどちらかを課している地区がある。(3)農家・分家住宅用地取得者のように、受益者が特定でき、かつ受益形態が明確な場合には、事業費と減歩の賦課を行うべきである。(4)ただし、3条資格との関係があるので、当面は現行の3条資格者が非農用地を取得する場合にのみ適用するといった運用にとどめるほうがよい。
コンクリート部材の長期ひび割れ制御に関する研究

鉄筋コンクリート構造におけるひび割れ制御法として最も一般的な方法は鉄筋によるひび割れ開口の拘束である。本研究では梁の曲げひび割れを対象として静的漸増および持続載荷実験を行い、材料特性が鉄筋によるひび割れ性状に及ぼす影響を調査した。その結果、静的荷重下では高強度材料を用いた場合ひび割れ間隔が大きくなるが、鉄筋とコンクリート間の付着剛性によりコンクリート強度の影響はひび割れ幅については2次的となることが明らかとなった。一方、持続荷重下ではコンクリート強度の相違による体積変化や引張強度の相違から、条件の等しい場合高強度コンクリートのひび割れ幅は抑制されることが示された。持続載荷実験について、有限要素解析を適用して、コンクリートの体積変化やコンクリートのクリープ、鉄筋とコンクリート間の付着のクリープ挙動などひび割れ幅に影響する材料特性が持続荷重下におけるひび割れ幅に及ぼす影響を評価した。その結果、ここで行った実験ではコンクリートの体積変化がひび割れ幅の増加に最も寄与するが、ひび割れ近傍における鉄筋とコンクリート間の付着特性の変化もこれに匹敵する影響を及ぼすことが示された。ひび割れ幅の評価精度を向上のため、ひび割れ近傍におけるコーン状破壊による付着劣化特性を把握するため、マッシブなコンクリートからの引抜き試験を行い、コーン状破壊のひび割れ進展を考慮することで、この付着劣化特性を解析的に表現できることを示した。また、持続荷重下における付着すべり特性を把握するため、局所の付着試験を行い一般化した持続荷重下における付着-すべり関係をモデル化した。またこれらの付着特性に及ぼす異形鉄筋のふし形状の影響を調査し、ひび割れ幅の制御に有効な鉄筋異形形状を考察した。(1)コンクリート曲げ部材の長期載荷実験持続荷重下におけるコンクリート部材のひび割れは、コンクリートの体積変化やクリープ、付着劣化にともなう鉄筋の抜けだしの影響を受けるため、その挙動は複雑なものとなる。ここでは、普通強度と高強度のコンクリートを用いた単純梁の曲げひび割れ幅の持続載荷実験をおこない曲げひび割れ性状を把握した。さらに、既往の材料モデルを用いた有限要素解析を実施することにより、それぞれのひび割れ幅の経時変化に及ぼす要因について検討を行った。その結果、本実験の範囲ではコンクリートのクリープ特性がひび割れ幅増加の主要因であり付着劣化の影響は小さいことなどを明らかにした。また、ひび割れ幅に影響を及ぼすひび割れ間隔については、持続荷重下におけるコンクリートの引張特性の材料モデルが必要とされるが、既往のモデルでは精度の点で不十分であることがわかった。(2)ひび割れ近傍におけるコンクリートと補強材間の付着モデル実験異形鉄筋によるひび割れ幅制御効果を解明するため、コンクリートに埋め込んだ鉄筋の引き抜き実験を行い、コンクリート自由面近傍の付着特性について調査した。さらに、この実験について有限要素解析を実施して、表面付近の付着特性はコンクリートのコーン状破壊によって劣化すること、このコーン状破壊はコンクリートの引張強度よりひび割れ後の引張軟化特性や破壊エネルギーに依存することなどを明らかにすることができた。(3)コンクリートと補強材間の付着クリープ実験上記(2)の試験体について持続載荷実験を実施している。現段階では十分な研究成果が得られているとはいえないが、現在までの実験結果ならびに上記(2)の実験結果からコンクリート表面近傍の付着劣化はコンクリートの持続載荷下における引張特性(引張疲労強度など)から説明することが可能と考えられる。1.ひび割れ近傍の付着特性に関する昨年度の実験について、付着モデルを改良して、軸対象有限要素解析を行った。その結果、引張応力下にあるコンクリートの材料特性・ひび割れ特性と抜けだし挙動の関係を解明することができ、これを簡略化してひび割れ位置における鉄筋ひずみとひび割れ幅の関係を導くことが可能となった。2.異形鉄筋のふし形状が付着割裂特性に与える影響を明らかにすることを目的として、異形鉄筋の表面形状を種々に変化させた鉄筋を用いたカンチレバー型の引抜き試験を行った。試験体は、底面かぶりコンクリートが全幅にわたり割裂かれて付着抵抗を失うサイドスプリット型の破壊モードであり、このような部材内における付着特性に及ぼすふし形状の影響について検討を加え、このモードを表現できる付着モデルの開発を試みた。

