hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
公共圏の創成と規範理論の探究-現代的社会問題の実証的研究を通して

本プロジェクトは、グローバル化問題、環境問題、移民・マイノリティ問題、若者問題、メディア公共圏、ユビキタス社会、ケア問題といった具体的な社会問題領域についての実証的研究を通して、社会制御システム論、公共圏論および規範理論に関する理論的研究を発展させた。公共圏の豊富化が現代社会における制御能力向上の鍵であり、それを担う主体形成が重要である。また、社会制御には合理性のみならず道理性の原則が必要である。本研究の目的は、現代社会に生起しているさまざまな社会問題の実証的研究を通して、新しい公共圏の創成の可能性と規範理論を探究することである。本プロジェクトの特色を、現代社会の重要な社会問題群に対する実践的アプローチ、多様な問題領域に対する共有された理論的関心(公共圏論と規範理論)による統合的アプローチ、実証性と理論性との融合、という三つの論点に即して説明する。(1)現代社会にとっての重要な社会問題群に対して問題解決を志向しつつ実践的にアプローチする。現代の日本および世界が当面する重要な社会問題群として、グローバリゼーションと異文化接触に伴う諸問題、ローカルコミュニティから地球レベルにいたるさまざまな環境問題、メディアの発達・普及と情報化の進展の引き起こす諸問題、これら急変する社会システムの下での若者やハンディキャップを有する人々の直面している困難さなどの諸問題があるが、これらの諸問題の解明と解決のために、社会諸科学の実践的力を発揮することを志向していく。(2)多様な問題領域を統合する共有の問題関心として「公共圏の創成と規範理論の探究」を設定し、現代社会に総合的にアプローチする。「公共圏」概念は、ハーバーマスの労作『公共性の構造転換』以後、大きな注目を集めている。また、「規範理論」の探究は、20世紀の終盤以降、ロールズの『正義論』を一つの契機として、広範な関心が寄せられつつある。しかも「公共圏」と「規範理論」は内的に相関している。一方で、公共圏を形成するための規範的原則を意志決定手続や討議倫理に即して探究する必要があり、他方で、開かれた討論空間としての公共圏の存在は、普遍性のある社会的規範の探究と定義の根拠となるものである。(3)社会問題の詳細な個別的・実証的研究を通して、具体的政策提言の平面と理論的平面で同時に実践性のある研究成果を目指す。本プロジェクトの基本的な方法意識は、まず、詳細なフィールドワーク型調査によって個別の社会問題の特徴とそれを生みだすメカニズムを解明することである。その上で、それぞれの問題をとりまく社会関係や社会システムを、公共圏論の視点から検討し、どのような公共圏の在り方が、それらの問題解決の鍵になるのかを探究する。さらに、詳細な事例分析と公共圏論や社会システム論との対話を通して、規範理論の探究を目指す。その際、実践的有効性と直結する具体的な政策提言という平面と、規範的原則についての基礎理論的な平面を往復運動しながら、同時平行的に考察を進める。当プロジェクトは,「公共圏の創成と規範理論の探究」を共有の問題関心としつつ,全体を支える理論的視角の考究を担当する「基礎理論」班と7つの個別具体的な問題領域を扱う7つの班の分担・協力によって研究活動を行った。個別具体的な7つの題領域とは,「グローバル化と市民的公共圏」,「移民・マイノリティと社会規範」,「メディア公共圏と社会規範」,「ユビキタス社会と社会規範」,「環境問題と社会規範」,「若者問題と社会規範」,「ケアと社会規範」である。これらの班に研究分担者30名と大学院生を中心とした55名の研究協力者が参加し,各個別班ごとの研究会や,国内および海外における調査活動を各班が並行して実施した。また,全体研究会を三回開催し,そのうち二回は各2名のゲスト講師を招いて講演と討論を行った。これらの研究活動を通して,本年度の成果としては,各分担者の雑誌論文や関連学会での発表とは別に,当プロジェクト独自の成果刊行物として,論文集1点,研究会講演記録集2点,問題別年表6点,聞き取り記録1点,翻訳1点の合計,11点をまとめることができた。このうち,論文集においては,本プロジェクトの共通基盤を探る試みとしての基礎理論の論文1本と,環境問題・環境運動にかかわる論文2本,国際社会に関する論文5本を掲載した。また,問題別年表は,整備新幹線問題,厚木基地・岩国基地騒音公害,カミネ油症問題,騒音問題,藤前干潟問題,小樽運河保全問題という6つの主題について,それぞれ詳細な年表を作成したものである。1.2008年度においては、次の三形態を組み合わせながら研究活動を推進した。(1)当プロジェクトは、個別の社会問題の領域で実証性に力点をおきながら研究をする七つの班と、公共圏と規範理論にういてのこれのでの理論的蓄積の検討を行う基礎理論班からなるが、各班ごとの研究会をそれぞれの班が開催した。(2)年度を通して重要なテーマを選び三回の公開研究会を開催した。

そのテーマは、「公共圏と社会の制御」(2008年7月)、「環境政策をめぐる公共圏創出の可能性-アジアからの検証-」(10月)、「メディア公共圏と現代民主主義」(2009年2月)である。当プロジェクトの研究分担者・研究協力者以外の方々も含めて多数の参加を得た。(3)各班毎の知見の相互共有と交流を図るため、各班横断的な全体研究会を2009年1月に開催した。2.断以上のような研究活動を通して、2008年度科研費予算で以下の成果物を作成した。「論文集II公共圏の創成と規範理論の探究」(169頁)「論文集III(若者問題と社会規範班)若者問題の比較分析」(170頁)(研究会講演記録集3)「福祉社会と公共圏」、(同4)「公共圏と社会の制御」、(同5)「環境政策をめぐる公共圏創出の可能性-アジアからの検証-」、(資料集・問題別年表7)「千歳川放水路建設問題年表:1869-2003」3.各年度の成果物をふまえて、各班の最終的な研究成果を法政大学出版局から当科研費プロジェクトのシリーズ単行本として公刊していく予定であるが、2008年度末には、「グローバル化と市民的公共圏」班より、その第一歩として、佐藤成基編著、2009、『ナショナリズムとトランスナショナリズム-変容する公共圏』法政大学出版局、を出版した。本プロジェクトは、環境問題、移民・マイノリティ問題、若者問題、メディア公共圏、ユビキタス社会と社会規範、ケアと社会規範といった具体的な社会問題領域についての実証的研究を七つの班で分担して実施し、それをとおして得られる実証的知見に根ざして、「公共圏の創成と規範理論の探究」についての理論的研究を進展させることを企図している。このような構想のもとに、3年目にあたる2009年度は、各班ごとの研究成果をとりまとめることに注力した。その結果、基礎理論班、環境問題班、メディア班、移民・マイノリティ班の研究成果として、論文集四点、すなわち、『公共圏の創成と規範理論の探究-基礎理論の検討』『環境をめぐる公共圏のダイナミズム-中範囲の規範理論をめざして』『メディアと公共圏』『移民・マイノリティと社会規範-グローバリゼーションにおける移民・マイノリティ・公共圏』を作成することができた。さらに、「グローバル化と市民的公共圏」班の成果として、単行本、佐藤成基編,2009,『ナショナリズムとトランスナショナリズム-変容する公共圏』(法政大学出版局)を公刊した。これに加えて、各班の活動の成果として、資料集二点(翻訳および環境分野の年表)を作成した。このような各班の研究活動と平行して、当プロジェクト全体の知見の総合化のために、三回の「公開研究会」を開催するとともに、それぞれの記録集を作成した。その延長上に国際シンポジウムの開催を2010年5月に開催することとし、そのための準備活動を2009年の秋から本格化している。本プロジェクトは、環境問題、移民・マイノリティ問題、若者問題、メディア公共圏、ユビキタス社会ケアといった具体的な社会問題領域についての実証的研究を七つの班で分担し、それを通して得られる実証的知見に根ざして、公共圏論と規範理論についての理論的研究を発展させることを企図している。このような構想のもとに、本プロジェクトの最終年度にあたる2010年度は、各班ごとの研究成果を取りまとめるとともに、異なる分野の知見の総合化を図るように努めた。
文化財のナノ構造分析のための極微量試料採取法の開発

