hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シカの選択的な樹皮食害が森林の機能的変質をまねく可能性の検証

苫小牧および和歌山の外樹皮の可溶糖類含量、デンプン含量、タンニン含量、フェノール含量、炭素含量、窒素含量の分析を進めた。また、苫小牧におけるシカの樹皮嗜好性を樹皮形質から予測する機械学習モデルをさらに洗練させた。その結果、被食発生頻度の予測は困難だが、被食の有無により嗜好種と非嗜好種に二値化した場合には、比較的高い精度で樹皮形質による予測が可能であった。また、嗜好種の予測には、内樹皮のフェノール含量、内樹皮のセルロース含量、樹皮を剥離した際の1片の長さ、内樹皮の可溶糖分含量などの形質が重要であることがわかった。また、樹皮の形質の主成分分析による解析により、内樹皮の水分含量、糖類、フェノール類の含量と正の、繊維類の含量と負の相関を示す第一主成分により、嗜好種と非嗜好種がある程度分離可能であり、前者が嗜好種の特徴であることを示した。次に、これらシカの嗜好性に影響する樹皮の形質と生態系機能に重要な葉や材の形質との相関を検証した。その結果、炭素固定や落葉分解に重要な重量あたり葉面積が、内樹皮の水分・フェノール含量と正の、繊維類の含量と負の有意な相関を示すことがわかった。最後に、シカの嗜好種の消失が、生態系機能・サービスに重要な形質組成に与える影響をシミュレーションにより検証した。環境省モニタリング1000の42サイトを対象とし、シカの嗜好性が高い種から順に消失した場合の、最大樹高、重量あたり葉面積、材密度の加重平均値に対する影響を調べた。いずれの形質においても、一部のサイトでは、シカの嗜好性が高い種から順に消失した場合に、加重平均値が大きく増加あるいは減少することがわかった。これらの結果は、シカの選択的な樹皮摂食が、樹皮の形質と葉の形質の相関を介して、森林の生態系機能・サービスに影響する可能性を示唆している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究前にサンプリング済みだった北海道大学苫小牧研究林の主要樹種30種の樹皮サンプルの化学分析を進め、研究開始以前に測定を完了していた物理形質(樹皮の厚さ、密度、樹皮、樹皮を幹から引き剥がすのに必要な力[剥離強度]、一度に剥がれた樹皮の長さ[剥離長])に加え、水分含量、可溶糖類含量、デンプン含量、タンニン含量、フェノール含量、炭素含量、窒素含量(水分含量以外は内樹皮のみ)が利用可能となった。樹皮形質のデータベース化のために不可欠な季節・成長段階に伴う、樹皮形質の変化を一般化線形モデルにより検証した。その結果、冬季にはデンプンが可溶糖類に転換される一方、糖類の総量は変化しないこと、樹皮の肥大成長速度は幹の成長より遅く、相対的には成長に伴い樹皮が薄くなること、その他の形質では、季節や成長にともなう形質の変化は大きくないことが示された。今後、他の森林の結果との比較の必要があるが、これらの結果は樹皮形質測定時に必要な測定条件の統一のための重要な情報となる。次に、現時点で測定が完了した樹皮形質から、苫小牧研究林におけるシカの樹皮嗜好性(若木のみ対象)を予測する予備的な解析を行った。機械学習の1種ランダムフォレスト法による解析の結果、シカの樹皮嗜好性は形質からある程度予測可能であり、内樹皮のタンニン含量、内樹皮の総フェノール含量、樹皮全体の含水率がいずれも高い種がシカに好まれる傾向が見られた。この結果は予備的なもので、形質の追加や解析手法の洗練が必要となるが、シカの樹皮嗜好性がある程度、樹皮の形質によって決定されていることを示している。また、新たに常緑広葉樹が優占する北海道大学和歌山研究林でも24種を対象に夏と冬に若木と成木のそれぞれから樹皮のサンプリングを行った。今後、分析を進め、上記の結果の一般性を検証に役立てる予定である。サンプリング地点の拡大に遅れがあり、予算の一部を繰り越したがこの点については計画時点から想定していた。既存サンプルの化学分析や樹皮形質の季節・成長段階に伴う変化の解析については、おおむね順調に進展しており、これらの樹皮形質やその可塑性についてはこれまでほぼ報告例がなく新規性が高い。また、形質とシカの嗜好性の関係について、予定より早く、予備的な解析に着手することができた。よって、総合的には概ね順調に進展していると判断している。苫小牧および和歌山の樹皮サンプルの分析を継続した。苫小牧サンプルについては、新たに、内樹皮の微量元素含量(ナトリウム、マグネシウム、リン、カリウム、カルシウム、鉄等)、リグニン、セルロース、ヘミセルロース含量を測定した。また、和歌山の内樹皮の水分含量、可溶糖類含量、デンプン含量、タンニン含量、フェノール含量、炭素含量、窒素含量(水分含量以外は内樹皮のみ)の分析も行った。分析の結果に基づき、樹皮の形質値およびその季節・成長段階に伴う変化を2つの森林間で比較した。その結果、含水率、タンニン含量、フェノール含量は和歌山の樹種で有意に高く、窒素含量は苫小牧の樹種で有意に高かった。どちらの森林でも共通して、樹皮の相対的な厚さは成長とともに低下し、冬にはデンプンが可溶糖類に転化されていた。ただし、冬に残存するデンプンの量は和歌山で多くなる傾向が見られた。