3.長期のひび割れによる障害の典型的な例である床スラブを対象とした解析プログラムを作成した。ここでは、コンクリートのクリープ、スラブの曲げひび割れ、スラブ固定端における鉄筋の抜けだしを考慮した。まだプロトタイプであり、既往の実験結果との対応はよくないが、これは面外変形しか考慮していないためコンクリートの乾燥収縮によるひび割れ幅の拡大を考慮していないことが理由であり、来年度にこれを組み入れる予定である。4.コンクリートの引張クリープ挙動、付着クリープ挙動に関する実験については、改修計画や実験室の移転などの理由により、実験期間が長期に亘ることから実施予定に狂いが生じた。その結果、比較的実験期間の短いシリーズについてのみしか実施できなかった。実験室の移転が完了する来年度6月以降に実験を再開する予定である。・長期引張応力をうけるコンクリートのひび割れ抵抗性に関する実験水セメント比60%の普通強度のコンクリートを対象とした持続引張載荷実験を実施した。引張破壊を避けるため、載荷応力レベルを引張強度の50%とし、載荷期間3ヶ月までの実験データを収集した。所定の期間引張カを与えた後曲げ試験ならびに割裂試験を行い、引張強度と破壊エネルギーを計測した。その結果、載荷持続引張力を受けるコンクリートの引張強度や破壊エネルギーが低下する傾向が確認されたが、破壊エネルギーについてはばらつきが大きいため、定量化を行うためには同条件での試験体数が2体では十分でなく試験体数を追加する必要があることがわかった。・自己収縮、乾燥収縮を考慮した床スラブの長期たわみの解析プログラムの開発昨年度開発した有限要素法による解析プログラムを、コンクリートの自己収縮と乾燥収縮による体積変化の影響を考慮できるよう改良した。松崎らによる一方向スラブの長期たわみの実験結果と比較したところ、収縮特性を適切にモデル化することで実験結果との良好な対応が見られることがわかった。一方、固定端におけるひび割れと鉄筋の抜け出しによる端部の回転は応力間距離を一定と仮定して境界要素で表現することが可能であることを確認した。・低補強はりの長期載荷実験の継続上記解析プログラムとの検証を目的とした、低補強単純ばりの長期載荷を継続しているが、計測器の故障により計測を終了した。これらの試験体は、ひび割れ近傍における付着劣化の影響を把握するため静的な載荷実験に資するため、載荷は継続している。鉄筋コンクリート部材の長期曲げひび割れ幅を制御するための基礎資料とすべく次の各項目の調査を行った。1.長期曲げ載荷を受けた鉄筋コンクリート曲げ部材のひび割れ挙動。
新しい駆動原理による強誘電性液晶空間光変調素子

申請者らは,トランス-シス光異性化を示すアゾベンゼン誘導体を3モル%程度混合した強誘電性液晶に表面安定化状態をとらせ,しきい値以下の逆電界を印加して光照射を行うと,分極反転のしきい値が小さくなって露光部で分極反転が誘起されることを見い出した(Nature,361,428,1993)。このゲスト/ホスト系の光駆動により,光記録・光スイッチングが可能であるが,強誘電性液晶の表面安定化状態は配向膜(ポリイミド)による強制的な配向状態と考えられるので,配向膜の性質を光で変えることができればより高い効率で分極反転を誘起できるという着想に到った。本研究では,光応答部位に組み込んだポリイミド配向膜を調製し,それを用いて液晶セルを作製して配向能を調べるとともに、上述の新しい原理による強誘電性液晶の光駆動が可能か否かを検討した。ベンゾフェノンを組み込んだポリイミドを多数合成し,電極付きのガラス基板上に成膜し,これらのガラス基板でセルを作製して強誘電性液晶を封入して配向状態を調べた結果,ベンゾフェノンとビフェニル基を有するポリイミドとベンゾフェノンとシクロペンタン構造を有するポリイミドが比較的良好な配向を与えることがわかった。これらの液晶セルにバイアス電圧を印加し光照射を行ったところ,ベンゾフェノンとビフェニル基を有するポリイミドでは強誘電性液晶の分極反転が誘起され,このポリイミドが光応答性を示すことを見出した。更に,レーザーパルスを照射して応答時間を測定した結果,広い温度範囲にわたって200マイクロ秒という高速応答をすることがわかり,上記の原理で強誘電性液晶の光スイッチングが可能なことを実証した。
