hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
在日留学生を対象とした異文化間食育の開発－健康教育と異文化間教育の学際的融合

成果は国内学会と国際学会で発表し、一部を論考にまとめている。健康心理学在日留学生対象の調査範囲を拡大し、各地から滞日する者の食について、その困難と対処、社会生活や文化受容との関わりの検討を進める。対比的集団を増やしながら、異文化滞在者の食に関する資料も充実させていく。そして以下の研究上の問いの答えを探っていく。1環境移行はどのような食ギャップに出会い、滞在者はどのような困難を抱え対処を行い、どのように食を再構成していくのか。2異文化滞在を食の困難体験のみならず、健康教育的な意義のある体験にするには、何が必要か。3環境移行者の支援策としての健康教育に、食を組み込むための枠組みと構成要素は何か。以上を総括して、国際的流動性の高まる時代における新たな健康教育のかたちとして、異文化間食育の提案に結びつけたい。調査の実施によって、新たなデータが得られており、実証的解明が進んでいる。資料の収集によって、理論的検討や研究史的な情報収集が進み、研究の位置づけの明確化と方向に対する手がかりの蓄積が進んだ。さらに調査の範囲と例数を拡大していき、対象者のバリエーションを増やして実証的解明を進める。さらに学際的な情報収集を行い、健康心理学の範疇を超えて、隣接領域の知見を取り入れながら総合的理論化に向けて進んでいく。
光電子分光による電極界面の局所環境計測: 溶媒和したレドックス活性種の電子状態評価

近年、より高性能な電極触媒の開発といった観点から、溶液-電極界面の精密な電子状態評価が注目されている。本研究では、最も単純なレドックス活性種であるフェロセン誘導体と真空中でも揮発しないイオン液体からなる試料を作製し精密な光電子分光測定を行うことで、電極界面の局所環境に応じた電子状態計測を行った。イオン液体担持法の最適化と新規フェロセン誘導体の合成等により、電極界面における溶媒和したレドックス活性種の電子状態を明らかにした。近年、電気化学環境下における原子・分子の局所環境を明らかにし、生体内の電子移動反応と同レベルで精密設計された機能デバイスの構築が注目されている。例えば色素増感太陽電池では、半導体/色素/電解質という複雑な界面において0.1 eVレベルの精密なエネルギー準位接続が求められているが、色素のエネルギーとしてHOMO準位と酸化還元電位が曖昧に用いられているため、これらを包括できる実験的・理論的枠組みの構築が必要不可欠となっている。本研究では、金属/レドックス活性種/電解質界面を構築し、HOMO準位と酸化還元電位の相関関係を明らかにすることで、デバイス設計の新たな指針を構築することを目的とした。具体的な実験としては、フェロセン誘導体自己組織化単分子膜の上に電解質としてイオン液体薄膜を作製し、擬似的な電極界面を構築した。光電子分光によるHOMO準位の測定から、イオン液体の担持によってフェロセン誘導体のHOMO準位が0.3 eVも低束縛エネルギー側にシフトすることを見出した。これにより、レドックス活性種と溶媒やイオンとの相互作用が本質的に重要であることが強く示唆された。さらに、HOMO準位を意図的に変化させるためオクタメチルフェロセン誘導体を新規に合成して同様の実験を行ったところ、イオン液体を担持させるだけでオクタメチルフェロセン誘導体が酸化されるという興味深い結果が得られた。光電子分光測定と電気化学測定の結果を慎重に比較検討したところ、フェロセン誘導体SAMの酸化還元反応において、局所構造の違いを反映して異なる分子軌道が電子移動に関与していることが強く示唆された。この結果は、今後の電極デバイス開発の設計において積極的に利用すべき重要なファクターであると考えられる。近年、精密に設計された効率的な電池の開発といった観点から、溶液/電極界面の分子レベルの理解が急務となっている。申請者は、電気化学環境下における原子・分子の局所環境を明らかにし、生体内の電子移動反応と同レベルで精密設計された機能デバイスの構築を目指している。例えば色素増感太陽電池では、電解質/色素/半導体という複雑な界面において精密なエネルギー準位接続が求められているが、色素のエネルギーとしてHOMO準位と酸化還元電位が曖昧に用いられているため、これらを包括できる実験的・理論的枠組みの構築が必要不可欠となっている。本研究では、真空中で電解質/レドックス活性種/金属界面を構築し、光電子分光を用いて0.1 eV以下の精度でHOMO準位と酸化還元電位の相関関係を明らかにする。本研究の特色は、溶媒和したレドックス活性種の電子状態を評価することで、電極上での酸化還元反応の本質を明らかにする点にある。平成23年度は、電子移動反応のモデルとして用いられるRedox活性分子(フェロセン)で修飾された電極と、極めて蒸気圧が低いイオン液体を用いることで、測定に最適な試料を作製し実際に光電子分光測定を行った。フェロセン誘導体自己組織化単分子膜(SAM)にスピンコート法でイオン液体(BMIM-TFSI)を吸着させ、原子間力顕微鏡で膜構造を評価した。膜作製法を工夫することで、光電子分光測定に最適な膜厚を有するイオン液体/フェロセンSAM/金電極系を準備することに成功した。作製した試料の光電子分光測定を行い、HOMO由来のピーク位置から、フェロセン骨格周辺の局所構造を推測することに成功した。三種類のフェロセン誘導体を用いて比較検討することで酸化還元電位とHOMO準位の間に相関関係があることを明らかにした。当初、精密なイオン液体薄膜作製法の確立が律速になると予想していたが、スピンコート法を用いることで比較的容易に目的の試料を作製することに成功した。そのため、実際に光電子分光測定を開始する時期が大幅に前倒しすることができた。さらに、当初平成24年度に予定していた新規分子の合成についてもほぼ完了することができた。研究実施計画に基づき、今後も光電子分光測定を行う。研究実施計画では、HOMO準位と酸化還元電位の相関が得られた場合と得られなかった場合の二通りを考えていたが、上で述べた結果から前者に沿って研究を行う。特に、イオン液体の陰イオンを変えた場合、フェロセン誘導体のアルキル鎖長を変えた場合の実験を重点的に行う。また、これらの実験と並行して量子化学計算を行い、実験結果のサポートを行っていく予定である。また、イオン液体薄膜作製法の確立が予想以上に速やかに完了したため、平成23年度は研究費の使用額が予定を下回った。

そこで平成24年度は、本来想定していなかった実験にも積極的に取り組んでいく予定である。前年度に引き続き、フェロセン誘導体SAMの作製のための金基板が1年あたり100枚程度必要となる。また、原子間力顕微鏡測定用カンチレバーと様々なチオール誘導体及びイオン液体は、本研究で一貫して使用する。旅費として、国内学会2回、国際学会1回、他に研究打合わせを想定している。その他は、論文投稿料、英文校閲費等である。
黒糖の製造技術の改善に関する基礎的研究