文化財の保存・保全は、文化財を構成する材料、材料の諸反応による劣化の機構などを解明することが重要である。材料の諸反応は原子レベルで生ずるため、その解明にはナノスケールの観察・解析が必要となる。これまで、文化財の分野では、このようなナノレベルの研究はまったく行われておらず、本研究者がその必要性について提唱してきた。また、ナノメーターレベルの観察をするためには、文化財の一部を破壊することが必要であるが、これを最小限度に押さえる、具体的には肉眼で認識できる以下の破壊で済ませることが本研究の目的である。昨年度までの研究で、フォーカスドイオンビーム(FIB)法がもっとも優れていることを明らかにし、本年度も、この方法を主に破壊領域をさらに低減できるように検討した。これは、装置との関係もあるため、装置製造会社の協力を得て研究を進めた。FIB法において、使用するGaイオンビーム束は非常に小さいが、切り取る薄片の強度、薄片の採取に高融点金属を蒸着する必要があるが、従来は広範囲に蒸着していたものを、レーザーを用いて必要部分だけ照射し、塩化物等の化学蒸着を局部的にすることで、試料周辺の汚れを肉眼以下に低減できる。文化財のナノ構造観察には透過電子顕微鏡、高分解能走査型顕微鏡を使用した。非常に難しい木綿繊維(唐桟布)の内部に存在する鉱物染料のナノ化合物の解明と木綿繊維構造の解明、古くから使われている絵画の鉛丹粒子の黒化の原因であるナノ硫化鉛の同定、金属鏡中の精錬不純物である硫化銅の内部ナノ構造の観察などの実績を上げた。文化財の保全あるいは保存のためには、それを構成する材料の研究が必要であるが、文化財は数が少なく、また、貴重であるため、その研究は大きな制約を受けている。特に、修復のためには文化財の材質と作製プロセスなどを知ることが重要である。研究手法としては非破壊と試料を採取する破壊試験がある。この中、非破壊試験では得られる情報量は非常に少ない。本格的に修復を行うためには、ある程度の破壊実験が必要である。しかしながら、文化財を傷つける程度を限りなく少なくするための方法が望まれる。本研究は極めて少量の試料採取で済む方法として、加速したGaイオンを用いるFIB(フォーカスド・イオンビーム)法に着目し、これによって、極小で最多の情報量を得ることを目的にしている。この方法で、20x10x0.1μmサイズの試料採集で、どこまで情報が得られるかを検討した。このサイズでは肉眼では認識できず、100倍以上の光学顕微鏡で認識できる大きさであり、文化財の傷は無視できるに等しい。これを実際の文化財に適用して情報量の多寡を調べた。18年度は、先ず四分一と呼ばれるCu-Ag合金を伝統的方法で表面酸化(煮色着色)した層の内部微細構造を透過電子顕微鏡で解析した。その結果、Cuが優先酸化し、Agは微細に分布する構造になっており、Agが光学的効果をもつために独特の色を呈することを明らかにした。また、日本画の顔料として奈良時代から使われている鉛丹の構造について、江戸時代の木版画を試料とし、透過電子顕微鏡で解析した結果、10-20nmサイズの四三酸化鉛が顔料として用いられていること、媒材の膠および紙繊維にPb原子が拡散し、黒化の原因になっていることを解明した。これらの研究によって、本研究法が極めて有効なことを確認し、次年度にさらに種々の文化財および材料で研究を進める。文化財の保存は保存環境、環境保存における劣化、劣化したものの修復等多岐にわたる。これらに対処するためには、文化財を構成する物質あるいは材料のナノレベルの詳細を知ることが重要である。また、文化財がどのような物質あるいは材料からなっているか、という学術的な知の蓄積も重要である。本研究はこれらの課題を解決するために、貴重な文化財の破損を最小限に留めて最大限の材料学的情報を得ようとするのが目的である。このために、採取する試料の寸法を10μm程度とする方法を開発し、実際に採取した試料を用いてナノ構造を解明することにある。この寸法は採取された領域を肉眼で認識することは困難で、300倍の光学顕微鏡を使用して認められる大きさである。このために、加速したGaイオンを用いるフォーカスド・イオン・ビーム(focused ion beam: FIB)法に着目し、検討を進めている。本法の応用範囲を調べる為、日本画、外国画、陶磁器、金属、生体材料等からなる文化財試料を用いて、実際にFIB法を用いて試料を作成し、電子顕微鏡でナノ構造を観察している。19年度は顔料の劣化、陶磁器の釉薬部におけるナノ構造、生体由来材料のナノ構造等について検討した。中国絵画に使われている鉛白の黒化部分から上記寸法の試料を採取し、透過電子顕微鏡観察した結果、数から数10nmのPbSナノ微粒子が見出された。この層は数10nmでありX線回折では検出できない。陶磁器では、約300年前に作られた柿右衛門様式の磁器に塗られている赤釉薬について試料を採取し、透過電子顕微鏡により観察した。その結果、数10nmの酸化鉄(Fe_2O_3)ナノ粒子が存在し、透明釉薬として鉛ガラスが使われ、美しい色合いが生じていることを明らかにした。生体材料では、象牙を観察し、アパタイトの数nmナノ粒子とアモルファスが混在していることを明らかにした。