苫小牧研究林における樹皮形質とシカの樹皮嗜好性(若木のみ対象)関係性の解析については、解析手法として、非常に予測性能が高いことで知られる勾配ブースティング法を新たに採用し、また微量元素やリグニン、セルロース、ヘミセルロースの含量を新たに説明変数に加えた。その結果、被食発生頻度20%を閾値として嗜好種と非嗜好種に分けた場合、28種中27種の嗜好性を正しく判別可能であった。また、予測に重要な形質は、フェノール含量と樹皮全体の含水率で、どちらも嗜好性に正の影響を与えていた。これらの結果から、シカの嗜好性との関係を念頭に置いた樹皮形質の測定において、季節・成長段階の影響は限定的であること、化学成分の中では特にフェノール含量の優先順位が高いことがわかった。この結果は、今後、樹皮形質のデータベース化を推進する上での重要な指針として活用できる。化学分析の進捗が予定よりやや遅れたため、計画を変更して、サンプル地点の拡大よりも、既存サンプルの分析完了に労力・予算を優先的に配分した。その結果、データベース化の指針がほぼ確定できたため、今後はサンプル地点の拡大に注力したい。苫小牧における樹皮形質とシカ嗜好性の関係のモデリング等、その他の解析については、ほぼ想定通り順調に進展している。苫小牧および和歌山の外樹皮の可溶糖類含量、デンプン含量、タンニン含量、フェノール含量、炭素含量、窒素含量の分析を進めた。また、苫小牧におけるシカの樹皮嗜好性を樹皮形質から予測する機械学習モデルをさらに洗練させた。その結果、被食発生頻度の予測は困難だが、被食の有無により嗜好種と非嗜好種に二値化した場合には、比較的高い精度で樹皮形質による予測が可能であった。また、嗜好種の予測には、内樹皮のフェノール含量、内樹皮のセルロース含量、樹皮を剥離した際の1片の長さ、内樹皮の可溶糖分含量などの形質が重要であることがわかった。また、樹皮の形質の主成分分析による解析により、内樹皮の水分含量、糖類、フェノール類の含量と正の、繊維類の含量と負の相関を示す第一主成分により、嗜好種と非嗜好種がある程度分離可能であり、前者が嗜好種の特徴であることを示した。次に、これらシカの嗜好性に影響する樹皮の形質と生態系機能に重要な葉や材の形質との相関を検証した。その結果、炭素固定や落葉分解に重要な重量あたり葉面積が、内樹皮の水分・フェノール含量と正の、繊維類の含量と負の有意な相関を示すことがわかった。最後に、シカの嗜好種の消失が、生態系機能・サービスに重要な形質組成に与える影響をシミュレーションにより検証した。環境省モニタリング1000の42サイトを対象とし、シカの嗜好性が高い種から順に消失した場合の、最大樹高、重量あたり葉面積、材密度の加重平均値に対する影響を調べた。いずれの形質においても、一部のサイトでは、シカの嗜好性が高い種から順に消失した場合に、加重平均値が大きく増加あるいは減少することがわかった。これらの結果は、シカの選択的な樹皮摂食が、樹皮の形質と葉の形質の相関を介して、森林の生態系機能・サービスに影響する可能性を示唆している。まずは、苫小牧と和歌山のサンプルの分析を完了し、樹皮形質の季節や成長に伴う可塑性を把握することに注力する。また、並行して、苫小牧における樹皮形質とシカの嗜好性の関係の解析について、現在未測定の形質を追加し、また解析手法も洗練させることで、最終的な全国規模の解析の基盤を整備する。これまでの研究で確定されたデータベース化指針に則り、サンプリング地点や対象樹種の拡充に取り組む。
量子力学からの計算限界解明へのアプローチ

量子力学特有の現象を利用した計算および通信の次世代の方式として、量子計算・量子通信と呼ばれる方式が提案され、現在までに多くの研究が行われてきている。この計算・通信方式は、現在使われている方式に比べてある状況では圧倒的に能力が高い可能性があることがわかっている。しかし、量子計算・量子通信の能力について完全には明らかになっていない。そのため、本研究課題では、量子計算および量子通信について計算量的なアプローチで、今まで知られていなかった能力に関しての解析を行い、新たな知見を得た。また、量子計算・量子通信の能力を解析するテクニックを用いて現在の計算方式の能力を解析する新たな研究成果も得た。(1)通信2回に限定した量子対話型証明系が検証できるプロトコルは,定数個のEPR状態の送付だけで完全性誤りをなくすことができることを証明した.この結果は「QMAにおいて完全性誤りはなくすことができるか?」という未解決問題に大きな進展を与えたことになる.また,通信を2回に限定した量子対話型証明系のクラスQIP(2)に対して,量子状態をEPR状態に限るというプロトコルで検証可能な問題のクラスの基本的な性質を明らかにした.(2)行列乗算の計算量の上限は,行列演算のアルゴリズムの2乗や4乗に対応するテンソルを解析することによって得られる.従来の解析手法では16乗までの解析は不可能であったが,多項式時間の解析手法を考案し,行列乗算の計算量の上限を改善した.考案した解析手法が量子計算によく使われているテンソル解析と凸最適化に基づく技法のため,量子計算的なアプローチで得られた結果と言える.(3)ファンアウトゲートを仮定することで,論理和関数を計算する定数深さ多項式サイズの量子回路が存在することを証明した.これにより,多くの重要な算術演算を含む古典回路クラスTC0に含まれる関数は,定数深さ多項式サイズの量子回路で計算可能であることを示した.(4) Learning graphとnestedquantum walkのつながりをより詳細に研究することでnested walkの新しい問題への適用を行い,定数サイズ部分ハイパーグラフ発見に対する量子アルゴリズムを考案した.(3)可逆性の制約を緩和することにより自由にpop操作ができる量子プッシュダウンオートマトンのモデルを提案し,量子モデルが古典モデルよりも真に能力が高くなることを示した.今年度も昨年度に引き続き、通信を含む量子計算に関する研究、計算能力の解析手法に関する研究、新たな量子計算モデルに関する研究に関してそれぞれ研究を進めた。それらの中で代表的な結果を以下に示す。量子通信のモデルとしては、今年度は対話数が1ラウンドに制限された量子対話型証明系について従来のモデルを一般化し、その性質について研究を進めた。とくに以前に得られた量子版NPの片側誤り化の証明技術をこのモデルに応用した結果、従来の1ラウンド対話型証明の1つである量子Arthur-Merlinゲームを特徴付ける計算量クラスの新しい上界を与えることに成功した。量子計算の能力に関しては、三角形発見問題をはじめとする基礎的なグラフ問題の複雑さの究明を目指した。今年度は質問計算量という枠組みに着目し、量子ウォークと組み合わせ的な手法を用いて、従来のアルゴリズムより高速な量子アルゴリズムを開発することに成功し、量子計算の優位性を証明した。量子計算のモデルとしては、新しい量子プッシュダウンオートマトンのモデルとしてガーベッジテープを持つ量子プッシュダウンオートマトンを導入し、その能力の解析を行った。このモデルではエラーなしで解くことができるが、決定性プッシュダウンオートマトンでは解くことができないプロミス付き問題が存在するため、提案モデルが決定性、片側誤り、非決定性の計算モデルにおいて古典モデルよりも真に能力が高いことを示した。また、トポロジカル量子計算向けの3次元回路モデルは2次元回路モデルより必ず計算ステップ数が少なくなることを示し、実際にどの程度計算ステップ数が少なくなるかの定量的な評価を行った。研究目標として,1.通信を含む量子計算に関する研究, 2.計算能力の解析手法に関する研究, 3.新たな量子計算モデルに関する研究,の3つの柱で研究を進めている.1.に関して,量子通信により2者で計算を行う際にそれぞれの入力の情報が相手にどの程度知られるかについての解析を行った.入力が古典情報か量子情報であるかで,両者に違いがあることを明らかにし,入力が古典情報の場合の方が相手に知られる情報が指数的に小さいことがあることを明らかにした.2.に関しては,昨年度までに引き続き,与えられたグラフの中で互いにつながった3点を見つけるtriangle findingと呼ばれる問題に対する量子質問量と言われる計算量を頂点の数と辺の数に関して解析を行った.それにより,辺の数が少ない疎なグラフの場合には,すでに知られている手法よりも少ない計算量で問題が解けることを明らかにした.3.に関しては,互いに可換な量子ゲートからなる限定された量子回路のクラスに関してその計算能力の解析を行った.具体的には,出力が入力に対して指数的に少ない場合でも,そのような回路の挙動を古典的にシミュレーションすることができないことを明らかにした.研究目標としては,1.通信を含む量子計算に関する研究, 2.計算能力の解析手法に関する研究,3.新たな量子計算モデルに関する研究,の3つの研究を進めることを計画としているが,その全てについて新たな知見を得ることができたため,順調に進んでいると言える.昨年度に引き続き、量子計算の解析手法を古典計算の計算能力の解析に適用した。28年度は古典分散計算を主な対象とし、三角形発見問題という、分散計算において中核的な問題に着目した。昨年度まで本研究課題で開発した量子アルゴリズムを改変し、古典分散計算の枠組みで三角形発見問題を初めて劣線形時間で解くアルゴリズムを開発することに成功した。