原始惑星系円盤の多波長輻射平衡モデルの構築

昨年度に引き続き、原始惑星系円盤の多波長輻射平衡モデルを作成し、電波干渉計ALMAによる観測結果と比較を行った。どちらの天体からも、従来のダストモデルでは波長1mmでの散乱を過大評価していることを示唆する興味深い結果が得られた。星間物質中では1μmほどであったダストも原始惑星系円盤では合体により半径1mm程度に成長していると考えられている。このように成長すると、波長1mmの電波では散乱が吸収に対して10倍ほど優勢になると考えられている。この理論に基づき計算すると、光学的厚みが十分に大きくても、輻射強度はダストの温度に相当する黒体輻射の強度より明らかに低くなる。これは散乱により光路が長くなり、光の実効的な速度が遅くなるためである。また斜めから見ると、光球より外側の輻射が弱い領域しか見透せなくなるため、正面から見るより暗くなる。HD142527の北西部は円盤を斜めに見ている場所であるため、輻射強度は北西部より低いにも関わらず、光学的厚みが異常に高い値を仮定しても合うモデルが作成できなかった。ダストは完全な球であると仮定しオパシティーは計算されているが、このモデルは理想化し過ぎている可能性がある。このことを考え、試験的に散乱のオパシティーを1/10にして輻射平衡モデルを作成すると、北西部を含む全方位で自然なダスト面密度分布を導くことができた。この結果については共同研究者が国際集会で発表し、現在、学術雑誌への投稿を目指して論文をまとめている。HL Tauでも従来の散乱オパシティーを仮定すると、(1)観測ではくっきり見える縞模様が散乱でぼやけ見えなくなる、(2)観測には現れない輻射強度の方位角依存性が見える、など不都合のあることを見出した。これらの不一致は散乱のオパシティーを人為的に下げれば解消する。これらの成果は国際会議と学会でした。また学術雑誌への投稿を準備している。27年度が最終年度であるため、記入しない。原始惑星系円盤HD142527について、多波長の輻射輸送と流体力学平衡を考慮したモデルを作成し、共同研究者とともにALMA望遠鏡の撮像データと比較を行った。HD142527は三日月型に輝いており、ダストやガスが特定の方位角方向に集中していることが知られている。今回の共同研究により、波長0.8mm連続波ではもっとも明るい北東部では、もっとも暗い南西部に比べ70倍もダスト面密度が70倍も上昇していることが明らかになった。またガスに比べてダストは半径方向の広がりが狭く集中していることも明らかになった。これらの結果の一部は査読つき論文としてまとめPASJに投稿した。すでに軽微な改訂をしたうえで掲載するのが望ましいという審査結果が伝えられている。この論文では2方向に集中した内容になっていたが、全ての方位角について解析が終了したので、その成果については別の学術論文にまとめる予定である。また2014年11月にプレスリリースされたHL Tauの原始惑星系円盤のALMA撮像データについても、モデル作成を始めた。近赤外線撮像により、HL Tauの原始惑星系円盤は膨らんでいることが知られていたが、電波連続はで明るい円盤は幾何学的に薄く同心円状の複数の溝をもつことが新たに明らかにされた。この画像は長基線観測の試験として行われたもので、解像度が高く、さらにバンド3. 6. 7の3波長で撮像されている。予備的な計算により、円盤に埋もれて強く減光をして見えている中心星の質量や光度、円盤の面密度分布を適切に選べば、近赤外線では膨らんで見えるがミリ波サブミリ波では平らに見えるという性質を再現できそうな見通しがたった。バンドにより溝とその周囲のコントラストが違うので、これらの特徴を再現できるモデルを作成することにより、これまでにない精度で温度や密度を推定できそうである。