材料の諸反応は原子レベルで生ずるため、その解明にはナノスケールの観察・解析が必要となる。これまで、文化財の分野では、このようなナノレベルの研究はまったく行われておらず、本研究者がその必要性について提唱してきた。また、ナノメーターレベルの観察をするためには、文化財の一部を破壊することが必要であるが、これを最小限度に押さえる、具体的には肉眼で認識できる以下の破壊で済ませることが本研究の目的である。昨年度までの研究で、フォーカスドイオンビーム(FIB)法がもっとも優れていることを明らかにし、本年度も、この方法を主に破壊領域をさらに低減できるように検討した。これは、装置との関係もあるため、装置製造会社の協力を得て研究を進めた。FIB法において、使用するGaイオンビーム束は非常に小さいが、切り取る薄片の強度、薄片の採取に高融点金属を蒸着する必要があるが、従来は広範囲に蒸着していたものを、レーザーを用いて必要部分だけ照射し、塩化物等の化学蒸着を局部的にすることで、試料周辺の汚れを肉眼以下に低減できる。文化財のナノ構造観察には透過電子顕微鏡、高分解能走査型顕微鏡を使用した。非常に難しい木綿繊維(唐桟布)の内部に存在する鉱物染料のナノ化合物の解明と木綿繊維構造の解明、古くから使われている絵画の鉛丹粒子の黒化の原因であるナノ硫化鉛の同定、金属鏡中の精錬不純物である硫化銅の内部ナノ構造の観察などの実績を上げた。
活性水素発生能および捕捉能を有する二重修飾膜電極によるCO_2電気化学的還元

1.炭酸ガスの高付加価値物質への化学的変換は、大気中の濃度の削減という観点ばかりでなく、21世紀に確実に到来する石油枯渇時における化学工業炭素源の開発という点からも重要である。この変換のためには、多大のエネルギーを必要とする。しかし、このような条件におけるCO_2変換はグローバルな見地からは意味がない。CO_2変換において最も重要なことは、小さなエネルギーで駆動ししかも付加価値の高い物質に変換するプロセスを開発することである。本研究においては、無機金属錯体と導電性高分から成る二重修飾膜電極を用いて、CO_2を低過電圧でC_2あるいはC_3有機化合物に変換することを目的とした。さらに、種々の錯体を修飾電極上に固定して電極の活性向上を試みた。2.無機金属錯体膜としてはプルシアンブルー(PB)やモリブデンブルー(MB)を、導電性高分子膜としてはポリアニリン(PAn)やポリメチルピロール(PMP)を用いて二重修飾膜を作成した。また、Co、Fe、NiなどのニトロソR塩やタイロン錯体を修飾膜上の固定した。実験には、種々の電気化学的測定法、FT-IR法、SEM法、STM法などを適用した。3.種々の修飾膜電極を用いて長時間電解後の還元生成物の同定と定量を行った。生成物と収率は修飾膜と固定した金属錯体に依存したが、主なものは乳酸、アセトン。エタノール、アセトアルデヒド、メタノールであった生成物は、-0.2V(SCE)から生成し、収率は-0.6V(SCE)で最高に達した。この電極を用いてC_3化合物が低過電圧で得られたことが注目されるが、これは導電性高分子膜中の疎水的環境で生成するものと考えられる。
教師・生徒のための教育的メンタルヘルスアプローチ

第1期;教師の訓練期(7月-8月)10名の小学校、中学校教師自身に問題と距離を取らせるからだ・イメージ法の体験学習を行った。週1回合計8回実施し、毎回のフィードバックセッションでス-パビジョンをおこなった。その結果9名の教師から「気が楽になった」「積年の問題との距離が取れて大変自由になった」「すっきりした」などの報告があり有効であることがわかった。さらに日常生活でも効果が持続されることがわかった。第2期;教育現場に実践するための準備期(9月-10月)現場で実践するためのマニュアルの作成が行われた。教師達の情報交換の場になり、それぞれ自分の学校、クラスに持ち帰って実践してはまた修整すると言った作業が繰り返された。第1期で体験して気がかりなことと十分距離を取れた教師がやはり自信をもって生徒に実践できる傾向がみられた。第3期;教育現場への展開(11月-1月)開発された手引で帰りの時間、その他の授業時間に実践された。所用時間は20分から30分間であった。週1回から2週間に1回の割合で効果が上がることがわかった。特に小学校5年担当のある女教師が効果を挙げていることがわかった。また集団法、個人法で実施された。第4期;総合的検討(2月-3月)これまでの実践をふまえて本法の効果、実践上の問題、事例の検討などを行い、この方法が児童や生徒、教師自身のメンタルヘルスに効果的なことが確認された。また実際にある教室で実践している場面を録画した。今後組織的に展開していくための戦略も検討された。
酵素の機能発現におけるキャビティーと水和の役割の解明