1.含蜜糖工場の問題点:沖縄県内の粟国村農協製糖工場、宮古製糖(株)多良間工場、小浜糖業(株)、波照間製糖(株)、西表糖業(株)、与那国町農協製糖工場と福岡県内のJAあさくら農協三奈木支所製糖場の黒糖製造工程を調査した。真空濃縮缶を用いた工場は最終の成形冷却工程以外は自動化されている。しかし、成形冷却工程は一部の工場で自動化が試みられているものの落下菌による汚染防止策がとられていない。食品の安全性の観点からも黒糖の噴霧乾燥は安全な製造方法である。2.黒糖汁および甘蔗汁の噴霧乾燥:黒糖の水溶液、甘蔗汁のいずれからも噴霧乾燥によって白色粉末状の生成物を得ることが出来た。甘蔗汁の場合、入り口空気温度150°C、空気流量0.4m^3、噴霧空気圧0.1MPa、甘蔗汁流量2.5g/min以下、排気湿度10%RHで固形分回収率約65%であった。入り口空気温度140°Cでは同条件で固形分回収率約54%であった。雰囲気の湿度が生成物の性状に影響するた研究期間には最適運転条件を見いだすまでには至らなかった。3.包装材の選択:黒糖を用いた長期の包装貯蔵実験から、ハイガスバリアタイプのラミネートフィルム(厚さ74μm)で脱酸素剤を併用した真空包装が有効であった。4.生成物の物性の調査:生成物の量が少ないため粒度分布、含水率等の基本的な調査しかできなかった。今後、生成物の集積を待って各種の分析を行う計画である。1.製糖工場の各操作段階での糖液の物性の把握今年度の沖縄県下の製糖は1月中旬より開始された。そこで、操業中の粟国村農協製糖工場、与那国町農協製糖工場、小浜糖業株式会社を調査した。粟国村製糖工場は直火式の濃縮方式、与那国町農協製糖工場と小浜糖業は濃縮に真空効用缶を用いている。比較的試料採取の容易な粟国村農協製糖工場では搾汁直後の初汁から最終の濃縮までの全ての工程の試料を採取するとともに2段階の濃縮過程の粘度を直接測定できた。その他の工場については現在採取した試料を用いて諸物性を測定している。2.噴霧乾燥機による糖液の乾燥黒糖溶液の噴霧乾燥を試みているが、当初予想していなかった操作上の障害が発生し、現段階では最適運転条件を決定するまでには至っていない。すなわち、圧縮空気の湿度が収率に影響すること、粉流体と管壁との摩擦による静電気の発生、噴霧乾燥した粉体が管壁に固着して正確な収量が得られない、また、送液ポンプの定量運転が困難であることなどの問題があるが、これらは今後操作の改良を行って解決できる見通しである。なお、伊平屋村農協製糖工場製の黒糖を粉砕しこれを、14%の水溶液にして、入口温度140°C、出口温度70°C、噴霧空気圧0.1MPa、空気流量0.4m^3/minで噴霧乾燥した結果、水分1.9%の粉体が得られている。3.黒糖のフィルム包装について30kg詰めの黒糖(多良間産特等)を各層に分離してこれをさらに8等分して、現行の紙ラミネート包装と防湿性の高いプラスチックフィルムと脱酸素剤等を併用して包装して、6ヶ月間の長期貯蔵を行った。その結果、脱酸素剤を用いたプラスチックフィルム真空包装が有効な包装方法であることがわかった。なお、黒糖の水分吸着等温線から黒糖の潮解点は25°C80%RHであった。

1.実用機設計の基礎資料の蓄積:沖縄県におけるサトウキビの収穫期は1月中旬から3月下旬であるため、収穫期間と研究期間に時差がある。そこで、附属農場の計らいで収穫を延期して、4月以降も実験の都度サトウキビを収穫し搾汁して噴霧乾燥を試みた。搾汁後減圧濾過した甘蔗汁を入り口空気温度140°C及び50°C、蔗汁流速0.520g/min、噴霧空気圧0.1MPa、空気流量0.4m^3/minで噴霧乾燥した結果、入り口空気温度140°Cでは蔗汁流速2.g/min以下で排気湿度812%RH、150°Cでは2.5g/min以下、排気湿度10%RH以下で粉状の生成物を得た。回収率は140°Cで約54%、150°Cで約65%であった。運転の習熟に時間がかかること、雰囲気の湿度が生成物の性状に影響することなどから研究期間内には最適の運転条件を見いだすまでには至らなかった。2.包装材料の選択:一回の噴霧乾燥で得られる生成物の量が少ないため、従来法で成形された黒糖を用いて、ハイガスバリヤタイプのラミネートフルム(暑さ74μm)と、シリカゲル、脱酸素剤を併用した包装実験を行った。その結果、脱酸素剤を用いた真空包装が有効な包装法であることがわかった。3.含蜜糖工場の問題点の検討:直火焚き濃縮法の工場と真空濃縮缶を用いた工場を調査した。真空濃縮缶を用いた工場は最終の成形冷却工程以外は自動化されているが、成形工程の自動化は試みられているものの冷却中の落下菌による汚染を防止する方策はとられていない。この面から甘蔗汁の噴霧乾燥は安全な製造法と考えられる。4.生成物の物性の調査:生成物の量が少ないため粒度分布、含水率等の基本的な調査しか出来なかった。今後生成物の集積を待って各種の分析を行う計画である。
協力ゲームにおける提携形成と利得分配の実験と新しい理論構築