HL Tauでも従来の散乱オパシティーを仮定すると、(1)観測ではくっきり見える縞模様が散乱でぼやけ見えなくなる、(2)観測には現れない輻射強度の方位角依存性が見える、など不都合のあることを見出した。これらの不一致は散乱のオパシティーを人為的に下げれば解消する。これらの成果は国際会議と学会でした。また学術雑誌への投稿を準備している。この研究で作成してきた多波長の輻射輸送と流体力学平衡を考慮したモデルは、HD142527やHL Tauなど国内外で多くの研究者の注目を集めている天体の解析に一定の貢献を果たすことができた。モデル作成を通して共同研究も順調に進んでいて、観測結果を理解するためのモデル作りという面では十分な成果をあげている。共同研究者は私が作成したモデルの温度密度および輻射強度分布から、ALMA望遠虚で観測した場合の予想輝度分布を導けるようコードを整備した。また複数のモデルを補間し、モデルパラメータが中間的な場合の予想強度を求める方式も確立した。今後も連携により観測を説明するモデル作りができる体制となった。一方で数値計算コードの改良についての進展は十分と言えない。特定の半径の場所だけを扱う1次元局所近似を用いた場合については、満足な解を得るまでの反復計算の回数を10回程度にまで下げることに成功したが、これを2次元問題に拡張できていない。観測との比較に供している2次元コードでは静水圧平衡の条件を求める部分で改良を行ったが、熱平衡を求める部分が律速していて反復計算の回数を減らせていない。とくにダストの面密度が高く、円盤がサブミリ波でも光学的に厚い場合に計算が遅くなる。現在は高速なワークステーションを使うことにより、ようやく結果をだしている状況である。ただし本格的な改善のためには、1次元コードと同様に反復法を完全に書き換える必要があるので集中した開発時間が必要である。限られた研究時間の中で観測との連携を進めたことが開発の遅れの主原因である。共同研究者との連携が進んだことを考えれば、大きな問題と考えなくて良いと判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。HD142527については北西部の一部をのぞき、15/18の方位角で波長0.8mmでの輝度分布を再現する面密度分布が求まった。さらにこのモデルは中間赤外線の輝度分布を定性的に説明できることも明らかになってきた。北西部は近赤外線や中間赤外線でも他の方位角には見られない特徴があり、他の方角では良い近似となっている軸対称モデルでは再現できない可能性がある。これらの問題も含め、得られた知見を学術論文にまとめる時期と考えられる。この論文では最適なモデルだけでなく、モデルに使われたパラメータの不定性についても言及する。HL Tauは極めて軸対称性が良い天体であることが明らかになったので、大局的な性質を再現するモデルが作成できそうである。ここまでの分析により、ダストが最大半径1mmにまで合体成長したモデルを使ったほうが、星間物質と同じく半径1μm以下の微粒子だけより、観測から推定されるものと近い温度が再現できることが分かっている。ALMAで観測されたより広い領域で、近赤外線の反射光分布や、円盤により強い減光を受けたジェットなど、この天体はモデル作成に有益な情報が多数与えられている。さらに円盤に向かって落下中のガスがその外側にあることも知られている。
ナノスケール強磁性体におけるスピン波増幅に関する研究

スピン波に及ぼすスピン流の効果に関する知見を得るため、金属強磁性ナノ薄膜におけるスピン波励起およびスピン流注入による変調効果を研究した。スピン波のパルス励起過程およびスピン流変調効果を実時間分解測定で観測し、そのダイナミクスを解明した。研究実績の概要は以下の通りである。1.強磁性FeNiナノ薄膜におけるスピン波のパルス励起を実時間観測することで、スピン波が伝搬方向に関して非相反的に生じることを解明した。スピン波の振幅比率が伝搬方向に関しておよそ0.7を保ったまま伝搬することがわかった。2.スピン波に対してスピン電流を注入すると、スピン波の位相に変調が生じること(スピン波ドップラーシフト)を明らかにした。スピン電流をパルス注入という方法にすることで試料発熱を押さえ、スピン波の位相速度および群速度の変化を波形変化として観測した。その変化から強磁性金属のスピン分極率を見積もることに成功した。3.スピン流による振幅に変調効果を観測した。高精度オシロスコープによって振幅が0.5%程度変化することがわかった。これらの研究実績は、電流制御によるスピン波演算素子などを設計する上で必要不可欠な基礎物性を与えており、重要な意義を持つ。
多文化環境における子どもの友情関係と民族的アイデンティティ形成に関する日米比較