また、グラフのすべての三角形を列挙する問題にも着目し、この列挙問題に対しても量子計算に触発されたアプローチを用いて、初めての劣線形時間古典分散アルゴリズムを構築することに成功した。また、量子コンピュータの能力の解析を行う上で、量子計算モデルに近い性質を持つアフィンカウンタオートマトンに着目した.その上で、決定性計算において、アフィンカウンタオートマトンが古典モデルよりも能力が高いことをプロミス付き問題を用いて示した.NMR量子計算のように初期状態の準備が容易でない量子計算を表現する量子計算モデルとしてDQC1モデルと呼ばれるものがある。初期状態が高々1量子ビットしか理想的な状態に用意できなDQC1モデルは万能量子計算よりも弱いモデルと考えられるが、本年度の研究では多項式階層が第2レベルに崩壊しない限りDQC1モデルは古典の多項式時間計算で模倣できないことを証明した。計算量理論では多項式時間階層は崩壊しないと考えられているため、この成果によりDQC1モデルのような弱い量子計算モデルでも古典の多項式時間計算ではできないタスクを実現できる強い証拠を提示することができた。また、この結果を得る過程で誤り確率に対するロバスト性などDQC1モデルの計算量理論的性質を明らかにもした。以下の3つの柱の研究に対して、それぞれ以下の成果をあげた。1.通信を含む量子計算に関する研究:量子非対話型証明系が片側誤り化可能かは数年来の未解決問題である。古典の非対話型証明系が片側誤り化可能なため量子でも成立するかは自然な疑問であるが、否定的な証拠が提示されるなどその解決には古典に比べはるかに難しい要素を含む。この問題に対し、エンタングルメントを利用した形での進展を与えることに成功した。つまり、事前に証明者と検証者が定数量のBell状態を共有すれば量子非対話型証明系が片側誤り化できることを明らかにした。また、非決定性量子通信計算量について、複数のプレーヤーが参加する状況で、各プレーヤーは自分の入力のみを参照できる場合の量子通信計算量の下界と他人の入力のみを参照できる場合の量子通信計算量の上界を求め、非決定性量子通信が有界誤り量子通信より優位になる場合があることを示した。2.計算能力の解析手法に関する研究:ハードコア述語のブラックボックス型帰着による安全性証明において量子計算帰着が真に強力であることの傍証を得ることができた。特に古典計算において誤り付きのオラクルが与えられた場合の効率的なブラックボックス帰着の不可能性証明の新しい技法を与えた。また、今までは主に質問計算量の枠組みで扱われてきた与えられた行列の積を計算する問題に対して、より広範囲に適用できる計算量の枠組みの上で高速な量子アルゴリズムを構築し、量子計算の優位性を明らかにした。さらに、その量子アルゴリズムの研究を通じて獲得される洞察を活かし、長方形行列積に対する新しい古典アルゴリズムを構築することにも成功した。
近世日本の経済思想の諸相と西洋思想との接点

本多利明の開業思想を明らかにした。それは文明化作用に着目した撫育策であり、侵略であった支那のそれとは違い、西洋はこのような手段を用いたと主張した。海保青陵のイデオロギー操作による富国策について研究を行った。低賃金経済論を持つイギリス重商主義と違い、青陵は為政者のイデオロギー操作によって、勤勉な労働主体を創出しようとしたことを明らかにした。クリストファー・ベリーグラスゴー大学名誉教授を招聘して、イギリス商業社会論の知見を得るための研究会を開いた。ルソーとプーフェンドルフについて、プーフェンドルフの道徳的存在と物理的存在の概念がどのようにルソーに影響を与えたかを解明した。これらのセミナーでは商業社会、市民社会、アダム・スミス、ヒュームなどのテーマについて活発な議論が行われ、我が国の学界の知見の向上に貢献できた。さらにルソーとプーフェンドルフの研究を行った。これにより西洋啓蒙思想のより深い理解に到達した。以上の知見を生かして、同時に同時代の日本経済思想の研究も行った。18世紀後半の日本思想を日本の啓蒙と見る見方もあるので、同時代の西洋啓蒙との対比において、同じく商業社会に向かいつつ、それをどう認識したのか、その独自の意義を明らかにするよう努めた。海保青陵の言説は、すぐれたイデオロギー論として読むことができる。管見する限り、同時代の思想家で、否、後の明治時代になっても、これほど明確なイデオロギー論を展開した日本の思想家はいないと思われる。海保青陵の経済思想史研究において、これまでこうした点に着目したものはなかった。さて青陵のイデオロギー論は、イデオロギーの暴露と統治技法としてのイデオロギーの利用の二面がある。ここではイデオロギーとは諸個人を、いわばひとりでに行為させるものだとしよう。青陵は、人は習慣に左右されるものだから、民衆の生活態度は為政者の操り次第だという。その結果民衆は「ウツカリ」と「知ラズ」に、すり込まれた行動を自発的にとってしまう。さらに「目」という認識能力が、一定の箇所に固定化され、他の方向へ転ずることができなくなってしまう。こうして一方向のみの認識が可能となり、他の方向への認識的障害が形成されることによって、イデオロギーは完成される。習慣が認識能力へ及ぼす作用をイデオロギーとして把握している点が、青陵のイデオロギー論の特徴であろう。この理論を青陵は経済政策にも生かすのである。海保青陵や本多利明の経済思想はこれまで重商主義といわれてきたが、重商主義とは西洋経済思想の概念であり、どこまで日本に適用可能かという問題が常につきまとっている。重商主義論の議論の一つにスミスの国富論のものがあるが、そのスミスなどスコットランドの思想家に影響を与えた思想家の一人がプーフェンドルフである。そこで2012年度は、2011年度社会思想史学会・第36回大会で「文明社会史観の誕生をめぐってープーフェンドルフの二重性ー」と題した学会発表に基づき、プーフェンドルフの『義務論』の翻訳にも従事していたが、これは近々出版物の形で世に問うことができよう。本多利明の開業思想について研究を行った。植民という言葉は、オランダ語からの翻訳語であり、当時の日本にそういう思想はなかったことを示している。利明は、それを開業としてとらえた。つまり、植民というよりは、荒蕪地、、未開拓地の開拓なのである。念頭においていたのは、主に北方で、北海道、カムチャッカ半島である。利明の開業思想の際立った特徴は、それを文明化作用ととらえていることである。未開拓地に原始的な原住民がいるかもしれない。しかし、よりよい生活をもたらす文明の利器を提供することによって自発的に同化していくというのである。エリアスのような文明化の作用に着目しているのが、同時代人と比較して利明の思想の特徴である。それはやはりキリスト教に基づいた、同時代のヨーロッパの植民思想と比較しても興味深い。さらに利明は、西洋はこうした文明化作用に基づく撫育策で、領土を拡大してきたが、支那は武力による侵略によった。そのため武力に対しては、同種の手段、つまり武力を喚起するので、戦争を引き起こしてきたとする。これは、ホッブズを想起させる議論であるが、このように西洋と支那を対比的にとらえている。この西洋の理想化は、従来その根拠が明らかにされることはなかった。そこで、鎖国下で当時の知識人が入手できる資料で、どれほど可能かを検証した。海保青陵について、経済主体の創出という観点から、そのイデオロギー論を検討した。青陵は儒者でありながら、驚くほど儒教イデオロギーに無縁であり、実利主義的な経済論を唱え、何よりもそうしたイデオロギーから解放された経済主体の創出を説いたことを明らかにした。上述のような西洋思想との比較のため、同時代の西洋の啓蒙思想の研究もあわせて行った。