本研究の研究課題は(1)提携形成と(2)利得分配に分かれるが、(1)の理論的研究については、従来の全体提携が常に形成されるという前提を取り除き、プレイヤーの間の交渉により、どのような提携構造が定まるかを考察する。さらに、(2)についても、その提携構造において、プレイヤー間の交渉により定まる利得分配を理論的に考察する。このとき、その研究における大きな特徴は、他の提携を形成した際に生ずる利得分配の予測の多様性である。その点を考慮に入れた新しいモデル構築が本研究の特色である。実験研究においては、(1)と(2)の問題を実験参加者の行動により分析する実験計画を構築し、同時並行で、研究を進めている。2018年度は、定まったデザインの下での(1)と(2)の実験を多数行った。現在その結果から、人々の行動パターンを抽出する分析を進めている。多くの実験結果から、人々のコミュケーション可能性の存在が協力の形成に重要であることが観察された。これは従来の理論的見解を裏付ける物である。そこで、どのような情報、コミュニケーションが重要であるかを特定するような実験の枠組みを考察して、新たな実験計画を立て、実験を実施した。現在、その結果の分析中である。このほか(1)と(2)の課題について、実験班が合同して、より基礎的な枠組みでの2人協力実験を考案し、多数の実験を実施した。この結果も、現在分析中である。理論的な展開では、協力ゲームの代表的な解であるシャープレイ値の新しい公理的特徴付けに成功し、その研究成果が査読付き国際学術誌への掲載が決定された。それと同時に、新たな展開が発見され、その研究も進んでいる。理論研究については、協力ゲームの新しい理論研究が進展し、その研究についての論文を出版することができた。この研究は、さらに発展の可能性があり、理論班において研究を継続している。実験研究については、まず、実験の成果についていくつかの大学のセミナーや学会で報告をし意見を頂いた。また、提携形成実験班・利得分配実験班のメンバーが合同して、新しい実験計画が完成し、協力してパイロット実験を行うことができた。このように、2018年度に実施した実験の成果については、様々な分野の研究者から興味を持たれ、多くのワークショップに招聘され、また、国際学会でも報告を行った。なお、このテーマについて、招聘講演者としても報告を行った。(1)と(2)の実験班が協力した新しい枠組みでの2人交渉実験についても、研究計画がまとまり、パイロット実験ならびに、本実験を実施することができた。現在、実験データを分析中である。2019年度は、研究代表者が在外研究期間となるが、その間に、オランダ、ドイツ、韓国の海外の研究協力者との理論的共同研究を進める。なお、理論班研究者とも、スカイプなどを通じて随時連絡を取る。また、実験については、2つの実験班メンバーとスカイプなどを通じて議論を継続し、早稲田大学で行う大規模実験実施時には、日本に一時帰国する予定である。実験班のメンバーの一人Veszteg教授は在外研究でバルセロナに滞在中であるが、研究代表者はバルセロナに訪問し、研究の進展について議論を行う予定である。このようにして、実験研究も継続する。また、海外の様々な訪問先で、関連実験のアイディアを交換し、新しい実験計画を立てる予定である。

このように、2018年度に実施した実験の成果については、様々な分野の研究者から興味を持たれ、多くのワークショップに招聘され、また、国際学会でも報告を行った。なお、このテーマについて、招聘講演者としても報告を行った。(1)と(2)の実験班が協力した新しい枠組みでの2人交渉実験についても、研究計画がまとまり、パイロット実験ならびに、本実験を実施することができた。現在、実験データを分析中である。本研究の研究課題は(1)提携形成と(2)利得分配に分かれるが、(1)の理論的研究については、従来の全体提携が常に形成されるという前提を取り除き、プレイヤーの間の交渉により、どのような提携構造が定まるかを考察する。さらに、(2)についても、その提携構造において、プレイヤー間の交渉により定まる利得分配を理論的に考察する。このとき、その研究における大きな特徴は、他の提携を形成した際に生ずる利得分配の予測の多様性である。その点を考慮に入れた新しいモデル構築が本研究の特色である。実験研究においては、(1)と(2)の問題を実験参加者の行動により分析する実験計画を構築し、同時並行で、研究を進めている。2018年度は、2017年度の終わりに発見された新理論に基づき、定まったデザインの下での(1)と(2)の実験を多数行った。現在その結果から、人々の行動パターンを抽出する分析を進めている。多くの実験結果から、人々のコミュケーション可能性の存在が協力の形成に重要であることが観察された。これは従来の理論的見解を裏付ける物である。そこで、どのような情報、コミュニケーションが重要であるかを特定するような実験の枠組みを考察して、新たな実験計画を立て、実験を実施した。現在、その結果の分析中である。このほか(1)と(2)の課題について、実験班が合同して、より基礎的な枠組みでの2人協力実験を考案し、多数の実験を実施した。この結果も、現在分析中である。理論的な展開では、協力ゲームの代表的な解であるシャープレイ値の新理論に基づく新しい公理的特徴付けに成功し、その研究成果が査読付き国際学術誌への掲載が決定された。それと同時に、新たな展開が発見され、その研究も進んでいる。2017年度の新理論発見による遅れを取り戻すべく、研究に励んだ結果、下記のような大きな進展をすることができた。理論研究については、新理論に基づく協力ゲームの新しい理論研究が進展し、その研究についての論文を出版することができた。この研究は、さらに発展の可能性があり、理論班において研究を継続している。実験研究については、まず、新理論に基づく実験の成果についていくつかの大学のセミナーや学会で報告をし意見を頂いた。また、提携形成実験班・利得分配実験班のメンバーが合同して、新しい実験計画が完成し、協力してパイロット実験を行うことができた。
クリエイティブ産業の高度職業専門人材育成のためのケース教材の研究開発

