hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
倫理的リーダーシップ概念の確立とその効果に関する研究

その結果,自己制御力の高いリーダーでも,ストレスが高い場合は意思決定が非倫理的になることが示唆された。モラルアイデンティティが高いほど倫理的意思決定を行うことが予想されたが,そのような結果は見られなかった。本研究の目的は,組織成員と組織システムの倫理性を高めるために,リーダーが発揮すべき影響力である「倫理的リーダーシップ」概念を確立し,その効果を検討することである。そのために,次の研究を実施した。(1)倫理的リーダーシップの成果変数となる「組織成員の倫理性」を構成する概念を整理し,測定尺度を開発した。(2)「組織成員の倫理性」に対して,リーダーのどのような行動がそれに寄与するのかを同定した。(3)リーダー自身が倫理的な意思決定をすることにどのような要因が寄与するのかを明らかにした。平成26年度終了時までに,組織成員の倫理性尺度の妥当性の検討を終え,組織成員の倫理性に影響を及ぼすリーダー行動の同定を行う予定であった。組織成員の倫理性に影響を及ぼすリーダー行動の同定についてはすでにある程度の検討を行えたが,組織成員の倫理性尺度が個人の違反傾向を予測しないという予想外の結果が生じたため,部署単位での調査データを増やし,マルチレベルでの検討を精緻に行う必要が生じている。従って,研究目的の達成度としては当初の予定よりやや遅れることになる。社会心理学交付申請書の段階では,平成27年度は「倫理的リーダーシップ」尺度を作成し,その信頼性・妥当性の検討を行う予定であった。しかし,「組織成員の倫理性」尺度が個人の違反行為を予測しないという結果が得られたため,組織成員の倫理性,個人レベルの違反傾向,及び部署全体で実際に生じた違反・不祥事の関連をより精緻に検討する必要がある。そこで,平成27年度は,組織成員の倫理性と実際の違反・不祥事生起との関連の解明に重点を置き,組織成員の倫理性に影響を及ぼすリーダー側の要因の同定までを目指すこととする。平成25年度は2つの研究を計画しており,そのうち1つは実施済みである。もう1つについては平成25年度中にデータ収集を終わらせることはできなかったが,すでにデータ収集にとりかかっており,平成26年度中には終了する見込みである。また,平成26年度に実施する予定であった調査の内容の一部を,平成25年度に実施した調査に組み込んだため,すでに平成26年度調査のための予備的な検討は済ませている。これらのことから,総合すればおおむね順調に進展していると考えられる。企業組織に対する部署単位の調査データが当初の予定に比べて少なかったため,データ入力等に要する人件費や郵送費などが低額となった。平成26年度は「組織成員の倫理性」を高めるリーダー要因の同定を行う予定である。現在収集中のデータにおいて,昨年度に作成した「組織成員の倫理性」尺度の妥当性が実証された場合は,当初の計画通り「組織成員の倫理性」尺度を用いてリーダー要因の検討を行う。万一,妥当性が実証されなかった場合は,モラル・アイデンティティ尺度や倫理的意思決定尺度など,既存の倫理性測定尺度を選定するための予備的調査を行った上で,それらを「組織成員の倫理性」指標として使用する。平成27年度は,当初の予定より多くの調査を行う予定であるため,繰越分を使用する。調査はインターネット調査と組織従業員に対する質問紙調査を予定している。
微生物を利用した肉製品の色調制御法の開発に関する基礎的研究