社会思想史実施計画通り、25年度に海外の研究者を招聘して、セミナーを開くことができた。招聘したクリストファー・ベリー名誉教授(グラスゴー大学)を迎えて、京都大学、関西学院大学、岡山大学、大阪商業大学、東洋大学、立教大学(共催)で、セミナーを開き、さまざまな分野の参加者を得て、実りある議論ができた。このセミナーとベリー教授の近著Idea of Commercial Society in the ScottishEnlightenment, Edinburgh UP,2013により、近世日本社会を見る新しい視点を獲得した。またルソーとプーフェンドルフに関する論文を執筆したので、刊行年月は現在不明であるが、近い将来、共著の図書の形で出版される予定である。この論文においては、プーフェンドルフのエンティア・モラリア論に着目し、ルソーとの関係について論じた。さらに18世紀日本の和算家・本多利明について、研究を重ねた。本多についてのこれまでの研究は、本多を重商主義と規定して、その経済思想を問題にするものが多かった。しかし本研究では、従来あまり注目されることが多くなかったその開業思想を検討した。本多はいわゆる鎖国の時代にあって、日本が海外に進出し植民と交易を行えば、日本もイギリスと並び立つ大国になれると考えた。その前提には、人口法則がある。本多は奇しくもマルサスの『人口論』初版出版と同じ年に、マルサスと類似した人口法則を唱えた。マルサスの場合は、フランス革命の賛同者を批判するためのものだったが、本多は、人口法則ゆえ、国内の生産力をどう増しても、人口をまかないきれないので、海外の未開地帯の開拓と植民しか解決策はないとしたのである。本多は南洋の島や大陸も(それどころか北米大陸も)視野に入れたが、まずは現実的な政策として北海道の開拓を強く主張したのである。海保青陵の言説の分析は、おおむね順調に進んでいるが、西洋経済思想との関係で、プーフェンドルフの『義務論』の翻訳を行っており、これに多大な時間と労力がかかっているのが、他の面への研究に取りかかるのを妨げている。しかしこれを出版物として世に問うことができるようになれば、本研究課題だけにとどまらず、わが国の学界への貢献は法制史、経済思想史、哲学史などいろいろな分野で非常に大きい。研究計画に記した科学史、数学史の知見の獲得に関しては、ほぼ順調に進んでいるといえよう。図らずも経済学史学会で、この方面に関連する研究報告の討論者を引き受けることとなった。もう一つ研究計画に記した文献・資料の収集については、鋭意行っており、必要なものは次第に蓄積しつつあるが、まだ必要な文献・資料は見つかるので、今後も進めていく必要がある。またやはり研究計画に記した関連学会や研究会での知見の獲得については、社会思想史学会第37回大会で「自由主義思想の射程」というセッションを企画し獲得に努めた。
内因性好中球活性化因子の検索とそれによる生体防御機構の解明