今年度も昨年度にひきつづいてアメリカ・ロサンゼルスでフィールドワークを行った。特に駐家庭の日本人児童が多数在籍する公立小学校4校において、学校内での相互作用における日本人児童の友情関係と「日本人性」の表出に注目しながら、授業時間・休み時間・ランチタイムの参与観察を行った。さらに今年度は学校外の環境にも着目し、母親の育児理念と実践、およびロサンゼルスの日本人コミュニティが、子どもの友情関係と民族アイデンティティ形成に大きな影響を与えているのではないかという仮説に基づいて、学校で観察した日本人児童の母親40名に対し、育児に関する半構造的インタビューを行った。計80時間以上のインタビューデータはすべてトランスクライブした後、ソフトウェアを利用したオープンコーディングを行い、分析メモを作成した。このほか、補足資料として日本人コミュニティに関する文書・資料を収集した。インタビューデータ分析の結果、日本人駐在家庭では子どもを日本とアメリカ両方の学校で通用するバイカルチュラル・バイリンガルに育てるため、「同時的育成(Simultaneohs Cultivation)」と名付けられる育児実践を行っていることが明らかになった。母親にとって日本人同士の連帯を促進することは同時的育成を達成する一つの重要な手段であり、日本人の母親たちが子どもも交えて密接に付き合う特殊な日常生活が、子どもたちの現地校における日本人性の表出に影響を与えていると考えられる。また、ロサンゼルスの日本人コミュニティでは様々な日本の文化的資源(本、文具や玩具など)が購入可能であり、子どもたちは親から買い与えられたこうした資源を巧みに活用して日本人仲間集団の境界を強化・緩和していることが、インタビュー・参与観察から明らがになった。これらの知見を元に、今後はロサンゼルスにおける日本人駐在家族を特異なトランスナショナル集団と位置づけた上で、その子どもたちの民族的アイデンティティ形成過程が他の移民・移住集団とどのように異なるか、また同じかという点を追究する必要がある。以上の分析内容は、アメリカ人類学会、比較国際教育学会の年次大会、およびカリフォルニア大学日本研究シンポジウムで発表した。今年度はアメリカ・ロサンゼルスにおいて、白人とアジア系が多い公立小学校4校を訪問した。授業時間のほか、休み時間・ランチタイムにおいて参与観察を行い、10歳から12歳までの子どもたち同士が相互作用の中で友情関係および民族的差異を中心とした様々な社会的差異を、どのように構築・解釈しているかについて分析を行った。特にランチタイムに焦点を当てた分析では、以下のことが明らかになった。観察した4校すべてのランチタイムにおいて、子どもたちは能動的に「食べ物の交換」に興ずることが見出された。子どもたちは、食べ物の交換という文化的慣習に参加し、それを活用することで、友情関係を構築・回復・拒否する行為を行っている。この点からすると、食べ物の交換は単に利益追求を目的とした経済的交換ではなく、ゴッフマンのいう社会的交換social exchangeである。また、エスニックフードという民族的文化の象徴が交換されるとき、子どもたちはその行為を通じて、友情関係と同時に民族的差異にも操作を与えている。子どもたちは2種類の食べ物(「Wet food」と「dry food」)と3つの形態の交換方法(贈与、分与、交換)を組み合わせながら、友情関係を構築し、その過程でジェンダー、階層、民族、年齢といった社会的背景の差異を強調したり、緩和したりしている。以上の分析からは、民族的アイデンティティはこれまでの社会化論が提唱するように発達の過程で大人社会から付与される固定的な自己定義ではなく、社会的構造(特に階級差や学校の民族的編成)に制約されながらも、子どもたち自身が仲間集団文化に参加する中で実践する、流動的な自己定義の過程と考えることが妥当であるという理論的含意が得られた。特に10歳から12歳までの思春期前の時期は、子どもたちが仲間集団の中で民族的アイデンティティを試行錯誤のうちに実践・獲得していく重要なライフステージだと考えられる。
電磁非破壊検査技術向上に向けた高度磁場解析技術の構築