本研究は肉製品の品質評価上重要な要因である色調を制御する新しい方法の開発を最終的な目的として実施した。この目的のために、微生物、特に乳酸菌の有する機能に注目し、安全かつ経済的な色調制御法の確立に必要とされる基礎的な知見を得た。510株の乳酸菌から、食肉の色調劣化の原因となる褐色の酸化型ミオグロビン(メトミオグロビン)を鮮赤色に変換する機能を有するものをin vitroで検索した。その結果、6株(Lactobacillus fermentum1株、Enterococcus sp.5株)の乳酸菌が得られた。L.fermentum JCM1173株は一酸化窒素の産生によりニトロソミオグロビンを形成した。一方、Enterococcus sp.はいずれの株も細胞表層部の酵素の作用によりオキシミオグロビンを形成するものと推察された。L.fermentum JCM1173株を用いて色調制御機能遺伝子の同定をショットガンクローニング法およびトランスポゾン変異法により試みた。ショットガンクローニング法では種々のクローニングベクターと宿主細胞の組み合わせを検討したが、最終的に目的遺伝子を得られなかった。一方、トランスポゾン変異法はこれまでLactobacillus属の乳酸菌において十分な成功例のない手法であるため、まず、方法の確立を試みた。その結果、プラスミドpHV1248を利用することにより、エレクトロボレーション法による高頻度形質転換および染色体へのトランスポゾンのランダム挿入に成功し、実験手法の完成に至り、現在、この手法により遺伝子同定を進めている。肉製品における今回用いた乳酸菌の色調制御機能の発現をビーカーソ-セージを利用して検討した。その結果、ソ-セージ内部では発色剤を添加しなくとも十分に良好な色調を維持することが可能であり、実用上の可能性が示された。食肉、肉製品において色調は商品価値を大きく左右する重要な要因である。現在、肉製品の色調は主として製造課程における亜硝酸塩の添加により制御されているが、亜硝酸塩使用の問題点も少なからず指摘されている。そこで、本研究では安全かつ経済的な肉製品の色調制御法の開発を目指し、乳酸菌を利用した色調制御法について基礎的検討を行った。供試菌株として、既にin vitroでメトミオグロビンとオキシミオグロビンやニトロソミオグロビンに変換する機能を有することが見いだされている乳酸菌6株(Lactobacillus fermentum1株、Enterococcus sp.5株)を用いた。Lactobacillus fermentumJCM1173株は一酸化窒素の産生によりニトロソミオグロビンを形成することが示された。この菌の一酸化窒素合成系路はこれまでに報告されていない新規なものであることが示唆された。一方、Enterococcus sp.によるオキシミオグロビンの形成は菌体表層に存在する酵素の関与があるものと推定された。さらに、乳酸菌の肉色制御機能を将来、積極的に活用するために、Lactobacillus fermentum JCM1173株を用いて機能遺伝子の同定について検討した。まず、常法に従い、ショットガン法による遺伝子クローニングを試みたが、いずれの宿主ベクターの組合せによっても、機能(ニトロソミオグロビン形成)の発現が認められなかった。そこで、トランスポゾン変異法のLactobacillus fermentumへの導入を試み、手法として確立するに至った。現在、この手法による遺伝子クローニングを実施中である。肉製品の色調を維持するために有用と考えられるニトロソミオグロビン形成機能を有する乳酸菌Lactobacillus fermentumJCM1173株を用いて、以下の検討を行った。まず、L. fermentumの色調制御機能遺伝子の同定をショットガンクローニング法およびトランスポゾン変異法により試みた。