高圧ストップドフロー分光・蛍光光度計システムを構築し、装置の性能を検証した結果、吸光度測定は十分に可能であったが、タンパク質内在性のトリプトファンによる蛍光測定はできなかった。本装置を用いて大腸菌ジヒドロ葉酸還元酵素(ecDHFR)の野生型とD27E変異体、および、深海微生物Moritella profunda DHFR(mpDHFR)の酵素化学的パラメーターの圧力依存性を測定した。その結果、ecDHFR野生型と比較してecDHFR D27E変異体とmpDHFRではKmの圧力依存性が小さく、活性部位周辺の溶媒への露出に伴う水和量の増加がDHFRの深海への適応に重要であることが示唆された。本年度は高圧ストップドフロー装置を用いて、大腸菌や深海微生物Shewanella violacea由来ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)の酵素反応を様々な圧力下で測定するとともに、本研究に関連して報文3報、口頭発表7件、ポスター発表3件の成果発表を行った。本年度は高圧ストップドフロー装置の製作と性能検証を主として行うとともに、本研究に関連して報文1報、口頭発表5件の成果発表を行った。製作した高圧ストップドフロー装置は200 MPaまで加圧可能で、CCD分光器を用いて加圧下で200600nmの吸収および蛍光スペクトルを時間分解能1msecで測定可能である。また、装置の不感時間は3msecであった。本装置を用いた実験成果はまだ得られていないが、本研究に至るまでの研究の成果として、雑誌「高圧力の科学と技術」に「タンパク質の構造安定性と機能における水和の役割ー深海微生物由来酵素の研究からわかることー」と題した報文を公表した。また、日本生物物理学会第4回中国四国支部大会にて、「ジヒドロ葉酸還元酵素42位変異体の酵素機能に対する塩の効果」と題した発表を行った。同部位の変異体は本研究で用いるD27E変異体と同様に、野生型と比較すると基質結合部位が開いた構造をとっており、その機能解析は本研究を推進する上で大いに参考になる。さらに、7th International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnologyにおいて、Thermodynamic and functional characters of deep-sea enzymes」と題した発表を行い、海外の研究者とも情報交換を行った。2012年11月の特殊環境微生物セミナーでは、深海微生物や高度好塩細菌由来ジヒドロ葉酸還元酵素に関する研究成果や、圧力を用いて測定する物性の1つである等温圧縮率の測定に関する研究成果など3つの発表を行うとともに、イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素を用いて本研究と同様の研究を行っている、海洋研究開発機構の加藤千秋博士と情報交換を行った。本研究は、高圧ストップドフロー分光・蛍光測定により、大腸菌由来ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)の野生型とD27E変異体、および、深海微生物Moritella profunda由来DHFR(mpDHFR)の酵素反応の各素過程を測定して、その反応速度の圧力依存性から活性化体積を算出し、得られた活性化体積から各素過程における基底状態と遷移状態間のキャビティーと水和量の変化を検討してDHFRの酵素反応におけるキャビティーと水和の役割を明らかにすることを目的としてきた。本研究により高圧ストップドフロー装置の基本的な部分は完成し、分光測定は十分に行えるようになったが、酵素に内在するトリプトファンによる蛍光測定はできなかった。改善方法としては、1検出器の感度を上げる、2光源を強力にして光量を上げる、の2つの方法が考えられたが、1の方法では光を各波長ごとに分解する分光器(モノクロメータ)も必要となるため、最終年度の限られた予算では対応できなかった。それゆえ、2の方法を試みたが、やはり検出器の感度が不十分で、蛍光測定ができるようにはならなかった。しかしながら光量を増やしたことにより、分光測定の時間分解能をさらに引き上げられるようになり、将来高感度の検出器を設置することにより、当初の計画よりも高速の反応を追及できるようになった。また、本研究の期間中に、報文8件、図書2件を執筆するとともに、学会発表24件を行うなど、十分な実績を挙げることができたと考えられる。生物学本年度は高圧ストップドフロー装置を用いて、大腸菌や深海微生物Shewanella violacea由来ジヒドロ葉酸還元酵素の酵素反応を様々な圧力下で測定した。Steady-stateの測定では、これまでに通常の加圧光学セルを用いた測定と同様の結果が得られた。一方、蛍光測定を用いた基質や生成物との解離・会合速度の測定は、上手くいかなかった。これは昨年装置の性能検証に用いたフルオレッセインと比較すると、トリプトファンの量子収率が低いこと、励起波長が紫外部になり、光源の光量が著しく低下すること、光ファイバーやバンドパスフィルターの紫外線透過度が低いこと、などにより、CCD検出器で検出できるレベルの蛍光強度が得られなかったことに起因している。

本年度は高圧ストップドフロー装置の製作と性能検証などを行った。本装置は名古屋大学の高木秀夫准教授のご厚意により譲っていただいたものであるが、加圧系および光学系が未整備であったため、これらの整備に必要な高圧ポンプ、光源、分光器、光ファイバー、駆動用エアコンプレッサー、制御用コンピューターなどを購入・設置した。また、蛍光測定用ウィンドウ、バルブ、シール用パッキン類などの不良が見つかったので、これらの交換を行ったが、外国製の装置であるため、部品の納品に2ヶ月もの時間がかかり、当初の予定よりも作業の進行が遅れた。とくにシール用パッキン類に関しては、加圧すると最も劣化している個所から圧力漏れを生じてそれ以上加圧できなくなり、その個所を新品に交換して加圧すると、もう少し高い圧力で2番目に劣化している個所から圧力漏れを生じてそれ以上加圧できなくなる、といった具合で1個所ずつしか不良を確認できなかったので、必要な交換修理を全て行うのに想定以上の時間を要した。その結果、本年度に実施予定であったsteady-stateでの測定は行えなかったので、達成度は「やや遅れている」とした。光量の大きいキセノンランプ光源を購入する。また、検出器として、光電子増倍管を用いることも検討する。これらの改良により、必要な測定を進めていく予定である。装置の構築及び性能検証は終了したため、今後は実施予定の測定を順次行っていく。平成24年度中に実施できなかったsteady-stateでの測定に関しては、平成25年度初めに速やかに実施する。当初の計画通り、試薬等の消耗品、研究討論および成果発表に関する旅費、研究成果発表のための英文校閲費などに使用する。
新型インフルエンザ感染経路特定のためのシミュレーション技術の構築