本研究は,建築や都市デザインといった複合的課題を抱える領域において、総合的視野と高度な知識・技術,そして創造性を併せ持った人材育成に向けたケース教材の開発を目的とし、(1)都市開発の先進事例であり教育効果の高い理想的事例の選定によるケース教材開発、(2)教育界・産業界双方のニーズに応える教材の活用方法、(3)研究と教育双方の質を上げる好循環による教育モデル、の可能性を高めることにつながった。研究2年目にあたる本年度は、研究計画書で実施予定とした15の項目について、特に「5ケース活用効果の検証」およびあらたに追加した「6ケース教材の公開」を重点を置いて作業を進めた。5研究代表者および分担者による学内でのケース教材の活用である。試作段階のケースを非公開のミニケースとして、既存の公開ケース教材と併用した。対象としたのは、経営学系、社会学系、プレテーション系、建築・都市系の理論系科目であり、留学生向けの英語による講義科目も含まれる。各科目における評価の対象を、正解か否かではなく、理論や知識、経験などを総動員して解を見つけるまでの過程とし、その評価を数値化することで、「教え授けられる」から、「自ら学び考える」という学びのパラダイムシフトを起こすことができた。また、外部からの批判を受けることがほとんどない授業という閉鎖的空間に対し、学生の変化は教員を動かす大きな力となることが実証された。さらに、「少人数=効果的」という既成概念を覆し、多様な意見の飛び交う刺激にあふれる場所としての授業空間を創出することを目指し、かなりの程度、達成できた。6教材の公開に向けた作業である。国内での2大ケース出版機関での刊行も最終目標としているが、本年度は、分担研究者が、米国のケース教育でリーダー的存在である大学との共同研究を実施していたため、その環境を活かして、英語でケース教材を開発し、当該米国大学デザイン大学院でのWEB公開の準備も並行して進めた。代表研究者が現地大学に赴き、ケース先進国である米国で、建築・都市デザインやプロダクトデザイン分野で有効とされる教育用ケースに関する聞き取りをするとともに作成中のケースに関する指導を受けた。このように、ケース教材の開発、米国での公開準備、試験的活用を同時に実施したことで、世界水準での教材開発を効率的に進めることができた。研究計画書で実施予定だった海外研究機関およびケース対象地区での調査を、当該年度(アジア)と翌年度(米国)の計画を入れ替えて、まずは米国ハーバード大学・コロンビア大学の経営大学院・デザイン大学院等を中心とした専門職大学院においてケース開発・活用の研究調査を実施した。その理由として、対象地区であった米国東部のハイライン地区の開発の進捗が速く、また周辺地区への経済効果も目覚しいため、25年度からでは、時期的に遅いと判断し米国を優先させたためである。同時に調査の過程で、同じく東部のネイビーヤード地区にも着目し、ケース対象とした。本研究は人や環境に関わる建築・都市・ランドスケープなどの分野において、高度化・複雑化するデザインをマネジメントできる高度職業専門人材育成が大学教育に求められている実情を背景に、総合的視野と高度な知識・技術,創造性を併せ持った人材育成に効果の高いケース教材の開発を主たる目的としている。その際に、ケース教材として取り上げる事例の選定は、その教材の質を左右する重要な要因である。今回、早い段階で、上記2つの対象プロジェクトを選定できたことは、今後の研究の成否に大きく貢献することになるはずだが、その理由として、ともに大型開発プロジェクトが抱える多様な課題を持ち、それらが国を越えて共有できるものであり、ひとつの事例から異なった科目に対応できるケース教材が複数開発できると期待されるからだ。また、両プロジェクトは、世間からも高い評価を受け注目されているが、現在も進化しており、今後も新たな課題や影響が予想される。研究期間の3年間で普遍的なものから特殊なものまで多くの課題を提供できると考える。また、ケース教育で世界トップクラスのハーバード・コロンビア両大学の専門家の協力を得ることで、日本のケース教材に厚みを加える内容へと高めて行くことが期待される。本年度は最終年度となる予定であったが、調査研究の過程で採用した教材対象事業である「High Line Park」に関して、影響力や知名度、開発状況などが、予想を遥かに超えるものとなったことで、その調査研究範囲を拡大せざるを得なかった。かなりの注目を集めていた事業であったとはいえ、文化・経済・景観などに与えるここまでの影響力の大きさは期待以上のものとなった。その結果、本年度に予定していたアジアの専門職大学院での資料収集を延期し、研究期間を1年間延長、前回調査から大きな変化を遂げた事業の追加調査と資料収集に注力した。注目度の高まりに伴い、各種文献数も増え、一部邦訳版も入手できるようになったことで時系列データの収集・蓄積が可能となった。一方で、その発展拡大に伴い、大都市のなかの持続可能型の成功事例として扱ってきたこの地区の周辺では従来のスクラップ&ビルト型の開発が勢いを増してきたという皮肉な現象も起き、都市開発・再生の持つ根源的な課題を考慮する必要性も出てきた。もうひとつの対象地域である「Navy Yard」については開発の進捗が緩やかなため、近隣の再開発地区「Rose Kennedy Greenway」を対象に加えることで、都市インフラを解体・転換・再生し、文化・経済面での付加価値を創出する事業の比較研究へと発展させている。こうした海外対象事業の調査と合わせ、研究分担者を中心に、国内の「都市に埋め込まれたアートインフラ」についての調査など都市再生に関する多様なアプローチ、さらに、国内外の対象地域を貫く「Sustainable Community Development」を中心テーマとして英語による事例研究にまとめている。

本調査研究を通して得られた新たな視点に基づき、これまでに執筆した事例研究も大幅に加筆修正し、公表に向け内容の精度を高めている。当初平成24年度から3年をかけて、ケース教材の調査分析と並行して、米国と韓国の都市開発先進事例のなかでも特に複合的知識や技術を必要とする地区を調査する予定であった。その過程で、開発の成功例としてもケース教材の対象としても理想的な開発事例である米国ニューヨークのハイラインに着目し調査対象に加えることとした。そのため期間を1年延長し、平成2427年度にわたる4年間の事業とした。ハイラインは現在も開発が進み、その認知度も日増しに高まっているため、複数回の調査・撮影・観測を実施した。この事例が提議する課題の範囲や種類は極めて多様でありながら、全体としてその課題をクリアしながら成功につなげている稀有な開発事例である。本研究で得られた基礎調査データを活用し、平成27年度から新たな科研費研究として横断的ケーに教材開発へと発展させる計画につなげることができた。本研究の目的は建築・都市領域を中心にデザインやクリエイティビティを核とする教育において、実務現場におけるデザインの過程で起こる様々な課題に対する解決能力を涵養する教育方法や教材の整備である。ハイラインをはじめとする事例調査の過程で抽出できたデザインの決定プロセスで遭遇する様々な課題は、授業のなかでデザインマネジメント教育の教材としても取り入れられ、ひとつの事例を通して、調査ー>課題抽出ー>授業での分析ー>教材化という流れを確立することができた。デザインの真の目的を設定し、人材や技術を融合させるマネジメント能力を備えた人材が必要とされる今日、調査研究と授業への活用を繰り返しながら、教材を完成させて行く方法は研究・教育両面で実績を積んでいかなくてはならない教員にとっても理想的なものとなった。本研究は,建築や都市デザインといった複合的課題を抱える領域において、総合的視野と高度な知識・技術,そして創造性を併せ持った人材育成に向けたケース教材の開発を目的とし、(1)都市開発の先進事例であり教育効果の高い理想的事例の選定によるケース教材開発、(2)教育界・産業界双方のニーズに応える教材の活用方法、(3)研究と教育双方の質を上げる好循環による教育モデル、の可能性を高めることにつながった。「研究実績の概要」で記述した通り、一部対象事例が予想を遥かに上回る影響力を持つ事業として発展し続けていることから、必要資料や写真の質・量とも増え、調査内容および方法の見直しが必要となった。そのため、事例研究、ケース教材としての執筆作業が予定より遅れている。研究期間の1年延長を申請し、ケース教材および事例研究の執筆、公表作業を完了することとした。都市計画・教育工学最終年度(4年目)となる平成27年度については、対象事例の調査資料に基づく事例研究の執筆作業、同じく英語版事例研究の執筆作業、これまでに執筆したケース教材の大幅な加筆修正による新版執筆作業とそのケース教材のケース公表/販売機関での公表を完了する。
咽頭弓内胚葉由来の器官形成における新規転写抑制共役因子の機能解析