その結果、ショットガンクローニング法では種々のクローニングベクターと宿主細胞の組み合わせを検討したが、最終的に目的遺伝子を得ることはできなかった。一方、トランスポゾン変異法はこれまでLactobacillus属の乳酸菌において十分な成功例のない手法であるため、まず、方法の確立を試みた。その結果、プラスミドpHV1248を利用することにより、エレクトロポレーション法による高頻度形質転換および染色体へのトランスポゾンのランダム挿入に成功し、実験手法の完成に至った。現在、この手法を利用することにより、色調制御遺伝子の同定を進めている。また、この手法は今後広くLactobacillus属乳酸菌の機能解析や分子生物学的手法によう菌株育種に応用することができる。L. fermentumJCM1173株が肉製品においてどの程度の色調制御機能を実際に発現するかをビーカーソ-セージを利用して検討した。その結果、ソ-セージ内部では亜硝酸ナトリウムなどの発色剤を添加しなくても十分に良好な色調を維持することが可能であり、実用上の可能性が示された。さらに、製造・貯蔵中の気相などの条件を変えることにより、色調制御機能は効果的に働くことが判明した。
局所的超音波サーモメトリの創成とその非均質物体の内部・界面温度計測への適用

当該年度は、これまでに得られた知見を基に、異材界面、薄材、微小構造ならびに溶融材料への超音波サーモメトリの適用について検討した。まず、異材界面および材料先端部の超音波伝播特性を把握するために、界面波(表面波(Scholte波)、ウェッジ波)の伝播挙動を数値解析により詳細に調べた。2次元および3次元有限要素波動伝播シミュレーションにより漏洩表面波(Scholte波)とウェッジ波の伝播挙動を解析し、それらの位相速度や減衰挙動の周波数依存性や伝播モード依存性について定量的に明らかにするとともに、その予測の妥当性を実験により検証した。これらの結果から、界面波の種類と伝播条件を適切に選択することで異材界面(界面近傍)の超音波サーモメトリが可能であること、またウェッジ波のような局所伝播波を活用することで局所領域への適用も可能となることが明らかになった。さらに、異材界面の温度の支配因子として熱流束に着目し、当該界面より流出入する熱流束の超音波定量モニタリング手法を開発し、その有用性を実験により検証した。これにより多層構造体内部の温度プロファイリングが可能であることを実証した。最後に、局所領域計測を実現するための新たな手法としてテーパロッドプローブ(プローブ端部が小さくアスペクト比の大きな導波棒)の活用について検討した。これに際しては、これまでに研究代表者が培ってきた超音波バッファロッドの設計ノウハウを活かすことで、信号SN比に優れた高性能プローブの開発に成功した。3次元波動伝播シミュレーションによる材料・形状・構造の最適設計を行い、試作品の性能を評価した。このプローブを用いることで、鋼などの金属のみならず樹脂(溶融樹脂を含む)を評価対象とした超音波サーモメトリが可能となった。以上のように、従来技術では成し得なかった複雑構造材の内部や界面の非破壊的温度プロファイリングの実現性が確認できた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、非均質物体(例えば、何らかの構造不均一性を有する材料や構造体)の内部や界面の温度プロファイルをリアルタイムかつ定量的に計測・モニタリングするための新規な超音波法(局所的超音波サーモメトリ)を創成するとともに、この手法の有効性を実証することを目的とする。このような革新的計測手法を開発することで、従来技術では成し得なかった複雑構造材(例えば、膜構造材料、複合材料、コーティング薄膜、MEMSなど)の内部および界面の非破壊的温度計測の実現を目指す。H28年度においては、これまでに研究代表者が得た超音波サーモメトリによる均質物体の内部温度プロファイリングに関する知見を踏まえて、非均質物体のモデル化とそれに対する超音波法の適用について適材適所の観点から詳細に検討した。主な実施事項は次のとおりである。(1)異材界面を有する多層構造体において、その界面から流入する熱流束を、超音波法により定量評価のための解析手法を構築し、その妥当性を実験により検証した。