ウイルスに関する特性データを取り入れることで気流とは異なるウイルスの動きを利用し、インフルエンザ感染ルートの特定を目指した。人の呼吸による影響まで含めた詳細な室内流れを用いて、満員電車内や教室内における空気感染の特定に成功した。また一旦人間が吸い込んだウイルスの振る舞いについても、気管内流体計算により、ウイルスの毒性の違いによる感染の可能性についてまで言及できるレベルにまで到達することが出来た。インフルエンザウイルス特有のパラメータを用いて気流軌道からの補正を行う手法により,空気感染ルート特定のためのシミュレーション技術構築を目指している.準備段階において,飛沫の蒸発と沈降のみをウイルスの運動に加算したが,これだけでも気流との明白な差異が見られた.つまりウイルスの軌跡は気流軌道と一致するというものでは無く,周りの環境により影響を受けやすい繊細なものであることが判明した.本研究ではウイルスの動きを高い精度で捕えるために様々なウイルスのパラメータを付加すると共に,ウイルスの最終到達点である人間への感染までを追う.具体的には室内におけるマクロ的なウイルスの振る舞いと,口鼻から侵入し肺に至るまでの気道内におけるミクロ的な振る舞いを総合的にシミュレーションすることを特徴としている.室内気流計算については,具体的に温度,湿度,飛沫の結合,ウイルス寿命,くしゃみや咳によるウイルス飛散条件,ヒトの呼吸による頭部周辺の気流変化と体内への取り込みを用いての計算を実施している.また気道計算については,現在高精度な形状モデルを構築中であり,最終的にはウイルスの到達位置の特定と,ヒトの抵抗力を考慮した最終的な感染判断までを計算する予定である.これにより感染者の咳やくしゃみにより飛散されたウイルス飛沫が,どのような経路を辿り新たに被感染者に到達し発症に至るまでの高精度なシミュレーションが可能となる.ウイルス学に基づいた種々のパラメータを取り入れた数値流体力学を用いて,インフルエンザウイルスの感染経路の特定を目指している.H25年度までに主に室内環境を対象として,基礎的な計算手法の構築を完成させた.この時点でこれまで一般的とされていた"エア流れ=ウイルスの動き"という考え方は完全に否定されたことになる.H26年度では,ウイルスの振る舞いをより高い精度で取らえる為の施策を実施した.具体的には,人の呼吸による流れそのものへの影響,くしゃみ・咳によるウイルスの拡散の実装である.特にこれらは局所的に大きな流れの変化を与えるものであり,感染メカニズムを解明する上で重要なポイントとなった.また気管内流れについても検討を行った.鼻口から気管支端までのCT画像データを用いてモデルを作成し,ウイルス計算を実施した.左右の鼻孔と流れ込む肺位置との関係や,気道内でのウイルス旋回等新たな知見をえることが出来た.またこれらの計算に係わる高速化技術,並列計算技術,非定常計算による膨大なデータの取り扱い方法についても検討を行った.H27年度には室内と体内の各々の計算について,実用レベルまで精度を向上させると共に,両者の計算を統合させることより,"感染"という視点からよりロバストなシミュレーションを行う.また現段階では電車内(京浜東北線)や教室内(小学校)におけるシミュレーションを実施しており,ウイルスの振る舞いについてはある程度把握できている.今後,具体的措置が提案できるレベルまでの発展を目指す.インフルエンザウイルスに関する特性データを取り入れた計算流体力学にて、そのウイルス感染ルートの特定を目指している。H26年度までに室内環境下におけるマクロ的な流れと人の咳やくしゃみなどによるミクロ的流れ場を同時に計算させ、人ー人感染に対する支配的なエア流れの挙動を捉えた。また気管内流れについてもその準備を行ってきた。H27年度は全ての項目における高精度化を図った。特に人体内流れについては新たに,自然な呼吸運動を再現するための肺モデルを提案・導入した。これにより呼気吸気運動において大多数のウイルスが気管支内にとどまっていること、また口呼吸と鼻呼吸によるウイルスの振る舞いの違いについても計算できることを示した。さらに水分を含むウイルス粒径の違いによるウイルス到達地点の差異を計算可能とするとともに、強毒性ウイルスと弱毒性ウイルスの感染特性に対するシミュレーション技術を実証した。これはウイルス学+流体力学により初めて評価可能な重要な項目であると言える。一方室内環境下におけるシミュレーションについては、これまで計算容量の制限上、簡略した人モデルを採用していたが、計算格子の構成そのものを抜本的に変更し、より詳細な計算に対する可能性を示した。またウイルス粒子そのものの空気抵抗等、実装できるパラメータを増加させた。これらの施策の積み重ねにより、全体の計算精度は飛躍的に向上させることが出来た。室内気流中のウイルスの挙動計算および,気道内におけるウイルスの付着位置特定について,H26年度は各々の計算技術さらなる深化および高精度化を行った.まず室内シミュレーションについては,1計算の非定常化を実施し,個々人間の逐次的な呼吸の影響を取り入れた.2咳による室内気流への影響計算および,1回の咳で排出される約10万個のウイルス全ての軌跡を計算した.3教室内をターゲットとし,室全体のマクロな流れと呼吸によるミクロな流れを同時に計算した.効率化の為,はめ込み格子や並列計算など計算技術の構築も同時に行った.

次に気管内流れについては,肺モデルの完成を当初の予定に挙げていたが,肺の動きによる影響より,ウイルスの付着位置特定の方が重要と判断したため,予定を変更した.結果1高精度な計算モデルを完成,2気道内のウイルス伝播シミュレーションの実施にまで至った.またウイルスの付着条件については,医学的な情報が必要なため,引き続き調査を継続している.以上より,室内流について計画以上の進捗があり,気道内流れについては概ね達成したと言える.流体工学ここまでに概ね計画通りに進んでおり,予定通り最終年度は室内流と気道内流の統合を行い,ウイルス感染シミュレーションのプロトタイプの実装を目指す.室内流については,ある程度の目処がついたが,時間の許す限り人(大学院生)を投入し,さらなる高精度化を進める.具体的には,室内流についても非構造格子化を実施し,より効率的な格子点配置を目指すと共に、気道内流での計算(非構造格子計算)との統合を見据えての実施である.気道内流については,まず付着状況の検討を行い,付着条件を確定させる.また,室内流との接続部である口鼻付近の詳細な計算を予定している.例えばマスクの有無による気流への影響等である.最終的には実用的な流れ場へ適用し,本システムの有用性についての提案を実施していきたい.室内気流中のウイルスの挙動計算および,気道内におけるウイルスの付着位置特定について,H25年度は各々の計算技術の構築を行った.まず室内におけるシミュレーションについては1対流の影響を取り入れる2ウイルス飛沫の初期条件(くしゃみや咳による飛沫)に対する検討の2点を当初の目標と設定していた.前者についてはウイルスに対する対流の影響が非常に小さいことがその後の調査で明らかになったため,計算効率を考慮し優先順位を下げた.一方,人間の呼吸が,人間周り(頭部周り)への気流および気管内への流れへに対して影響が大きいと判断したため,こちらを優先的に行った.人間の呼吸については実験結果より肺活量と呼吸周期を計算に取り入れることに成功した.結果的に当初の予定を上回る進捗となった.またウイルス飛沫の初期条件に対する検討については,当初の予定通り,咳によるウイルス拡散の状況を実験結果を元に計算に取り込むことに成功している.次に気管内におけるシミュレーションについて,本年度の目標は気道形状のモデル化である.まず準備段階で進めてきた構造格子によるモデル形成(格子形成)には限界があり,今回非構造格子による作成へ切り替えた.かなりの労力を有したが,非構造格子(およびその格子上での流れ計算プログラムの作成まで含め)において目途を得た.
半導体の過冷凝固における成長様式