脊椎動物の発生過程で一過的に現れる咽頭弓は、ダイナミックな分節構造を持つ組織で、そこから様々な器官や組織が派生する。私は、近年見つかった新規遺伝子ファミリーRipply(Ripply1,2,3)のうち、Ripply3が、マウス胎生期の咽頭弓(咽頭嚢とそれに隣接する外胚葉)に強く発現することを見いだした。Riiply3の機能を知るため、Ripply3ノックアウト(KO)マウスを作製し、その表現型を解析した。その結果、Ripply3 KOマウス胚では、特に第3、4咽頭弓の形成が異常となり、さらに発生が進むと第3、4咽頭弓内胚葉から派生する胸腺、副甲状腺および鯉後体の形成異常が観察された。これらの結果から、Ripply3が咽頭弓及び派生器官の形成に重要であることが示された。さらに、Ripply3 KOマウス胚では、心臓血管系にも重篤な異常が観察された。特に、咽頭弓の形成不全が原因で、第3,4咽頭大動脈の離断がおこり、異常なリモデリングにより心臓流出路と大動脈弓の正常な形成が阻害されることが分かった。さらにRipply3は、咽頭弓で発現するTbx1の転写活性を量依存的に抑制する転写抑制共役因子であることがわかった。また、Tbx1はRipply3に対しepistaticに機能することが両遺伝子のダブルKOマウスの解析から示唆された。現在、Tbx1/Ripply3によって制御されている下流遺伝子の探索を行っており、それらの解析結果からRipply3の咽頭弓形成における機能をより詳細に明らかにしていく予定である。本研究で、新規遺伝子Ripply3が、マウス胎生期の咽頭弓に強く発現することを見いだした。またRipply3は、咽頭弓で発現する転写因子Tbx1の転写活性を抑制することがわかった。Ripply3ノックアウトマウス胚では、第3、4咽頭弓が形成不全となり、そこから派生する内胚葉性器官である胸腺、副甲状腺、鰓後体の異常、および大動脈弓や心臓流出路の形成異常が観察された。これらの結果から、Ripply3が咽頭弓とその派生器官の形成に必須であることが示唆された。脊椎動物の体は、胚発生の段階で体節や咽頭弓といった分節性や繰り返し構造を持つ組織が現れ、その分節構造が正常な器官や組織構築に重要だと考えられている。近年、我々の研究室で単離された新規遺伝子ファミリーRipply(Ripply. 1, 2, 3)のうち、Ripply3は、胚生期の咽頭弓に強く発現することを見いだした。Ripply3の機能はこれまでにほとんど解析されていないことから、Ripply3,ノックアウト(KO)マウスを作製し、その表現型を解析した。その結果、Ripply3KOマウス胚では、特に第3、4咽頭弓の形成が以上となり、さらに発生が進むと第3、4咽頭弓内胚葉から派生する胸腺、副甲状腺および鰓後体の形成異常が観察された。これらの器官は恒常性維持に必須であり、Ripply3が咽頭弓派生器官の発生に重要であることが示唆された。特に、咽頭弓の形成不全が原因により、咽頭大動脈の異常なリモデリングが起こり、背側大動脈と心臓流出路を構成する大動脈の正常な形成が著しく阻害されることが分かった。その影響で新生仔はチアノーゼを呈し、生後まもなく致死となることがわかった。また、Ripply3はニワトリ胚でも似たような発現パターンを示すことから、種を越えて保存された機能があると推察される。さらに、Ripply3は、咽頭弓で発現するTbx1の転写活性を量依存的に抑制することが明らかとなった。現在、cre/IoxPシステムを利用した組織特異的なRipply3過剰発現のトランスジェニックマウスを作製しており、これらを用いてRipply3の機能をより詳細に明らかにしていく。

また、Tbx1はRipply3に対しepistaticに機能することが両遺伝子のダブルKOマウスの解析から示唆された。現在、Tbx1/Ripply3によって制御されている下流遺伝子の探索を行っており、それらの解析結果からRipply3の咽頭弓形成における機能をより詳細に明らかにしていく予定である。
チオシアネート加水分解酵素コバルト反応中心の機能と形成の分子機構

チオシアネート加水分解酵素(SCNase)は、構造遺伝子下流に存在するアクセサリタンパク質P15Kによる触媒サブユニットへの金属イオンとシステイン酸化修飾の導入と他のサブユニットの会合が順に起こることで成熟することを明らかにした。また、SCNaseと類似の立体構造を持つニトリルヒドラターゼ(NHase)の基質特異性は基質ポケットの構造に依存していて、触媒機構は保存されていること、NHaseの触媒反応ではシステイン酸化修飾が重要な機能を有することを明らかにした。チオシアネート加水分解酵素(SCNase)はチオシアネートの水和、加水分解反応を触媒する酵素であり、アミノ酸配列や立体構造の高い相同性からニトリルヒドラターゼと同ファミリーに分類される。触媒中心は翻訳後修飾を受けた2つのシステイン配位子を含む特異な構造のコバルトセンターであり、γサブユニットに結合している。本酵素の触媒中心形成機構解明のため、構造遺伝子下流にコードされる活性化タンパク質P15Kと各サブユニットの相互作用を解析したところ、P15Kはγサブユニットのみと1:1の複合体を形成した。次に、培地にCoイオンを添加した条件でγP15Kの共発現を試みたところ、γP15K複合体とγサブユニットがコバルトを保持した状態で精製された。いずれも天然型SCNaseと類似したスペクトルを有し、質量分析により成熟型酵素と同様なシステイン配位子の翻訳後修飾を形成していることが確認された。以上の結果から、P15Kはγサブユニットと複合体を形成することでCoイオンの結合およびγサブユニットのシステイン配位子の翻訳後修飾を促進すること、その後γサブユニットからのP15Kの解離、残りのサブユニットの結合が起こることで成熟化されたSCNaseの発現が起こることが予想された。そこで、コバルトを結合したγサブユニット含む無細胞タンパク質合成系でα、βサブユニットの合成を行い、γサブユニットとの複合体系性能を解析した。その結果、αサブユニットはγと単独で複合体を形成できるが、βはαを共発現したときのみ、γとも複合体を形成した。また、α、β、γの複合体だけはSCNase活性を示した。以上の結果から、コバルトを結合したγサブユニットにα、βの順で複合体を形成することにより、成熟したSCNaseを生じることを明らかにした。チオシアネート加水分解酵素(SCNase)はチオシアネートの水和、加水分解反応を触媒する酵素であり、アミノ酸配列や立体構造の高い相同性からニトリルヒドラターゼ(NHase)と同ファミリーに分類される。本年度はコバルト反応中心の機能を明らかにするために以下の研究を行った。SCNase基質ポケットに存在する2つのアルギニン残基(βArg90,γArg136)をそれぞれNHaseで保存されているフェニルアラニンとトリプトファンに置換した変異体を作成し、酵素活性に対する影響を解析した。その結果いずれの変異体もSCNase活性を示さず、弱いNHase活性を示した。すなわち、両酵素の基質選択性は基質ポケットの環境の違いにあり、触媒反応機構自体は同様に進行すると考えられた。SCNaseの触媒反応は早すぎて時間経過を構造から追跡することは不可能なため、通常基質の1/100000程度のkcatで反応する非常に弱い基質t-butylisonitrileを用い、鉄型NHaseの時間分割結晶構造解析を行った。その結果、基質は鉄反応中心の第6配位座に結合した後、システインスルフェン酸酸化修飾の酸素原子で活性化された水分子の攻撃を受け、水和されることが示唆された。前述の変異体の実験から両酵素の反応機構は基本的に同一であることが予測されるため、SCNaseにおいても、コバルト反応中心のシステインスルフェン酸酸化修飾が触媒反応において、溶媒の水分子を活性化して基質に求核攻撃をしていることが予測された。
高齢者における食事摂取障害の病態解明とその看護について