生体には個体としての恒常性を維持するために様々な防御機構が存在している。本研究は、この生体防御機構において中心的な役割を担っている白血球の一つである好中球の機能を調節する内因性因子を単離、好中球の関与する生体防御機構を明らかにすることを目的とし、ブタ心臓より好中球活性化ペプチドの精製を行なってきた。その結果、異なる10種のペプチド性好中球活性化物質を単離しその構造解析を行ない、7種のペプチドの構造を決定、また1種についてその配列を決定した。これらはすべて既知のタンパク質の断片であった。さらに単離したペプチドのうちブタcytochrome coxidase subunitVIIIのC末端22残基と考えられるペプチドCOSP-1、およびcytochromebのN末端15残基のペプチド、fCytb(1-15)についてはこれらを化学合成し、合成ペプチドを用いて実際ヒト好中球を活性化すること確認し、ざらにCOSP-1がGiあるいはGo型GTP結合調節タンパク質を直接活性化することを見いだした。これらの結果は、細胞が死にいたる、あるいは大きな傷害を被ったとき、cytochrome coxidaseやcytochrome bのような普段は細胞外に放出されることのないタンパク質が漏出、それが細胞外に存在する分解酵素によって分解、あるいは細胞内で分解、放出されることによって好中球活性化因子となり、これに向かって好中球が遊走し活性化され異物となった死細胞を処理するという生体防御系が存在する可能性を示すとともに、この機構の少なくとも一部は断片化ペプチドによるGタンパク質の直接的活性化が関与しているのではないかと考えられた。今後アポトーシスあるいはネクローシスを起こした細胞が実際にこのようなタンパク質を細胞外に放出しているかどうか検討する必要がある。本研究は、生体防御機構において重要な役割を担っている好中球の活性化を調節する内因性因子を単離し、好中球の関与する生体防御機構を明らかにすることを目的としているが、現在までに異なる8種のペプチド性好中球活性化物質を単離し、順次その構造解析を行なっているところである。これら活性化物質は、親水的で非常に高い活性化能を持つ物質、および疎水的であり比較的低い活性化能を示す物質に大別される。′′第一の物質′′については3種あり、その部分配列および質量などの構造情報が得られている段階である。′′第二の物質′′として現在までに5種の全一次配列を決定している。これらは既知の蛋白質の一部であるが、すべて正電荷アミノ酸残基と疎水性アミノ酸残基を持ち、両親媒性構造をとると考えられるものである。これらのうちのひとつである、チトクロムC酸化酵素サブユニットVIIIのC末端ペプチド(COSP-1と略記)については、化学合成COSP-1を用いることにより、1)好中球様に分化したHL-60細胞からのエキソサイトーシスを促進すること、2)細胞内カルシウム濃度上昇を惹起すること、3)これらの作用はGiタイプG蛋白質の活性化を経て惹起されること、4)肥満細胞からのヒスタミン分泌を促進すること、7)精製したGiタイプG蛋白質を活性化すること、という結果が得られた。これらの結果は、細胞が死にいたる、あるいは大きな傷害を被ったとき、チトクロムC酸化酵素の様な普段は細胞外に放出されることのない蛋白質が漏出、それが細胞外に存在する分解酵素によって分解、あるいは細胞内で分解、放出されることによって好中球活性化因子となり、これに向かって好中球が遊走し活性化され異物となった死細胞を処理するという生体防御系が存在する可能性を示していると考えられ、今後この仮説の検証を行なってゆきたいと考えている。生体には個体としての恒常性、ひいては生命を維持するために様々な防御機構が存在している。本研究は、この生体防御機構において中心的な役割を担っている白血球の一つである好中球の機能を調節する内因性因子を単離し、好中球の関与する生体防御機構を明らかにすることを目的とし、ブタ心臓より順次好中球活性化ペプチドの精製を行なってきた。その結果、異なる8種のペプチド性好中球活性化物質を単離しその構造解析を行ない、7種のペプチドの構造を決定し、また残りの1種についてもその配列を決定した。これらはすべて既知のタンパク質、特にミトコンドリア由来のタンパク質の断片であった。さらに単離したペプチドのうちブタcytochrome coxidase subunitVIIIのC末端22残基と考えられるペプチド(ブタにおける配列はまだ決定されておらず、ウシとの相同性があることから)COSP-1、およびcytochrome bのN端末15残基のペプチド、fCytb(1-15)についてはこれらを化学合成し、合成ペプチドを用いて実際ヒト好中球を活性化することを確認した。これらの結果は、細胞が死にいたる、あるいは大きな傷害を被ったとき、cytochrome c oxidaseやcytochrome bのような普段は細胞外に放出されることのないタンパク質が漏出、それが細胞外に存在する分解酵素によって分解、あるいは細胞内で分解、放出されることによって好中球活性化因子となり、これに向かって好中球が遊走し活性化され異物となった死細胞を処理するという生体防御系が存在する可能性を示していると考えられ、現在アポトーシスあるいはネクローシスを起こした細胞が実際にこのようなタンパク質を細胞外に放出しているかどうか検討しているところである。

本研究は、この生体防御機構において中心的な役割を担っている白血球の一つである好中球の機能を調節する内因性因子を単離、好中球の関与する生体防御機構を明らかにすることを目的とし、ブタ心臓より好中球活性化ペプチドの精製を行なってきた。その結果、異なる10種のペプチド性好中球活性化物質を単離しその構造解析を行ない、7種のペプチドの構造を決定、また1種についてその配列を決定した。これらはすべて既知のタンパク質の断片であった。さらに単離したペプチドのうちブタcytochrome coxidase subunitVIIIのC末端22残基と考えられるペプチドCOSP-1、およびcytochromebのN末端15残基のペプチド、fCytb(1-15)についてはこれらを化学合成し、合成ペプチドを用いて実際ヒト好中球を活性化すること確認し、ざらにCOSP-1がGiあるいはGo型GTP結合調節タンパク質を直接活性化することを見いだした。これらの結果は、細胞が死にいたる、あるいは大きな傷害を被ったとき、cytochrome coxidaseやcytochrome bのような普段は細胞外に放出されることのないタンパク質が漏出、それが細胞外に存在する分解酵素によって分解、あるいは細胞内で分解、放出されることによって好中球活性化因子となり、これに向かって好中球が遊走し活性化され異物となった死細胞を処理するという生体防御系が存在する可能性を示すとともに、この機構の少なくとも一部は断片化ペプチドによるGタンパク質の直接的活性化が関与しているのではないかと考えられた。今後アポトーシスあるいはネクローシスを起こした細胞が実際にこのようなタンパク質を細胞外に放出しているかどうか検討する必要がある。
閉塞性睡眠時無呼吸症候群の病態解析診断とその治療

平成4年度より平成6年度にわたる3年間で閉塞性睡眠時無呼吸症候群の病態解析とその治療について研究をおこなった。病態解析と治療効果判定のために睡眠脳波自動解析装置DEE-1100に上咽頭、中咽頭、下咽頭、食道で同時に気道内圧を測定できる多点圧センサーを組み合わせて使用した。睡眠時呼吸障害例の治療法を決定するためには閉塞部位診断が重要である。CPAPを利用して精密な閉塞部位診断を76例についておこなったところ、軟口蓋部での閉塞が18例(CPAP条件下、37例)、舌根部での閉塞が21例(30例)、複合型が37例(9例)であった。CPAPを利用することにより複合型閉塞症例をさらに精密に分別することができ、手術適応を決める際に有用であった。また体位変換の有効性について54例で検討した。単位時間あたりの無呼吸数は側臥位では(仰臥位と比較して)80%以上減少していた。しかし呼吸努力の指標である食道内圧変動値でみると30%強の減少率に過ぎなかった。つまり無呼吸数は著しく減少しても気道狭窄の残存している例の多いことが明らかとなった。側臥位で呼吸障害が改善することに関与する要因を調べたところ、無呼吸数の重症度には無関係であったが肥満度には有意に逆相関していた。さらにいびき音の周波数分析結果と閉塞部位の関連について検討した。その結果、舌根型のいびきの基本周波数は軟口蓋型の場合に比較して高い傾向を認めた。またいびきの基本周波数が150Hz以下の場合、軟口蓋咽頭形成術(UPPP)の効果が良好であることがわかった。睡眠時呼吸障害の治療法別有効率(無呼吸数減少率)について検討したところ、UPPPは60。7%、UPPP+舌正中切除術は41。2%、下顎補装具は55。2%、体位変換は76。1%であった。このように単独の治療法のみでは十分な効果は得られないため、UPPP+下顎補装具、UPPP+体位指導、UPPP+減量等の複合療法を考案した。最後に過去3年間にわたる研究を総括し報告書を作製した。1%であった。睡眠時無呼吸症を含む睡眠時の呼吸障害が生体に及ぼす影響は広範かつ重大である。本年は睡眠脳波解析装置DEE1100及び、食道、下咽頭、中咽頭、上咽頭で同時に圧測定のできる多点圧センサーを購入し、睡眠時の呼吸、盾環動態の解析と、閉塞性睡眠時呼吸障害の閉塞部位の診断を開始した。上気道閉塞部位は大きく分類して、軟口蓋部、舌根部、喉頭部及び鼻腔狭窄である。鼻腔狭窄はあらかじめ鼻腔通気度を測定しておき、他の部分は多点圧センサーをもちいてポリソムノグラフィーを施行して狭窄又は閉塞部位を診断した。狭窄又は閉塞部位により、鼻型、軟口蓋窄、舌根型、喉頭型と分類し、閉塞部位が多点の場合には合併型とした。また、睡眠段階により閉塞部位の移動するものを移行型とした。閉塞部位は、鼻型を除くと、軟口蓋型が約50%、舌根型が約30%、合併型は約20%で。