半導体、特にSiの重要性は年々大口径化されるウェーハの作製に見てとれ、現在では16インチ径の単結晶の引き上げが計画されるに至っている。しかしながら大口径化に伴って必要となる設備経費は増加の一途であり、費用対効果の面で疑問視する声も少なくない。この点から、大口径化とは正反対の発想として、1mm^φの球状単結晶の表面に集積回路を形成する試みがなされ、低価格次世代ICとしてマイクロマシン等への応用が検討され始めている。ただし問題はいかにして安価に単結晶を作るかであり、その方法は未だ確立していない。本研究は液滴をそのまま結晶化する技術の確立を目的とし、レーザー照射を併用した電磁浮遊炉による浮遊溶融Siの凝固過程の高分解高速ビデオによる観察から、液滴の過冷度(ΔT)と凝固界面形態の関係を調べた。その結果、0K<ΔT<40K;凝固結晶形態が板状となるregionIA、40K<ΔT<100K;板状結晶に枝分かれが生ずるregionIB、100K<ΔT<200K;規則的に配向したファセットデンドライトを呈するregionII、200K<ΔT;界面形態は不規則なデンドライトとなり凝固組織は微細化した等軸晶となるregionIIIに分けられることを明らかにし、ΔTをIAに制御することにより液滴をそのまま単結晶化できることを実験的に示した。また界面形態の変化を板状結晶の端部の不安定化と捉え、板状結晶からファセットデンドライトへ形態が変化する臨界過冷度が液滴サイズに依存すること、具体的には液滴サイズを小さくすることにより1Aの領域を拡大できる可能性のあることを示した。無容器プロセスは試料に対する汚染源や不均一核生成の優先サイトとなる容器壁がないため、液体を融点よりもはるかに低い温度まで過冷させることが可能であり、大過冷却状態からの非平衡凝固を利用した新たな材料設計を可能とする手段である。特に電磁浮遊は制御が容易であり、浮揚力も大きいことから広く利用されている。しかしながら、対象は金属が中心であり、半導体材料に関しての報告は極めて少ない。代表者はCO_2レーザーの照射を併用した電磁浮遊炉を構成し、Siを試料に過冷度と凝固形態の関係を調べた。その結果、SiはNiといった稠密な金属とは異なり、低過冷度域(0K100K)では薄板状の結晶となり、その板面はステップにおける原子の吸着が成長を律速する特異面{111}から成ること、また中過冷度域(100K210K)ではファセット的なデンドライト形態を呈することが分かった。一方、成長速度と過冷度の関係は古典的なデンドライト成長モデルで良く表されることも明らかになった。一見矛盾するこの二つの結果を合理的に説明するには、板状からファセットデンドライトへの形態変化は、沿面成長から連続成長へといった成長様式の遷移ではなく、板状結晶の端面あるいはファセットデンドライトの先端の形態安定性の問題と考え、中立安定性のクライテリオンに基づいたモデルから、板状結晶の端面は100Kで不安定化しファセットデンドライトに変化すること、また板状結晶の形態が保たれる臨界の過冷度は試料のサイズに依存し、小さいほど大きくなることを理論的に導いた。次年度はこの仮説の検証と板状結晶を種結晶とする単結晶化の実験を試みる。半導体、特にsiの重要性は年々大口径化されるウェーハの作製に見てとれ、現在では16インチ径の単結晶の引き上げが計画されるに至っている。

この点から、大口径化とは正反対の発想として、1mm^ψの球状単結晶の表面に集積回路を形成する試みがなされ、低価格次世代ICとしてマイクロマシン等への応用が検討され始めている。ただし問題はいかにして安価に単結晶を作るかであり、その方法は未だ確立していない。本研究は液滴をそのまま結晶化する技術の確立を目的とし、レーザー照射を併用した電磁浮遊炉による浮遊溶融Siの凝固過程の高分解高速ビデオによる観察から、液滴の過冷度(ΔT)と凝固界面形態の関係を調べた。その結果、OK<ΔT<40K;凝固結晶形態が板状となるregion IA、40K<ΔT<100K;板状結晶に枝分かれが生ずるregion IB、100K<ΔT<200K;規則的に配向したファセットデンドライトを呈するregionII、200K<ΔT;界面形態は不規則なデンドライトとなり凝固組織は微細化した等軸晶となるregionIIIに分けられることを明らかにし、ΔTをIAに制御することにより液滴をそのまま単結晶化できることを実験的に示した。また界面形態の変化を板状結晶の端部の不安定化と捉え、板状結晶からファセットデンドライトへ形態が変化する臨界過冷度が液滴サイズに依存すること、具体的には液滴サイズを小さくすることによりIAの領域を拡大できる可能性のあることを示した。
単純極型作用素に対する完全WKB解析

完全WKB解析における単純極型作用素の問題に取り組み、高階単純極型作用素の分解定理について論じた。特に、係数が全て単純極であるような一番簡単な場合は二階の単純極型作用素と正則係数作用素に分解できることを示し、それを用いて単純極を端点とするStokes曲線での接続係数を決定した。それ以外の場合についても分解して得られる二階の単純極型作用素の決定を行なうなど、特異点における解析の進展に寄与した。数理解析研究所に滞在していたH.Silverstone教授とともにクーロンポテンシャルに対する1次元シュレーディンガー方程式の固有値問題について完全WKB解析の立場からの研究についての討論を行なった.そのような固有値問題については固有値は量子力学の初期の頃に初等的な方法により完全に決定されているものの,WKB法によるその固有値問題の取り扱いには(古くにはLangerが指摘したように)理論的には様々な問題点があり,近年にいたるまで議論され続けてきた.(その難点の主となる理由はWKB解を近似解として考えることにあると考えられる.)この問題について完全WKB解析を用いると,極めて自然に,かつ明快に議論できることがわかった.特に大きいパラメーターを複数の方法で導入して考察した結果,物理的に自然と考えられる方法でも固有値問題を取り扱うことができたが,非物理的と考えられるように大きいパラメーターを方程式に導入しても(こうして得られる方程式は本研究の研究課題である単純極型になる.)やはり固有値問題を取り扱うことができ,その結果正しい固有値を求めることができる.これはWKB解を近似解として取り扱うのではなく,Borel和を用いて解析的に意味付けする完全WKB解析の考えかたが極めて自然であり,またその威力を示す一つの好例となったと考えている.現在この結果についてまとめた論文を準備中である.本年度は完全WKB解析によるパンルベ・ヒエラルキーの解の研究を動機として,主としてバンルベ・ヒエラルキーと退化ガルニエ系の関係を調べた.パンルベ・ヒエラルキーにはI型や34型(〓II-1型),II型,IV型の四種類が知られているが,これらは主として可積分系を源に持つ非線型常微分方程式の系列であり,いずれのタイプのパンルベ・ヒエラルキーもその最初のメンバーはパンルベ方程式になっている.他方,退化ガルニエ系はある二階線形常微分方程式のモノドロミー保存変形を考えることで得られる非線型偏微分方程式系である.各タイプのパンルベ・ヒエラルキーは,それぞれある退化ガルニエ系(これは偏微分方程式系である)を複素直線に制限したものと同値である,というのが主要な結果である.この研究により1.証明の過程で得られたパンルベ・ヒエラルキーと同値な方程式系は,パンルベ・ヒエラルキーのStokes幾何を考察する上でより適した形になっており,その基本的な性質の証明は元々の方程式系の表示を用いるよりも見通しのよいものとなった.2.退化ガルニエ系のハミルトニアンを経由してパンルベ・ヒエラルキーのハミルトニアンが得られる.それは河合隆裕氏-竹井義次氏によるWKB解析の手法を用いたパンルベ・ヒエラルキーの解の性質の研究に用いられてた.等の当該分野の進展が見られた.本年度の研究実績は以下の通りである.1.クーロンポテンシャルを持つ1次元シュレーディンガー方程式に対して定まるVoros係数のBorel変換についてexplicitな表式を導出した.その表式により, Voros係数の解析的な性質が詳しくわかり,それから(ある標準的な方法で正規化された)WKB解のBorel変換についての幾つかの性質(Borel総和可能性など)などを導いた.2.二階のシュレーディンガー方程式でポテンシャルが単純極及び単純な変わり点を持つものを考え,その極と変わり点が合流する過程でのWKB解のBorel変換の特異点の様子を,特に「動かない特異点」におけるalien derivativeなどを詳しく調べた(数理解析研究所の河合隆裕氏,竹井義次氏と東京大学の神本晋吾氏と共同研究であり,現在投稿準備中).この結果には項目1で得られた成果が用いられている.この成果は(項目1と併わせて)本年度の交付申請書で述べた「大域的な性質の研究」に対する一つの結果である.3.単純極型作用素の分解定理,その一つの応用,また,将来の研究のための準備(狭い意味での単純極型作用素の拡張となるLクラスやMクラスの導入とその意味合い)を論文としてまとめた(数理解析研究所プレプリントRIMS-1658,数理解析研究所の河合隆裕氏と竹井義次氏との共同研究で近いうちに投稿する予定).
電位傾斜をもつ三核テニウム集積系の構築と光電荷分離機能の追求