具体的には、片面加熱される2層構造体に超音波パルスエコー法を適用し、その界面から流入する熱流束を非破壊的に同定し、その妥当性を検証するために市販の熱流束センサーによる測定値と比較した。これにより、当該手法の有効性が実証された。さらに、LabVEWを駆使することで、当該超音波手法を活用した温度分布と熱流束のリアルタイムモニタリングシステムを構築した。(2)上記評価における異材界面での接触熱抵抗の影響を検討するために、多層構造体の接触状況(真実接触状態)が超音波挙動に及ぼす影響を理論的に考察した。ガウシャンならびに非ガウシャン粗さを有する材料表面での超音波反射・散乱をKirchhoff理論を駆使して定量的に検討した。これらの結果は、超音波パルスエコー法を用いた多層構造体内部の温度プロファイリングにおいて有益な知見となる。超音波サーモメトリを非均質物体(多層構造体など)に適用するためには、その対象物の熱伝達・熱伝導モデリングとそれに適した測定手法および解析手法の構築が不可欠である。H28年度はその手始めとして、異材界面を有する多層構造体において、その界面から流入する熱流束を、超音波法により定量評価のための解析手法を構築し、その妥当性を実験により検証した。これにより多層構造体への超音波サーモメトリの適用が可能であることが実証され、H28年度の所期の目標の一つは概ね達成できたと判断できる。また、当該測定手法を具現化するためにLabVEWを駆使した超音波サーモメトリ援用の温度分布と熱流束のリアルタイムモニタリングシステムを開発し(ただし、数十msの演算処理時間を要する)、その有用性を実証できたことで、本研究に関わる種々の実験の効果的な実施が可能になった。このことは、次年度以降の研究、特に、新たに創成する複雑構造体への超音波法の適用に関わる測定実験の実施に大きく貢献するものである。その点でそのようなLabVEW援用計測・解析システムは本研究の目的の一つである温度プロファイルのオンラインモニタリングの実現にも繋がるもので、その成果は大きいと言える。さらに、上記評価においては異材界面の接触熱抵抗の影響を把握することが重要となるが、これを検討するために、超音波挙動に及ぼす異材界面の接触状況(真実接触状態)の影響を理論的に考察したことは、超音波サーモメトリによる多層構造体内部の温度プロファイリングにおいて有益な知見となる。このように、当該年度における研究は概ね順調に進展したと判断できる。

本研究は、非均質物体の内部や界面の温度プロファイルをリアルタイムかつ定量的に計測・モニタリングするための局所的超音波サーモメトリを創成するとともに、この手法の有効性を実証することを目的とする。このような革新的計測手法を開発することで、従来技術では成し得なかった複雑構造材(例えば、膜構造材料、複合材料、コーティング薄膜、MEMSなど)の内部や界面の非破壊的温度計測の実現を目指す。H29年度においては、所期の目標を達成するために、2次元構造を有する構造体に対する超音波サーモメトリの適用を試みた。まず、研究代表者は既に超音波法を用いた1次元温度分布プロファイリングを実現しているため、この技術に基づいて2次元温度分布の簡便な同定手法を提案した。次いで、2次元構造または2次元温度場に対して64チャンネルのアレイ探触子による超音波パルスエコー測定を実施した。鋼材について検討した結果、各チャンネルの超音波RF波形信号は一様ではなくSN比に差が現れたため、現行のアレイ探触子の使用は適切ではないと判断し、アレイの代用としてレーザドップラー振動計を活用したレーザ走査による2次元超音波計測システムを構築した。さらに、多層構造体の温度プロファイリングにおいて欠かせない材料界面の界面温度、界面近傍の温度プロファイル、界面に流入する熱流束、接触熱抵抗を定量的に同定するための逆解析手法を構築し、異材接合材(拡散接合)を用いた検証実験により、超音波サーモメトリの有用性を検証した。また、3次元超音波伝搬シミュレーションにより漏洩表面波(Scholte波)の解析を行い、サーモメトリへの適用を検討した。