、喉頭型及び移行型は少数であった。ポリソムノグラフィー中に体位を変換し、仰臥位より、側臥位にして睡眠時呼吸障害が改善する症例には体位変換の指導を行ない、体位にかかわらず無呼吸指数の減少や、食道内圧変動値の減少があまり見られない症例を手術の適応とした。手術は上気道の上方より鼻、軟口蓋、舌根と上の方から狭窄をとり除く手術を行なう方針で現在まで数例に手術を行なった。本年度は密機をそろえて検査を開始、治療も開始されたばかりであるため、研究は緒に就いたばかりであり、今後診断と治療が直接結びつき明確な結論が出せる様になると考えられる。睡眠時無呼吸症の患者数は、睡眠時呼吸障害のもたらす障害に対する一般の認識が深まるとともに増加してきた。平成5年1月から12月まで睡眠時呼吸障害のスクリーニング、精査を実施した症例数はのべ197名(成人183、小児24)であった。昨年度導入した睡眠脳波自動解析装置DEE-1100および上咽頭、中咽頭、下咽頭、食道で同時に気道内圧を測定できる多点圧センサーを使用して呼吸障害の程度、閉塞部位診断を定量的に実施したのは153例であった。この検査に当たっては、仰臥位、側臥位での呼吸動態変化観察に加えて、持続陽圧呼吸(CPAP)の適正値診断も同時に行ってきた。平成5年5月から10月までに精査した54例で体位変換の有効性について検討したところ単位時間あたりの無呼吸数は側臥位では(仰臥位と比較して)80%以上減少していた。しかし呼吸努力の指標である食道内圧変動値でみると30%強の減少率に過ぎなかった。つまり無呼吸は著しく減少しても気道狭窄の残存している例の多いことが明らかとなった。側臥位で呼吸障害が改善することに関与する要因を検討したところ、無呼吸数の重症度は無関係であるが、肥満度は有意に逆相関していることがわかった。睡眠時呼吸障害例の治療に対して本年度は軟口蓋形成術、舌正中切除術、CPAP療法に加えて、睡眠時体位指導、減量療法、下顎プロテーゼを単独または複合して適用してきた。減量療法は、入院のうえ1000kcalの食事制限で、4-6週の期間に6-10kgの減量が達成できていた。また軟口蓋形成術失敗例に対して下顎プロテーゼを適用してその有効性を検討してきた。睡眠時呼吸障害に対する臨床医の認識が深まると共に睡眠時無呼吸を疑われて紹介されてくる患者数がとみに増加してきた。現在までに睡眠脳波解析装置DEE-1100および上咽頭、中咽頭、下咽頭、食道で同時に気道内圧を測定できる多点圧センサーを使用して呼吸障害の重症度、閉塞部位診断をのべ200例以上に実施した。このうち平成5年から6年にかけてCPAPを利用した精密な閉塞部位診断が可能であった76例についてみると、軟口蓋部での閉塞が18例(CPAP条件下、37例)、舌根部での閉塞が21例(30例)、複合型が37例(9例)であった。CPAPを利用することにより複合型症例をさらに精密に分別することができ、手術適応を決める際に有用であった。また過去3年にわたり睡眠時呼吸障害症例の治療法別有効率について検討した。無呼吸数の観点から改善率を見ると、軟口蓋咽頭形成術(UPPP)は60.7%、UPPP+舌根部切除術は41.2%、下顎補装具は55.2%、体位変換は76.1%であった。このように単独の治療法のみでは十分な効果は得られないため、UPPP+下顎補装具、UPPP+体位指導、UPPP+減量等の複合療法を考案した。さらにいびき音の周波数分析結果と閉塞部位の関連について検討した。その結果舌根型のいびきの基本周波数は、軟口蓋型の場合に比較して高い傾向が認められた。UPPP後に残ったいびきの基本周波数は術前に比較して有為に高かった。
プライバシーを保護した群集センシング実現のための匿名認証

プライバシーを保護した群衆センシングを実現するために,匿名で正規ユーザかどうかの確認を行なう匿名認証についての研究を行なう.匿名認証の実用化において,効率的なユーザ失効とユーザ信頼度確認が必要となるが,従来方式ではその匿名性に問題がある.そこで本研究では,匿名性を改良した方式を構築し,その安全性を検討する.さらに,各アルゴリズムをプロトタイプ実装するとともに,群衆センシングを想定した環境で実験し,有用性を示す.また,匿名認証の実用化においては,属性認証や第三者機関への信頼度の軽減も重要であるため,これらについても検討する.プライバシーを保護した群衆センシングを実現するために,匿名で正規ユーザかどうかの確認を行なう匿名認証についての研究を行なう.匿名認証の実用化において,効率的なユーザ失効とユーザ信頼度確認が必要となるが,従来方式ではその匿名性に問題がある.そこで本研究では,匿名性を改良した方式を構築し,その安全性を検討する.さらに,各アルゴリズムをプロトタイプ実装するとともに,群衆センシングを想定した環境で実験し,有用性を示す.また,匿名認証の実用化においては,属性認証や第三者機関への信頼度の軽減も重要であるため,これらについても検討する.
グラフェンを用いた革新的超高分解能低温電子顕微鏡法の開発