1.5-(4-ピリジル)(py)-10,15,20-トリフェニル(Φ)ポルフィンH2Pを錯体配位子としてもつオキソアセクト架橋ミルテイウムRu3(μ3-O)(μ-CH3COO)6骨格(以下RUで表示)のピラジン(pz)架橋2量体[H2PRU(CO)p2RUpy(NO)]PE6を合成し、電気化学測定から、予期した電位傾斜がRU骨格間に存在することが確認された。H2Pのみが励起される≧650nmで光照射して、NOの光脱離を見出した。けい光分光およびピコ秒分光測定は目下進行中である。
日本の広報【マネージャー】に求められる資質とその涵養方法解明に向けた実証研究

広報担当者が経営機能を担うためには、【テクニシャン】から【マネージャー】への業務シフトが必要である。しかし、どのような資質が【マネージャー】に求められるのか、また、【マネージャー】として必要な知識・スキル・能力はどのようにすれば伸びるのか、これらの点についての日本での議論は皆無である。そこで本研究では、日本の広報界において【マネージャー】に求められる資質と、その資質の育成方法を明らかにする。
枯草菌の光ストレス応答に迫る～光センサー蛋白質YtvAの反応分子機構の解明

枯草菌由来の青色光センサー蛋白質YtvAが機能するメカニズムを分子論的に解明することを目的に、その光反応を調べた。その結果、全長YtvAは溶液中で6量体と2量体間の平衡状態にあり、蛋白質間相互作用が光励起によって変化する様子を時間分解検出した。さらに高塩濃度環境下では平衡が2量体に大きく偏ることも見出し、信号伝達過程に塩濃度の影響があることがわかった(塩ストレス効果)。以上観測された光反応を基に実際の生理活性を評価することも行い、暗回復の速度が生理活性と密接な関係を持つことも明らかにした。枯草菌由来の光センサー蛋白質YtvAの光反応分子機構の解明のため、まずその光センサードメインであるLOVドメインの反応検出を行った。主に用いた手法は過渡回折格子法であり、この手法では蛋白質の拡散係数変化や体積変化を溶液中で時間分解観測できる。解析の結果、LOVドメインは溶液中でダイマー・テトラマーの平衡状態にあり、ダイマーを励起すると他のダイマーと会合してテトラマーを形成し、テトラマーを励起すると解離してダイマーになるという複雑な反応を起こすことを分子レベルで明らかにした。さらにLOVドメインのC末端領域を含んだコンストラクト(LOV-linker)では、Iinker領域のヘリックス構造の動きが観測された。この構造変化はCD測定などでは検出されなかったことから、ヘリックスが壊れるような反応では無く、おそらく回転するような反応であると予想される。こうした回転運動がドメイン間相互作用を変えてシグナル伝達を達成すると考えられる。YtvAは枯草菌の光ストレス応答に重要な蛋白質であり、先行研究によると塩濃度が高い条件ではその感度が上昇するという報告がある(塩ストレス応答)。この応答を分子レベルで議論するために、様々な塩濃度条件下での測定も行った。その結果、塩濃度が高い条件ではダイマー構造が安定化される様子が観測され、こうした会合状態に対する塩効果がYtvAの光感度を調節していると考えられる。また全長YtvAの光反応測定も始めており、その信号伝達に重要と考えられているGTPとの相互作用検出も行ったが、GTPとは結合せず蛍光標識したBODIPY-GTPとの相互作用のみが観測された。このことからBODIPYの蛍光観測による先行研究で報告されていたGTP結合機能はBODIPY領域との非特異的な相互作用であるという確信を得た。生命活動の維持において環境ストレスに対する応答は重要であり、遺伝子発現のオンオフ調節がその基本的なメカニズムになっている。土壌細菌である枯草菌は、すでに全ゲノム解析がなされており、シグマ因子と呼ばれる転写因子群が環境応答に重要であることがわかっていたが、その制御機構は謎に包まれていた。そこで我々は、光ストレス応答を制御する青色光センサータンパク質YtvAを取り上げ、光情報をどのように認識し下流へ伝達するのかを分子レベルで解明することを目指した。具体的には、光受容を担うLOVドメインや活性部位であるSTASドメイン、これらをつなぐlinkerドメインの構造変化を過渡回折格子法を用いて時間分解検出した。その結果、LOVドメインが光依存的に会合・解離する過程を捉えることに成功し、ドメイン間相互作用の重要性を明らかにした。またlinkerドメインのヘリックス構造が光励起により回転する様子も時間分解検出し、これはSTASドメインへの光情報伝達を担う反応であると考えられる。全長蛋白質は溶液中で6量体と2量体の平衡状態にあり、6量体内部では蛋白質間の相互作用変化が光誘起されることも見出した。実際の生体内でもストレス受容蛋白質は複合体を形成することがわかっているため、観測された多量体形成はYtvAが複合体に組み込まれて機能することを示唆しているのだろう。さらに高塩濃度環境下では平衡が2量体に大きく偏ることも見出し、信号伝達過程に塩濃度の影響があることがわかった。実際に塩ストレス存在下では光ストレス応答が増幅されることが生理学的実験により報告されているため、平衡定数の塩濃度依存性がその要因であると考えている。当初の計画では、23年度中にYtvA全長試料の測定まで終わらせる予定であったが、現在LOV、LOV-linker試料の解析が終わった段階で全長蛋白質の反応ダイナミクス解明には至っていない。しかし、YtvAがGTP結合蛋白質ではなかったという確認や、塩ストレスに対する応答を捉えたという点では当初の計画より進んでいるため、全体としてはおおむね順調に進展していると評価する。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後はまず全長蛋白質YtvAの反応機構の解明を行う。さらに塩濃度を振った実験を行い、全長蛋白質でも明確な塩効果が観測されるかを確認する。