さらに、極局所領域の計測を目指した近接場光の活用についても検討し、エバネッセント光による超音波励起に関する検証実験を行った。次年度はこれらを駆使した2次元・局所領域の温度プロファイリングを試みる予定である。非均質物体(多層構造体など)への超音波サーモメトリの適用に際しては、まず、その対象物の熱伝達・熱伝導モデリングとそれに適した測定手法および解析手法の構築が不可欠である。H29年度は、2次元温度場への適用を想定し、その空間内の超音波パルスエコー計測を実現するために、レーザドップラー振動計を活用したレーザ走査による2次元超音波計測システムを構築した。アレイ探触子の使用については断念したが、それに変わるレーザ走査手法が構築できたことで、2次元構造物(多層構造体を含む)への超音波計測が可能となった。また、多層構造体の温度プロファイリングにおいて欠かせない材料界面の界面温度、界面近傍の温度プロファイル、界面に流入する熱流束を定量的に同定するための逆解析手法を構築し、異材接合材(拡散接合)を用いた検証実験により、超音波サーモメトリの有用性が検証できたことで、H29年度の所期の目標の一つは概ね達成できたと判断できる。また、3次元超音波伝搬シミュレーションを用いることでこれまで比較的困難であった波動伝播挙動、例えば漏洩表面波(Scholte波)の解析が可能となったため、そのような波を駆使した表面・界面のサーモメトリの開発が効果的に実施されると考えられる。さらに、エバネッセント光による超音波励起に関する検証実験を行い、その可能性が実証されたことで、局所領域の超音波計測に関する新たな展開も期待できる。
4枚板外ダイアフラムを用いた角形鋼管柱・H形鋼梁接合部の復元力特性に関する研究

本研究は、鋼構造建築物の柱梁接合部に4枚板外ダイアフラム形式(以下、本形式)を用いた鋼構造建築物の柱梁接合部の復元力特性を解明することを目的としている。ダイアフラム形式は本形式2タイプ(中柱タイプと側柱タイプ)と従来の外ダイアフラム形式(以下、従来形式)1タイプ(中柱タイプ)とした。そして実験パラメータとしてはさらに充填コンクリートの有無および強度(Fc=210kg/cm^2-中強度,450kg/cm^2-高強度)、柱軸力の有無(N/Ny=0.3)とし、載荷は両梁端に逆対称漸増繰り返し荷重を加えて行った。試験体各部の寸法は、従来形式試験体が局部破壊しないように設計し、それとはぼ同等の局部破壊耐力を持つよう本形式試験体を設計した。本形式試験体の局部破壊耐力は、当研究室で以前に行った単純模型引張り実験により得られた耐力指定式を用いて計算した。破壊形式は、接合部パネル座屈、鋼管壁局部座屈、梁フランジ局部座屈、梁フランジ破断の4種類であり、本型式試験体では、梁フランジとダイアフラムで形成される入隅部に応力集中が見られたものの、その部分で局部破壊を生じた試験体は一体もなく、また履歴ループにおいても、従来形式の試験体に劣らず安定した紡錘形を示した。破壊耐力の計算値と実験値の対応もおおむね良く、本形式のダイアフラムを用いても、各部材は期待どおりの耐力と変形能力を有することが分かった。ただし充填コンクリートが高強度の場合、中強度に比べ、変形能力でやや劣ることが分かった。以上の実験結果を踏まえて各実験パラメータの効果を評価した結果、本型式は従来形式に対して同等またはそれ以上の優れた復元力特性を有することが明らかになった。また本形式の接合部は前述の耐力推定式を用いることにより局部破壊を避けて、各部材の耐力を発揮することが可能であることが分かった。本研究は、鋼構造建築物の柱梁接合部に4枚板外ダイアフラム形式(以下、本形式)を用いた場合の復元力特性を解明することを目的としている。実験は柱に角形鋼管、梁にH形鋼を用いた1/2スケールの部分架構モデルに対し、梁端に逆対称漸増繰返し荷重を加えることにより行った。