本研究課題で磁場解析方法の中心となる拡張型有限要素法(XFEM)は,従来型の有限要素法(FEM)の定式を一部拡張し、あらかじめ解の局所的特性・基本的傾向が既知である場合あるいは問題に対し,その挙動・分布を表現する関数を解の近似公式に入れ込む解法である。これによって解析に必要なモデルであるFEMメッシュに、き裂等の複雑形状を陽に作成する必要がなくなり、一般的な直交格子型メッシュでの解析が可能となるので運用面で解析プロセスの柔軟さが向上したり、解析精度自体が向上することを期待するものである.これまで本研究課題では「表面」「内部」「屈曲」「曲線」の4種類の欠陥について取り組んできた。これらを等角写像の観点から理論的・体形的に整理を行い,解析精度に与える影響を把握することができた。本年度は、この中の内部欠陥について、更に詳細な精度検証を行った。欠陥の傾斜角度の変化に対する誤差ノルムの収束状況を調査し、優れた精度を出していることを確認した。またこの手法を2重欠陥モデルにも適用し、その有効性を確認した。これらの成果を査読論文に反映した。また今後の発展として、新規の物理モデルを取り上げ、それらに適したエンリッチ関数の導出方法について検討した。具体的には、交流電流用の電流モデルに適したエンリッチ関数、及び、静電コンデンサー周囲の静電場のエッジ効果に適したエンリッチ関数の導出方法について、基本的な検討を行った。特に後者については等角写像を有効に活用できることを発見した。本研究課題で磁場解析方法の中心となる拡張型有限要素法(XFEM)は,従来型の有限要素法(FEM)を発展させ,あらかじめ解の局所的特性が既知となるような問題に対し,それを表す関数を解の近似公式に入れ込む解析手法であり,これにより解析のための準備データであるFEMメッシュにき裂などの複雑形状をモデル化することが不必要となり運用面で解析の自由度が向上することを期待するものである.本研究では,漏洩磁束の分布データ用いた非破壊検査に必要なXFEM解析手法について,以下の適用対象の検討を行った.すなわち,1構造物表面に分布する「表面欠陥」と,2構造物の内部に存在する「内部欠陥」である.1については,複素数のベキ乗型関数を用いることで実装が可能となった.また2については,内部欠陥はき裂端を2個持つため,そのき裂端の特異性が相互に影響を及ぼすことで,表面欠陥とは異なる取り扱いが必要となるが,本研究では等角写像の一種であるJoukowski写像を用いることでこれを可能とした.更に,本研究課題で確立したこれらの解析手法に対し,定式化中で現れる積分計算項のアルゴリズムを改良することができた.すなわち,従来有限要素一個の面積全体に対してガウス積分点座標を分布させて数値積分していた方式に対し,その方法では欠陥線を含む要素の計算精度が大幅に低下することが判明したので,その改善策として,これらの要素を欠陥線に沿って幾つかの三角形領域に分割し,それらを個別にガウス積分する方式に改良した.これにより,従来方式よりも解析精度を向上させることが可能となった.工学的応用として非破壊検査(欠陥探傷)を念頭に,その基盤技術としての磁場解析の計算手法であるXFEM(拡張型有限要素法)の研究を推進した.このXFEMはあらかじめ解の局所的特性が既知となるような問題に対し,それを表す関数を解の近似公式に入れ込む解法であるが,本研究課題が対象とする物理現象を表す磁場の支配方程式がラプラス方程式で記述されその解が調和関数となることから,応用として複素関数論の等角写像を利用するアプローチが有効に機能すると考えられた.そこで本研究では等角写像を利用した磁場解析手法を研究の中心に据え,数学的側面とコンピュータプログラミングの側面で検討を行った.また計算結果の誤差を厳密に評価することに留意した.解析の対象物は,実用上の観点から重要となる「表面欠陥」と「内部欠陥」を選択し,それぞれ等角写像を用いることによるエンリッチ関数の導出により,拡張型有限要素法の定式化を完成させることができた.更に定式化中の積分計算を工夫することで,従来型よりも解析精度の向上を達成することができている.なお本研究課題で新しく構築した手法では,一要素で内部欠陥を完全にモデル化できるという利点を持つことが分かった.これは,欠陥の大きさに対して必要となる有限要素(メッシュ)の大きさの制約条件が緩和されることになるので,事前に欠陥の大きさを知ることができない非破壊検査では運用上,非常に大きな利点となることが期待できる.本研究課題で磁場解析方法の中心となる拡張型有限要素法(XFEM)は,従来型の有限要素法(FEM)を発展させ,あらかじめ解の局所的特性が既知となるような問題に対し,それを表す関数を解の近似公式に入れ込む解法であり,これにより解析のための準備データであるFEMメッシュにき裂などの複雑形状をモデル化することが不必要となり運用面で解析の自由度が向上することを期待するものである.