また平成23年度までの研究によりYtvAがGTP結合蛋白質ではないということがわかったが、本年度ではYtvAの信号伝達先を明らかにする。特にストレス応答機構の初期段階に存在するRsbRA蛋白質との相互作用に注目した実験を行う。その後、UV光を用いた光誘起逆反応を捉え、これら分子レベルでの反応が持つ生理的意味の検証を行う。24年度が最終年度であるため、記入しない。
幹線鉄道における実現すべき速度水準と技術選択、公的投資水準に関する研究

本研究では、全国の鉄道各線区においてどのような速度水準を達成することが社会経済的に、あるいは企業利潤的に望ましいのか、また、それをどのような技術組み合わせによって実現することが望ましいのかについて考察を行った。そのためにまず、各鉄道線区においてある技術組み合わせによって実現される所要時間とその際のコスト(初期コストとランニングコスト)と便益、収入額を算出するシステムである幹線鉄道高速化モデルを構築した。技術については車両技術とインフラ技術の双方の組み合わせで表現し、それぞれ代表的な水準をいくつか用意した。車両技術に関しては、一部実現途上にある技術についても取り込んだ。また、需要算出に当たって新たに全国の幹線交通の機関分担モデルを開発し、高い再現性を得た。以上の結果、幹線鉄道高速化モデルについては実用可能な精度が得られた。次に幹線鉄道高速化モデルを実際のわが国の幹線鉄道網に適用を試みた。本研究では、各社間の調整は可能と仮定し鉄道会社全体の利潤最大化をはかるケースと、利用者便益最大化を図るケースの2つの場合について、それぞれの実現速度、選択技術、鉄道各線区のフローを求め、比較分析を行った。その結果、各線区において、期待通りの出力が得られ、本モデルが達成速度の絶対値まで正確に当てている水準にあるとは言えないものの、整備の優先順位等については記述可能なレベルに達していることが確かめられた。今後のサブモデルの改良によって実用化が期待されることがわかった。さらに、現在予定されている幹線交通機関の整備が完成したときの状況を想定して同様の算定を行い、システムが様々な変化に対応して試算可能であることを確かめた。鉄道の速度、対象ODの距離、対抗交通手段の条件に応じて達成される鉄道の輸送シェアを出力する(1)輸送マーケットサブモデル、線区の曲線の大きさと位置、分岐器の位置等を入力として、達成速度及び利用技術に対応する必要な地上設備関係コストを出力する(2)線区線形条件サブモデル、地上設備水準(線路、分岐器等のレベルと線形条件)、車両水準の組み合わせに応じて当該線区で達成可能な速度水準(加減速度、最高速度、曲線通過速度)を出力する(3)技術速度サブモデル、地上設備水準、需要水準を与えた時、達成する速度に対して費用を最小化する技術要素(地上設備水準の改良と車両水準の改良)の組み合わせを出力する(4)最小コスト技術選択サブモデルの4つのサブモデルを構築し、実証データを用いてモデルの推定を行った。各サブモデルでの再現性は十分満足のいくものとなったが、各サブモデルを統合したモデルの整合性は来年度チェックする予定である。

今後のサブモデルの改良によって実用化が期待されることがわかった。さらに、現在予定されている幹線交通機関の整備が完成したときの状況を想定して同様の算定を行い、システムが様々な変化に対応して試算可能であることを確かめた。
乱流予混合火炎の局所的な反応帯の近傍における乱れの減衰

小さなスケールの強い乱れの場合の乱流予混合火炎では、乱れによる新たな輸送機構が分子輸送機構に加わるために、局所的な反応帯の構造は層流予混合火炎の構造とは異なると考えられてきた。ところが、最近の研究で、小さなスケールの強い乱れの場合でも、局所的な反応帯の構造は層流予混合火炎の構造と同様であるとの、従来の学説を疑問視する報告が行われた。これは、小さなスケールの乱れが局所的な反応帯に存在しないか、あるいは、小さなスケールの乱れが局所的な反応帯の内部構造を乱し得ないかのいずれかであるためと考えられる。そこで本研究では、レーザ流速計と静電探針を組み合わせて使用する事により、乱流予混合火炎の局所的な反応帯における乱れの諸特性を明らかにすることを目的とした。レーザ流速計と静電探針との同時計測を行うことにより、イオン電流波形から、レーザ流速計の計測点が未燃焼混合気流中あるいは燃焼ガス流中に存在するのかを判別することが出来る。これにより、局所的な反応帯における速度変動を分離して計測することが出来る。このような手法により、未燃焼混合気流中の乱れのコルモゴロフのスケールが層流予混合火炎の厚さより小さい乱流場に形成される予混合火炎の局所的な反応帯における乱れのコルモゴロフのスケールを計測した。その結果、未燃焼混合気流中に存在した小さなスケールの乱れは局所的な反応帯には存在しないことが明らかになった。小さなスケールの強い乱れの場合の乱流予混合火災では、乱れによる新しい輸送機構が分子輸送機構に加わるために、局所的な反応帯の構造は層流予混合火災の構造とは異なると考えられてきた。ところが、最近の研究で、小さなスケールの強い乱れの場合でも、局所的な反応帯の構造は層流予混合火災の構造と同様であるとの、従来の学説を疑問視する報告が行われた。これは、小さなスケールの乱れが局所的な反応帯に存在しないか、小さなスケールの乱れが局所的な反応帯の内部構造を乱し得ないかのいずれかであるためと考えられる。そこで、本研究では、レーザ流速計と静電探針の同時計測により、乱流予混合火災の局所的な反応帯における乱れの諸特性を明らかにする事を目的とした。レーザ流速計と静電探針との同時計測を行う事により、イオン電流波形から、レーザ流速計の測定点が未燃焼混合気中あるいは燃焼ガス中に存在するのかを判別する事が出来る。これにより、局所的な反応帯における速度変動を分離して計測する事ができる。平成7年度は、レーザ流速計と静電探針との同時計測により、局所的な反応帯における速度変動を記録することが可能になった。さらに、レーザ流速計により記録された速度変動から、乱れのコルモゴロフのスケールを測定するための計算機プログラムを開発した。平成8年度は、上記の実験手法を用いて、未燃焼混合気流中の乱れのコルモゴロフのスケールが層流予混合火災の厚さより小さい流れ場に形成される乱流予混合火災の局所的な反応帯における乱れの諸特性を明らかにする。

レーザ流速計と静電探針との同時計測を行うことにより、イオン電流波形から、レーザ流速計の計測点が未燃焼混合気流中あるいは燃焼ガス流中に存在するのかを判別することが出来る。これにより、局所的な反応帯における速度変動を分離して計測することが出来る。このような手法により、未燃焼混合気流中の乱れのコルモゴロフのスケールが層流予混合火炎の厚さより小さい乱流場に形成される予混合火炎の局所的な反応帯における乱れのコルモゴロフのスケールを計測した。その結果、未燃焼混合気流中に存在した小さなスケールの乱れは局所的な反応帯には存在しないことが明らかになった。