ダイアフラム形式は、本形式2タイプ(中柱タイプと側柱タイプ)と従来の外ダイアフラム形式(以下,従来形式)1タイプ(中柱タイプ)とした。また、コンクリートの充填の有無(Fc=210kg/cm^2)、柱軸力の有無(N/Ny=0.3)もパラメータとして採用した。試験体各部の寸法は、従来形式試験体が局部破壊しないように設計し、それと同等の局部破壊耐力を持つよう本形式試験体を設計した。なお、本形式の局部破壊耐力は、当研究室で以前に行った単純模型引張実験により得られた耐力推定式を用いて計算した。破壊形式は、接合部パネル座屈、鋼管壁局部座屈、梁フランジ破断の3種類であり、本形式試験体において、梁フランジとダイアフラムで形成される入隅部に若干の応力集中は見られたものの、局部破壊を生じた試験体は一体もなく、また履歴ループにおいても本形成試験体は従来形式試験体に劣らず、安定した紡錘形を示した。

破壊耐力の計算値と実験値を比較した場合も良い対応を示しており、本形式を用いても各部材は理論通りの耐力を発揮できると言える。以上を踏まえて実験結果に対して各パラメータの効果を評価した結果、本形式は従来形式に対し同等またはそれ以上の優れた復元力特性を有することが明らかとなった。また本形式を用いた柱梁接合部は前述の耐力推定式を用いて、局部破壊を避け、各部材の耐力を発揮するように設計することが可能であり、さらにコンクリートを充填した場合もコンファインド効果を十分に発揮することができることが明らかになった。本研究は、平成6年度に引続き、4枚板外ダイアフラム形式(以下、本形式)を用いた鋼構造建築物の柱梁接合部の復元力特性を解明することとしている。ダイアフラム形式は本形式2タイプ(中柱タイプと側柱タイプ)と従来の外ダイアフラム形式(以下、従来形式)1タイプ(中柱タイプ)とした。そして今年度の実験パラメターはこのダイアフラム形式と充填コンクリートの強度(Fc=210kg/cm^2-中強度,450kg/cm^2-高強度)とした。実験は柱に一定軸力(N/Ny=0.3)を与えながら。梁端に逆対称漸増繰り返し荷重を加えて行った。試験体各部の寸法は、従来形式試験体が局部破壊しないように設計し、それとはぼ同等の局部破壊耐力を持つよう本試験体を設計した。本形式の局部破壊耐力は、当研究室で以前に行った単純模型引っ張り実験により得られた耐力推定式を用いて計算した。破壊形式は、充填コンクリートの強度の如何に拘わらず、接合部パネル座屈、梁フランジ座屈の2種類であり、本形式の試験体において、梁フランジとダイアフラムで形成される入隅部に応力集中が見られるものの、その部分の局部破壊を生じた試験体は一体もなく、また履歴ループにおいても、従来形式の試験体に劣らず安定した紡錘形を示した。破壊耐力の計算値と実験値の対応もおおむね良く、本形式のダイアフラムを用いても、各部材は期待どおりの耐力と変形能力を有することが分かった。ただし充填コンクリートが高強度の場合、中強度に比べ、変形能力でやや劣ることが分かった。
内挿法によるabinitioポテンシャル曲面の生成とダイナミックスへの応用

本申請課題では、内挿法によるab initioポテンシャル曲面(PES)生成法の一般化を行い、動力学の諸問題に応用することを目的とした研究を行った。まず、1994年にCollinsらによって提案された修正Shepard内挿法に基づくPESの生成法を、デカルト座標に基づいて定式化することにより一般の多原子分子系に適用できる形に拡張することに成功した。本方法を、(1)マロンアルデヒドの分子内水素移動反応・蟻酸二量体の分子間二重水素移動反応における多次元トンネル動力学、(2)水、ホルムアルデヒド分子の振動-回転エネルギー準位の予測、の2つの動力学の問題に応用した。