「食べる」ということは、人間の基本的ニードである。しかし加齢に伴い健康な老人であっても「食べる」過程のあらゆる機能が衰え、食事中に食物の気管内への誤嚥や、流涎、嘔吐などが起こり、食べる楽しみが半減することもある。本研究は食事摂取障害を有さない老人に対し、「食べる」過程の機能低下の部分を明らかにし、老人の食事摂取が円滑に行われるようにするための目的で行った。老人保健施設に入所している老人40名に対し、看護婦や介護福祉士の協力により現病歴、既往歴、日常生活動作などについてアンケート調査を行うとともに、食事中の状態を観察した。さらに同意を得られた者2名について胃食道内圧測定と食道pHモニターを行った。現病歴からは、四肢に麻痺のある者は多いが嚥下障害はなく、車椅子に乗り介助されながら30分位の時間をかけて食事をしている。食事中の会話は少なく、実際の食事中ほとんどの者は誤嚥や流涎を認めなかった。少数ではあるが、食物を口に含んでいる時に同時に水分を摂取したときや10分くらいで食事を終わらせる者にむせこみがみられた。胃食道内圧測定と食道pHモニターについては被検者が2名と少なく老人に起こる機能的変化をとらえることができなかった。食事をする際に気をつけることは、姿勢と食事内容、食べる早さであることは知られているが、これは誰にでもいえることである。加齢により口腔内、嚥下機能などの機能低下があることは明らかであるが、その他の機能からも食事摂取障害の原因があると考え今後もこの研究を進めていきたい。
空気圧制御による不飽和土の浸透特性試験法に関する研究

本研究は,定常法として開発された不飽和透水試験法に関連して,(1)不飽和浸透特性値のデータ蓄積・収集,(2)粒度などの土質物性値と不飽和特性値との関係を究明,(3)透水・強度併用試験機の開発とそれを用いた力学的関係の総合的研究,を意図したものである。(1)では,不飽和浸透特性を表す,飽和度に対する水分特性曲線,不飽和透水係数および透気係数に関するデータを収集・整理できた。即ち,豊浦標準砂,長良川砂,粗砂・シルト質土,ローム土,など10種類の土試料に対する関係を整理した。(2)では,粒度(50%粒径,粒度評価径など)と水分特性値(空気浸入値,比水分容量など)との関係を調べると共に,飽和度に対する水分特性曲線と不飽和透水係数に関して,諸提案式の近似精度を特にHaverkanmp法やvan-Genuchten法を比較検討した。得られた結果を例示すると,空気浸入値と粒度評価径は近似的に反比例する関係,間隙径分布指標や比水分容量は均等係数に強く依存する関係にあること,などが判明した(3)では,シルト試料に対して実施した透水・強度併用試験機により,透水性と強度がそれぞれ飽和度の影響を強く受けるという従来の知識を確認すると共に,両者の関係を直接的に関連づける研究の可能性を見出した。得られた結果を例示すると,不飽和透水係数と一軸圧縮強度との、直接的関係,飽和度変化と共に透水係数は変化するが,応力歪みの関係はある飽和度で急激に脆性的挙動から延性的になること,が判明した本研究は,定常法として開発された不飽和透水試験法に関連して,(1)不飽和浸透特性値のデータ蓄積・収集,(2)粒度などの土質物性値と不飽和特性値との関係を究明,(3)透水・強度併用試験機の開発とそれを用いた力学的関係の総合的研究,を意図したものである。得られた結果を例示すると,不飽和透水係数と一軸圧縮強度との、直接的関係,飽和度変化と共に透水係数は変化するが,応力歪みの関係はある飽和度で急激に脆性的挙動から延性的になること,が判明した本研究は平成11年度13年度の3年間の「不飽和透水と一軸強度」試験法の開発的研究であり、不飽和透水試験実施した試料に対して一軸圧縮試験を可能にする試験法・試験機の開発に狙いがある。種々の土質に対する不飽和透水係数データの蓄積、不飽和土の粘着力と飽和度との関係などの究明に主眼が置いている。初年度の平成11年度は、(1)不飽和透水圧縮試験機に関して見直した設計指針の作成・試験機製作と種々の資料収集、(2)既往の試験機による不飽和透水試験、(3)不飽和透水に関するデータの収集、に研究の内容は総括される。(1)不飽和透水試験と一軸圧縮試験を併用する試験機の開発当初予定していた試験機は、中空型の円筒土試料に対する水平方向透水、縦方向圧縮、を想定していた。しかし、中空部の透水条件設定と後の強度試験評価に疑義が発生したため、リングせん断方式やスライスせん断方式などの装置も検討した結果、角柱試料に対する横透水と縦圧縮の組み合わせで実施できる試験機を設計して発注し、次年度には試験成果が得られることを期待している。(2)既往試験機による不飽和透水試験の施行標準砂やシルト質土に対する不飽和透水試験を実施した。シルト質土より細粒土に対しては既往の試験機を便宜的に使用したために測定精度が不十分な結果に終了したが、砂試料やガラスビーズ試料に対する土粒子特性を考慮した間隙径分布従って、透水係数の推定法に繋がる手法を検討した。(3)不飽和透水に関するデータ収集・蓄積粒度分布から推定する「水分法」による間隙径分布データ蓄積、別途の試験で「圧入法」による間隙径分布等から推定される透水係数と計測された不飽和透水係数との対比、推定手法の改善指針を検討した。本研究は,不飽和透水試験法としては学会等で基準化が課題となっていることに鑑みて,長い試験時間の改善方法,種々の土質に対するデータが不足しでいること等の改善のために計画され,同時に同一試料土に対する強度との関係も含めた力学的性質の究明をも意図している.このために開発した透水・強度併用試験機の有効性を追求することも重要な点であった.実施した検討項目および得られた成果は次のようである.○透水性に関して:

(1)風化残積土とシルト質土に対する従来型(筆者ら提案)空気圧制御式透水試験と本研究で開発した角柱試料の水平流型透水試験,(2)種々の土質に対する従来型の計測事例の収集に基づいた「粒度から推定する」水分特性曲線の影響要因分析,(3)粒度からみた不飽和透水係数の分析.○強度との関係について:(4)不飽和透水試験後の角柱シルト試料に対する一軸圧縮試験これらの結果を簡潔に述べると,(1)角柱試料に対する透水試験法でも精度が十分得られる見通しがついた.(2)水分特性曲線に及ぼす影響要因では,10%・50%粒径,粒度評価径,空気侵入値,比水分容量,などについて調べたが,間隙比や均等係数の役割が大きい.(3)水分法から推定する不飽和透水係数は有効な間隙径を大きめに評価しすぎる.一方,筆者らの提案した空気圧入法による有効な間隙評価が適切であるが,フィルター層理論における層数の評価に依存する.(4)飽和度が高くなれば,「一軸圧縮強度は低下し,不飽和透水係数は大きくなる」明確な傾向が得られ,併用試験法としての新装置の意義を確認した.本研究では,試作した角柱試料に対する「不飽和透水・一軸圧縮強度併用試験装置」を用いて不飽和土の透水試験手法の簡便化を目指しつつ,水分特性曲線や透水係数の浸透特性値データを蓄積して,粒度・間隙径分布などの土質物性から浸透値を推定する手法を究明した.一方で,"浸水に伴う強度低下現象"を解明するべく手掛かりを得るために,不飽和土の透水・浸透特性と強度特性の関係を検討した.平成13年度に得られた成果を要約すると次のようである.1.土質物性と不飽和浸透特性値砂質土やシルト質土を対象にして,従来のAryaやHaverkampの手法を参照しながら,粒度から水分特性曲線を推定する手法を究明した結果,(1)水分特性曲線は,飽和体積含水率,空気侵入値,中間的飽和度の範囲における直線勾配λの3要因で決定されることが判明した.(2)飽和体積含水率の値は福田らの粒度評価径を用いて,空気侵入値の値は筆者らのβ_r値と85%粒径を用いてそれぞれ推定でき,直線勾配λは粒度の均等係数によって表現できることを見出した.次に,不飽和透水係数について,(3)従来のvan-Genuchtenによる飽和度と透水係数の関係式の精度を確認して,その式に含まれる理論的定数の粒度に対する依存性を明らかにした.2.不飽和土の透水・浸透特性と強度特性シルト質土を対象にした同一供試体に対する透水・圧縮併用試験の結果,(1)飽和度が高くなるほど透水係数は大きくなり,一軸圧縮強度は低下して圧縮ひずみが大きくなる傾向が顕著に認められた.一方で,水分法による間隙径分布の推定や電子顕微鏡による観察で,(2)不飽和土は浸水を受けると間隙径の大きさが一様になり易いことが得られた.
同性愛行動を個体の経験依存的に生じさせるニューロンのスクラップ＆ビルド

キイロショウジョウバエの同性愛行動突然変異体satori (サトリ)の雄が示す同性愛行動は、羽化後の一定期間を他の雄と過ごす経験(集団飼育)によって増強され、一匹で過ごす経験(単独飼育)によって抑制される。本研究では、羽化後の経験がサトリ変異体の脳神経系にどのような変化をもたらし、それがどのように同性愛行動の発現へとつながるのかを、「個体ー脳細胞ネットワークー分子」をつなげる階層縦断的な研究によって解明する。
密度勾配依存応力を持つ非線形連続体の運動に対する数学解析的・数値解析的研究

本研究では,構成則において物体の歪みだけでなく物体の密度勾配にも依存する応力テンソルを持つ連続体モデルの数学解析と数値解析をおこなった.このモデルは密度函数と速度場ベクトルを未知函数にもつ非線型偏微分方程式系によって与えられ,その主要項に密度函数に関する退化非線型項を含んでおり一般的な解析は困難であった.そのため,本モデル方程式に特有な性質を持つ特解であるサイクロイド解の性質を数学解析的,かつ数値解析的におこなうことで本モデルの示す流れの挙動の理解の深化につなげることを目的とした.ここでは,正則化空間一次元問題の適切性の証明や数値解析的手法による特異的な解の解像が可能となった.密度勾配に依存する応力を持つ連続体モデルは,密度函数と速度場ベクトルを未知函数にもつ非線型偏微分方程式系によって与えられ,その主要項に密度函数に関する退化非線型項を含んでいる.このため,まずは簡単な流れの場合に限定して解析した.単純剪断流であるCouette流の解は,密度が一定でかつ速度場が放物線で表される有名な流れのプロファイルと,密度函数のグラフが空間方向にスケールされたサイクロイド曲線で表される非自明な定常解(サイクロイド解)の2種類があることがわかる.後者は,密度勾配の不連続または発散を許す特異な定常解であり,このモデル方程式特有の性質である.このサイクロイド解のスケール極限と密度一定解の線型安定性に関して,日本流体力学会年会2013において発表し,現在論文を投稿準備中である.このサイクロイド解は,空間変数の次元を単純に1にする問題においても定常解として現れる.滑らかな初期値から出発してもこの特異的な定常解に漸近するのであれば,密度函数の2階導函数は発散するため,時間発展方程式の適切性の議論が重要である.また,重ラプラシアンによる正則化項を付与した本モデルの空間1次元方程式系に対して,周期境界条件を課した初期値問題での有限差分法による数値計算では,滑らかな初期値に対しても,有限時間内にその解(密度函数)のグラフが尖ることが観察されており,非定常問題の非適切性が疑われていた.このため,まずはその周期境界条件での正則化空間1次元問題に対する時間局所解の一意存在性を証明した.密度函数を既知とするときの方程式系は速度場のノルム評価が閉じるため,特性曲線の方法を用いた運動方程式と速度場を既知とした連続の式を連立した逐次近似法を用いて時間局所解の存在性を証明する.この結果に関しても現在論文を投稿準備中である.密度勾配に依存する応力を持つ連続体モデルは,密度函数と速度ベクトルを未知函数にもつ非線型偏微分方程式系によって与えられ,その主要項に密度勾配に関する退化非線型項を含んでいる.25年度に引き続き,簡単な流れの場合に限定し,空間1次元問題における非自明な定常化であるサイクロイド解に関する解析を数値的におこなった.この方程式系の非定常解は,初期値によっては有限時間内に特異点(密度函数の尖り)が発生することが予備計算で得られているが,それが低解像度に起因する可能性も否定できない.したがって,解の特異性を特徴付けるためにその尖りの突端部分の詳細な解像を試みた.方程式系を速度場に関する重ラプラシアンにより正則化した.正則化方程式系の離散化は,空間方向は擬スペクトル法,時間方向は4次ルンゲ=クッタ法を用いた.この方程式系の時間発展方程式の解を,特異性が発生すると思われる時間まで数値積分した.本モデル方程式は硬い方程式のため,時間刻みを通常の流体モデルより小さくせねばならず,時間方向に4次ルンゲ=クッタ法を用いると倍精度では丸め誤差の影響が無視できない.このため,京都大学大学院情報学研究科の藤原宏志助教の開発された多倍長計算ライブラリexflibを用いた多倍長演算により計算精度を確保した.また,この数値計算は,計算時間と計算量がかさむため,京都大学学術情報メディアセンターのスーパーコンピュータ共同研究制度(若手奨励枠)を利用して実施した.これにより,空間離散化で用いた擬スペクトル法における切断波数を増やすことで,数値解の列はあるグラフに漸近することが確認できた.これはある特異解に収束することを示唆しており,正則化方程式系の特異的な性質を解像できたと言える.本解析では,偏微分方程式や数値解析の専門家との議論がその進展においてとても有効であった.本研究において対象となる応力テンソルに密度勾配依存性を課した連続体モデルは,その密度勾配に関する非線型性より,本モデル特有の性質を持つサイクロイド解(密度函数がサイクロイド曲線をスケールしたグラフで表示される解)が非自明な定常解として,空間1次元問題や平面単純剪断流のときに現れるのであった.この系では滑らかな初期値から出発しても,解が有限時間内に特異点を持つことを正則化方程式系に対する多倍長演算によって考察した.これによって,特異的な定常解の存在意義を状況証拠的にではあるが示すに至った.これを受けて,自明な定常解(密度一定解)の線型安定性の数値解析的研究をおこなった.流れは単純化し,特にCouette流に問題を限定して,密度一定解の周りで線形化して擾乱の満たす方程式系を導出した.この場合その方程式系の係数は空間変数に依存するが,定常速度場を用いたLagrange座標によって空間変数を取り替えることで,時間変数のみに依存する係数の線型の問題に帰着することが可能だ.