試料グリッドの多孔カーボン薄膜上に単原子層グラフェンシートを載せ、その表面に生体分子を吸着させることで、氷薄膜の厚さ制御と同時に膜タンパク質複合体の効率的な画像データ収集を可能にする技術の確立を目指したが、作成委託したグラフェンシート搭載グリッドは小さなフレークが重なり合い使い勝手の大変悪いものであったため、大面積単層グラフェンシートを独自に作成する必要が生じた。とりあえず代替案として、独自作成の極薄カーボン膜を多孔カーボン薄膜グリッド上に搭載し、赤痢菌ニードル複合体の像を収集し、解像度の高いクラス平均像を得た。クライオ電子顕微鏡法は機能状態の生体分子の立体構造解析法として近年急速に発展したが、それには電子顕微鏡の高性能化とともに画像解析の高精度化、計算機の高速化や画像検出器の高速化・高解像度化など、様々な面での技術改良や進歩が重要な役割を果たしている。わずか一滴(数マイクロリットル)の微量な水溶液試料で解析を完了できるため、生命科学の様々な分野で必須の技術となりつつあるが、急速凍結試料グリッドを作成する過程には多くの課題があり、高分解能構造解析技術の汎用化を困難にしている。試料グリッドの作成には微量の試料水溶液を多孔カーボン薄膜搭載グリッドに載せ、大半を吸い取ることで薄膜孔内に水溶液薄膜を張り、グリッド全体を液体エタンに突入させて急速凍結するが、氷薄膜の厚さ制御の難しさが課題で、厚すぎると像コントラスが悪く、逆に薄すぎると生体分子の立体構造を歪めるので、高分解能の達成は容易でない。また可溶化した膜タンパク質複合体など疎水性の試料はカーボン薄膜に吸着し、氷薄膜中に分散させるのが困難である。本研究では、試料グリッドの多孔カーボン薄膜上に単原子層のグラフェンシートを載せ、その表面に生体分子を吸着させることで、氷薄膜の厚さ制御と同時に膜タンパク質複合体の効率的な画像データ収集を可能にする技術の確立を目指した。ただ、メーカーに作成委託したグラフェンシート搭載グリッドは理想的なものからほど遠く、小さなフレークが重なり合い使い勝手の大変悪いものであった。よって大面積単層グラフェンシートの本格的な作成技術の習得から取り組む必要がある。代わりに独自の極薄カーボン膜をグリッド上に搭載して膜タンパク質複合体の画像データ収集を実施した。赤痢菌のニードル複合体では、これまでに他研究グループが発表した構造と明確に異なる特徴を確認し、立体構造解析を進行中である。クライオ電子顕微鏡法は、生体分子の機能状態での立体構造解析法として近年急速に発展した。クライオ電子顕微鏡自体の高性能化や自動化、画像解析法の高度化、計算機の高速化、画像検出器の高解像度化など、様々な面での技術改良や進歩が重要な役割を果たしている。数マイクロリットルの微量な水溶液試料で解析できるため、構造生物学、ひいては生命科学にとって必須の技術となりつつある。しかし、急速凍結試料の作成過程における問題点が、高分解能解析を困難にしていることも事実である。観察試料グリッドの作成には、数マイクロリットル試料水溶液を、多孔カーボン薄膜を搭載した試料グリッドに載せ、その大半を吸い取ることで薄膜孔内に水溶液の薄膜を張り、液体エタンに突入させて急速凍結する。問題点の一つは氷薄膜の厚さ制御が難しいことで、厚すぎると分子像のコントラストが悪く高分解能の達成が困難で、逆に薄すぎると生体分子の立体構造に歪みを起こす。もう一つは、可溶化した膜タンパク質複合体試料など疎水性の強いものはカーボン薄膜に吸着しがちで、氷薄膜中に分散させるのが難しいことである。本研究の目的は、試料グリッドの多孔カーボン薄膜上にグラフェンシートを載せ、その表面に生体分子を吸着させることで、氷薄膜の厚さ制御とともに、膜タンパク質複合体の効率的な画像データ収集を可能にすることである。残念ながらグラフェンシート搭載グリッドの作成を委託したメーカーの作業工程が大幅に遅れ、計画したとおりの実験は実施できていない。その代わり極薄のカーボン薄膜を独自に作成し、グラフェンシートの代わりに試料グリッド上に搭載することで、膜タンパク質複合体の画像データ収集を試みた。赤痢菌のニードル複合体では、市販の多孔カーボン薄膜では極めて困難であった像データ収集に成功し、これまでに他の研究グループにより発表されたものとは異なる立体構造の存在を確認した。研究実績の概要に記載したとおり、グラフェンシート搭載グリッドの作成を委託したメーカーの作業工程が大幅に遅れ、計画したとおりの実験は実施できていない。しかし、独自に作成した極薄カーボン薄膜を搭載したグリッドで、技術開発方針自体の正しさを証明することはできた。グラフェンシート搭載グリッドの作成を急がせ、当初の計画に沿った実験作業を進める。それによりグラフェンシートの効果を確認しつつ、このグリッドの活用によって誰もがクライオ電顕像観察に最適な試料を再現性よく作成できるよう、汎用技術としての確立を目指す。

次年度の研究費は、その大半をグラフェンシート搭載グリッドの作成に使用する予定である。グラフェンシートの表面修飾についても、試料の疎水性などによりそれぞれに適した表面処理の可能性が複数あるため、様々な表面処理を試す。それにより、水溶性タンパク質複合体から膜タンパク質複合体まで、それぞれに最適なグラフェンシートを探索する予定である。
生活空間の温熱ストレスと環境負荷の低減を目指した高機能性材料の開発