以下順次成果を述べる:(1)反応経路が大きく曲がるためにトンネル効果を定量的に見積もることが困難な系として知られているマロンアルデヒドの分子内水素移動反応に対して全21自由度を含んだab initioポテンシャル曲面を作成し、Millerのモデルを適用してトンネル効果によるエネルギー分裂を評価したところ、実験値を非常に精度よく再現することができた。蟻酸二量体の分子間二重水素移動反応(24自由度)についても、同様にしてPESを作成し、simulationを行うことにより、トンネル分裂を定量的に見積もることができた。(2)振動-回転エネルギー準位を理論予測する振動SCF法にdirectに電子状態計算を組み合わせたdirect VSCF法を定式化し、水、ホルムアルデヒド分子の基本振動数、倍音・結合音のエネルギー準位の計算を行い、実験結果を再現する高精度な結果を得ることができた。また、分子振動を高精度に再現するab initio PESを3つの参照点における4次テイラー展開のポテンシャルを内挿することにより作成し、その正確さをdirect法による結果と比較することにより実証した。まず、1994年にCollinsらによって提案された修正Shepard内挿法に基づくPESの生成法を、デカルト座標に基づいて定式化することにより一般の多原子分子系に適用できる形に拡張し、(1)マロンアルデヒドの分子内水素移動反応における多次元トンネル動力学、(2)水、ホルムアルデヒド分子の振動-回転エネルギー準位の予測、(3)分岐反応経路動力学、の3つの動力学の問題に応用した。(2)振動-回転エネルギー準位を理論予測する振動SCF(self-consistent field)法にdirectに電子状態計算を組み合わせたdirect VSCF法を定式化し、水、ホルムアルデヒド分子の基本振動数、倍音・結合音のエネルギー準位の計算を行った。内挿法によるPESの精度を吟味するため、両分子に対してPESを作成し、その有効性を示した。(3)反応経路が途中で分岐して2つの生成物に到る場合(H_3CO→H_2COH)の同位体効果を調べたところ、反応経路は一方の生成物にのみ到るが反応経路近傍から走らせた最急降下経路は他方の生成物へと到ること、谷-尾根遷移が全対称座標の方向に起こることを初めて見出した。同反応系に対してdirect trajectory法によるsimulationを行い、分岐反応に対する動的同位体効果も調べた。
気候条件がミズゴケ・ハンモックの形態,水文条件や植物群落に与える影響の解析

北海道内のミズゴケハンモックの形状に地域的差異が生じる原因を解明するため,ハンモックの高さが異なる4湿原(風蓮川:円筒形で高い,サロベツ・歌才:扁平で低い,ウトナイ:山形で中程度)においてミズゴケ3種のシュートの成長量を測定した.さらに,冬期の雪圧と他の植物の有無が成長に与える影響も検討した.年間成長量は日本海側で太平洋を上回った.他の植物の除去によってミズゴケの成長が抑制された.これは被陰による蒸発抑制効果が失われたためと考えられる.雪圧を除去した場合,多雪地帯で成長が抑制されたのは,冬期の雪圧によってハンモックが沈降せず,相対的に水位が低くなったためと推察された.サロベツでイボミズゴケの成長が6月に抑制されたのは,余剰降水量の低下による乾燥が原因と考えられる.風蓮川湿原のハンモックの水収支を調査し,ハンモック内の水移動を検討した.晴天日は日中に蒸発散によって失われたのと同量の水が下層から供給されていた.降雨中は,ハンモック表面から供給された雨水が表層で貯留されず浸透し,深層では一部が貯留された.表層の未分解泥炭は緻密な構造をしており,毛管水の保持・吸収能力が高い.そのため,蒸発散によって表層の水が失われても深層から吸引できたと考えられる.一方,深層の分解泥炭は構造が崩壊し透水性が低いため,降雨時には水移動量が表層より小さくなり,水が深層に貯留されたと考えられる.このように,降雨時に雨水が深層に蓄えられ,その水が晴天日に表層へ供給され,ハンモックが雨水涵養性の水質となったと推察された.