さらにこれに対し,流路幅方向はChebyshev展開,流れ方向には周期性を仮定してFourier級数展開を適用することで,各モードに対する線型常微分方程式系を得ることができる.ここでは解析的にその系の固有値を計算することができ,初期時刻付近で不安定となるモードとパラメータの組を見出すことができた.このパラメータサーベイでは京都大学学術情報メデイアセンターのスーパーコンピュータ共同研究制度(若手奨励枠)を利用して実施した.また,本研究から副次的に得られた数値解析的研究が進展し,解析的な解の表示公式や非定常解の数値計算スキームの理論を基にする数理モデリング手法を考案するに至った.これは主研究におけるサイクロイド解の現れるモデルの特徴付けに関して相補的な役割を果たしており,今後の進展も大いに期待できる.本研究では,構成則において物体の歪みだけでなく物体の密度勾配にも依存する応力テンソルを持つ連続体モデルの数学解析と数値解析をおこなった.このモデルは密度函数と速度場ベクトルを未知函数にもつ非線型偏微分方程式系によって与えられ,その主要項に密度函数に関する退化非線型項を含んでおり一般的な解析は困難であった.そのため,本モデル方程式に特有な性質を持つ特解であるサイクロイド解の性質を数学解析的,かつ数値解析的におこなうことで本モデルの示す流れの挙動の理解の深化につなげることを目的とした.ここでは,正則化空間一次元問題の適切性の証明や数値解析的手法による特異的な解の解像が可能となった.特異な解の解像は解析的にも数値的にも困難な問題ではあるが,正則化方程式の非定常問題の特異性についての解析が進展し,本研究の主たる研究対象である密度勾配モデルの理解の深化につながることができた.このことを踏まえると,本研究課題はおおむね順調に進展していると言える.非線形解析これまでに得られた数学解析の結果と数値解析の結果から,この特異な解(サイクロイド解など)の解析をさらに進める.正則化方程式系の適切性の解析,正則化パラメータ0への極限の問題などへのアプローチを,数学解析と数値解析の両側面から,本研究課題の最終年度として総合的に検討する.数値計算にはスーパーコンピュータの利用を検討し,できなければ計算環境の充実化のための機器購入も考慮する.また,効率的に研究が推進できるように,偏微分方程式の数学解析と数値解析の専門家との議論を十分に確保することも念頭におく.平成25年度は空間1次元問題の解の一意存在性の証明を計画していた.時間大域解の証明の完結までにはいたらなかったが,時間局所解の一意存在性について解析できたため,ある程度の達成度はみとめられる.また,学会発表や論文の執筆状況を踏まえると,本研究課題はおおむね順調に進展していると言える.25年度中に得られた空間
多分割人体生理モデルと連成した屋外温熱環境CFD解析と夏季の熱ストレスの影響分析

本年度は以下の研究を実施した。(1)屋外温熱環境評価用の多分割人体温熱生理モデルの開発:昨年度より進めている既存の多分割人体温熱生理モデルへの改良を施した。本年度は、多分割人体温熱生理モデルとして基本的なStolwijkモデルの手足の分割数の不足に伴う不均一環境評価への限界を解決するため、四肢を明確分離したモデルへと改良した。これと前年度取り組んだ着衣の熱・水分移動に関する精緻モデルを併用可能な改良も併せて施した。(2)夏季屋外温熱環境と不均一熱ストレスの実測:前年度に製作した測定カート並びに研究代表者所有の環境測定機器等を用いて、実際の街区、公園をはじめとする屋外空間における夏季屋外温熱環境と不均一熱ストレスの実測を行った。(3)新屋外温熱環境分析ツールの性能検証のための解析:(2)の実測を対象に(1)で改良を施した多分割人体温熱生理モデルを用いた解析を行い、実測結果と比較しその性能検証を行なった。更に、得られた人体熱収支分析結果と実測結果を併せて分析することにより、屋外歩行空間における人体熱ストレス反応の推移を分析した。この分析において新標準有効温度SET*による温熱環境評価を行ったところ、建物配置、植栽の位置の異なる歩行空間における体感温度の推移とこれに対する温熱環境4条件の影響が明らかとなった。(4)研究全体のとりまとめ:前年度並びに今年度の成果を踏まえ、研究のとりまとめ並びに今後の課題の抽出を行なった。(1)熱ストレス測定カートの製作:放射、対流による不均一性・非定常性の強い熱ストレスの測定カートを製作した。このカートは、高さ方向別の風速、温湿度分布、周辺から人体へ入射する方向別の日射・長波放射量分布の測定が可能である。現在、このカートの性能チェックを行なっている。(2)新しい屋外温熱環境分析ツールの開発:屋外温熱環境CFD解析と多分割人体温熱生理モデルを連成させた新たな屋外温熱環境分析ツールの開発を進めている。今年度は特に以下の点について検討を行った。(a)多分割人体温熱生理モデルの性能比較と新モデルの開発屋外温熱環境CFD解析と連成する人体温熱生理モデルの精緻さの異なる解析により、多分割人体温熱生理モデルの導入効果を分析した。その結果、(1)人体温熱生理モデルの精緻さの差異により日射による熱ストレスが人体の温熱快適性に関わる諸量の推移に差異が生ずること、(2)Smith Modelに対するAVA血管反応の導入により暑熱下での皮膚温度分布の予測精度が向上し、熱ストレスに対する人体の部位と面毎の温度差を捉えることができたこと、が明らかとなった。これらの知見に基づき、現在、人体へ入射する放射の不均一性の評価を可能とする新モデルの開発を進めている。(b)着衣内における熱・水分移動モデルの精緻化現在開発中の人体温熱生理モデルのサブモデルとして組み込む着衣の熱・水分移動に関するモデル化について検討した。ここでは、着衣内の定常的な熱・水分移動を考慮したモデル化(従来型)と非定常移動を考慮したモデル化の、各々を人体温熱生理モデルに組み込んだ場合の結果を比較した。熱ストレスの大きな屋外日照部の気象条件を対象とする場合、人体からの発汗に伴う熱・水分移動とこれに伴う着衣内水分の増加の考慮の有無が、二つのモデルの結果に大きく影響を及ぼすことが確認された。