木製外装された実際のRC建造物を対象として,建物壁面・窓の温度,熱流束と室内温熱環境の測定を通じて,建物全体の断熱ならびに省エネルギー性能について長期的に評価を行った.その結果,木製外装からRC躯体外側に向かって,夏季においては日中,室内側への熱流入が夜間は室内側からの熱流出が低減されている.冬季においては終日,室内側からの熱流出が低減されていることがわかった.屋上での熱ストレスを低減する材料として、食物生産に繋がると同時に、藤棚のような天蓋を創るつる性の登攀性植物を栽培して屋上を農地化する手法の開発を目的とし、屋上にプランターによる栽培実験を行った.夏季の屋外において被験者実験を実施し,日除けを用いることによる人体の熱収支を評価し,環境による日除けの効果を検証した.人体熱モデルを用いた数値解析によって,日除け下の人体への熱ストレスと日除けのふく射特性の関係,周辺の熱環境が人体に与える熱ストレスについて検討した.環境条件に関わらず,日向から日除け下に移動することで平均皮膚温度,温冷感の低下から日除けの熱ストレス低減効果を確認できたが,日射透過率の高い日除けでは日除け下のほうが熱環境が悪化する場合があった.実験において気温による皮膚温度の変化量から,気温が高い場合において日除けの熱ストレス低減効果が減少する可能性が示唆された.人体モデルを用いて計算を行った結果,気温が高く,風速が低い場合において日除けの熱ストレス低減効果が減少することがわかった.人体温熱環境の形成にとって素材の影響は大きい.また,屋外空間における路面被覆は広大であることから,屋外温熱環境を評価するうえで考慮することは重要である.これまでこの舗装材に関して最適化を実施してきたが,本年度は舗装材物性と立位や座位といった姿勢の違いや人体代表高さの違いが滞在者へ与える影響の関係性について測定を実施した.高反射材料のモデル化に遅れが見られる。断熱材に関する測定装置の開発、数値計算による性能評価に遅れが見られる。粒状の多孔性材料を用いた乾燥特性の評価についても今後の検討課題を残している。蒸発性能に対する支配因子を特定し材料内部および表面の熱・水分同時移動モデルを構築し,蒸発性能の向上のための最適な材料構造(表面での蒸発効率が低下し難い構造,水分分布が鉛直方向に均質化しやすい構造など)について検討する.熱処理の温度条件を変えた木装材料を対象とし、同一のデザイン(意匠)の構造材(木化パネル)を製作する.建物模型にこれらを取り付け,屋外で表面温度、熱流束の長期測定を行い,各材料の熱・ふく射特性との関係を明らかにする.異なるデザインの構造材(木化パネル)を製作し,熱特性に与える影響を検討する.既存建物へ取り付け,大気や建物への熱負荷,人体の熱的な快適感に与える影響を実大実験によって評価する.低熱伝導率材料が測定可能な実験装置を設計し,制作する.解析により設計された超断熱材料を作成し,この装置を用いて熱伝導率を測定し,断熱性能を評価する.植物成長モデルを用いて,樹種毎に樹齢の異なる樹木を生成し,単木当たりの葉面積と幹面積を樹種ごとに求める.葉の分布性状を樹種ごとに求め,モンテカルロ法を用いて日射透過率および吸光係数を樹種ごとに算出する.樹種と階層構造が異なる典型的な街路樹や樹木群を作成し,日射遮蔽率、蒸散量などを求める.熱刺激量と感受性・応答性の関係,感受性に対する最小知覚できる閾値または感受できなくなる飽和値について様々に刺激を変えることで把握する.また,電流や冷却板を用いて充分な数の被験者実験を行なうことで統計的に個人差の情報や過去の熱履歴等に検討を行なう.木製外装された実際のRC建造物を対象として,建物壁面・窓の温度,熱流束と室内温熱環境の測定を通じて,建物全体の断熱ならびに省エネルギー性能について長期的に評価を行った.その結果,木製外装からRC躯体外側に向かって,夏季においては日中,室内側への熱流入が夜間は室内側からの熱流出が低減されている.冬季においては終日,室内側からの熱流出が低減されていることがわかった.屋上での熱ストレスを低減する材料として、食物生産に繋がると同時に、藤棚のような天蓋を創るつる性の登攀性植物を栽培して屋上を農地化する手法の開発を目的とし、屋上にプランターによる栽培実験を行った.夏季の屋外において被験者実験を実施し,日除けを用いることによる人体の熱収支を評価し,環境による日除けの効果を検証した.人体熱モデルを用いた数値解析によって,日除け下の人体への熱ストレスと日除けのふく射特性の関係,周辺の熱環境が人体に与える熱ストレスについて検討した.環境条件に関わらず,日向から日除け下に移動することで平均皮膚温度,温冷感の低下から日除けの熱ストレス低減効果を確認できたが,日射透過率の高い日除けでは日除け下のほうが熱環境が悪化する場合があった.実験において気温による皮膚温度の変化量から,気温が高い場合において日除けの熱ストレス低減効果が減少する可能性が示唆された.人体モデルを用いて計算を行った結果,気温が高く,風速が低い場合において日除けの熱ストレス低減効果が減少することがわかった.

人体温熱環境の形成にとって素材の影響は大きい.また,屋外空間における路面被覆は広大であることから,屋外温熱環境を評価するうえで考慮することは重要である.これまでこの舗装材に関して最適化を実施してきたが,本年度は舗装材物性と立位や座位といった姿勢の違いや人体代表高さの違いが滞在者へ与える影響の関係性について測定を実施した.高反射材料のモデル化に遅れが見られる。断熱材に関する測定装置の開発、数値計算による性能評価に遅れが見られる。粒状の多孔性材料を用いた乾燥特性の評価についても今後の検討課題を残している。真空断熱材等の低熱伝導率材料の熱伝導率は,従来の測定装置の測定範囲を超えて低いものもあり,その測定は困難を極める.そこで真空断熱材内部の伝熱現象をモデル化し,数値解析により熱伝導性能を予測を検討した.真空断熱材は芯材としてグラスファイバー,被覆材としてアルミフィルムで構成されていると想定し,その内部の固体熱伝導および吸収・散乱によるふく射輸送をモデル化し,芯材の繊維径,繊維密度等のパラメータが断熱材の熱伝導特性に及ぼす影響について評価した.街路樹を想定して孤立樹木を対象として,その周囲との熱交換特性を数値的に評価するためのモデルについて検討した.詳細構造を表現した樹木のCADモデルから,樹木の構造をパラメータ化し,Rossのふく射輸送モデル,蒸散量にかんするJarvisモデルを援用し,その熱収支を評価を行った.夏季におけるヒートアイランド現象などの暑熱環境への対策の必要性が重要視されており,都市人工被覆の代表格である舗装に着目した取り組みを行った.舗装素材に関して,その熱物性測定はこれまでにも行われてきたものの,実環境に敷設したのちの熱的挙動に関して未解明の部分も多いため気温,湿度,ふく射熱といった物理量の実地測定を行い,また滞在者の温熱状態を定量的に評価する試みも併せて行った.プラスチック座面及び木製座面を日向に設置し,被験者実験を行い,座面から臀部への刺激量と温冷感との関わりを検証した.局所刺激である座面熱流束の大きさから,個人差はあるものの,接触温冷感(臀部温冷感)を予測することができると考えられる.しかし,温刺激と冷刺激に対する人間の感受性の違いの大きさを明らかにすることはできなかった.屋外を対象とした温冷感、熱負荷に関する研究はほぼ予定通りに進捗した。蒸発性能に対する支配因子を特定し材料内部および表面の熱・水分同時移動モデルを構築し,蒸発性能の向上のための最適な材料構造(表面での蒸発効率が低下し難い構造,水分分布が鉛直方向に均質化しやすい構造など)について検討する.熱処理の温度条件を変えた木装材料を対象とし、同一のデザイン(意匠)の構造材(木化パネル)を製作する.建物模型にこれらを取り付け,屋外で表面温度、熱流束の長期測定を行い,各材料の熱・ふく射特性との関係を明らかにする.異なるデザインの構造材(木化パネル)を製作し,熱特性に与える影響を検討する.既存建物へ取り付け,大気や建物への熱負荷,人体の熱的な快適感に与える影響を実大実験によって評価する.低熱伝導率材料が測定可能な実験装置を設計し,制作する.解析により設計された超断熱材料を作成し,この装置を用いて熱伝導率を測定し,断熱性能を評価する.植物成長モデルを用いて,樹種毎に樹齢の異なる樹木を生成し,単木当たりの葉面積と幹面積を樹種ごとに求める.葉の分布性状を樹種ごとに求め,モンテカルロ法を用いて日射透過率および吸光係数を樹種ごとに算出する.