また,この地域では夏季に頻繁に降雨があり,降水量が蒸発散量を上回る.したがって泥炭の特性と同様に気候条件もハンモックの形成・維持に影響したといえる.ハンモックがミズゴケの枯死体から形成されているから,ミズゴケはハンモックを形成することでそれ自身の生育に適した環境を形成することが示唆された.北海道内のミズゴケハンモックの形状に地域的差異が生じる原因を解明するため,ハンモックの高さが異なる4湿原(風蓮川:円筒形で高い,サロベツ・歌才:扁平で低い,ウトナイ:山形で中程度)においてミズゴケ3種のシュートの成長量を測定した.さらに,冬期の雪圧と他の植物の有無が成長に与える影響も検討した.年間成長量は日本海側で太平洋を上回った.他の植物の除去によってミズゴケの成長が抑制された.これは被陰による蒸発抑制効果が失われたためと考えられる.雪圧を除去した場合,多雪地帯で成長が抑制されたのは,冬期の雪圧によってハンモックが沈降せず,相対的に水位が低くなったためと推察された.サロベツでイボミズゴケの成長が6月に抑制されたのは,余剰降水量の低下による乾燥が原因と考えられる.風蓮川湿原のハンモックの水収支を調査し,ハンモック内の水移動を検討した.晴天日は日中に蒸発散によって失われたのと同量の水が下層から供給されていた.降雨中は,ハンモック表面から供給された雨水が表層で貯留されず浸透し,深層では一部が貯留された.表層の未分解泥炭は緻密な構造をしており,毛管水の保持・吸収能力が高い.そのため,蒸発散によって表層の水が失われても深層から吸引できたと考えられる.一方,深層の分解泥炭は構造が崩壊し透水性が低いため,降雨時には水移動量が表層より小さくなり,水が深層に貯留されたと考えられる.このように,降雨時に雨水が深層に蓄えられ,その水が晴天日に表層へ供給され,ハンモックが雨水涵養性の水質となったと推察された.また,この地域では夏季に頻繁に降雨があり,降水量が蒸発散量を上回る.したがって泥炭の特性と同様に気候条件もハンモックの形成・維持に影響したといえる.ハンモックがミズゴケの枯死体から形成されているから,ミズゴケはハンモックを形成することでそれ自身の生育に適した環境を形成することが示唆された.ハンモック表面からの実蒸発散量は、可能蒸発散量と同程度であった。ハンモックの含水率は、下層では水位変化に対応して変化していたが,表層では,降雨によって上昇し降雨後に降雨前の値まで低下した。また晴天時には日中に含水率が低下し、夜間に上昇するという日変化を繰り返したため,1日あたりの含水率の低下量は非常に小さかった。水収支法による解析の結果、ハンモック内部では日中に上向きの水移動があり、表層の流量が下層の流量より大きく、流量のピークは表層ほど早く現れる傾向がみられた。これらの結果から、次のことが推察される。降雨時はハンモック表層に供給された雨水はすぐに下方に浸透する。晴天時は蒸発散によって表層の水ポテンシャルが低下し,その低下分を補うように下層に貯留されている水が表層へ供給される。ミズゴケの伸長量は、Sph.papillosum、S.subfulvum、Sph.fuscumの順に大きかった。伸長量と水文気象環境との関係について次のことがわかった:

(1)Sph.papillosumは気温が高く正味放射量の大きい6-8月に伸長量が最大で、水位が低下した時期でも抑制されない,(2)Sph.subfulvumは、5-6月において伸長量が最大であり、降水量が少なかった6-7月に伸長量が小さかった,(3)Sph.fuscumは気温が高い7-8月に伸長量が最大で、水位が低下した6月においても伸長はあまり抑制されない。年変動の大きい水文気象環境とミズゴケハンモックの形状との関係を明らかにするためには、さらにデータの経年蓄積が必要である。風蓮川湿原でチャミズゴケ(Sphagnum fuscum)hummockの水文気象環境と栄養環境の指標であるECを測定した.また,約1ヶ月間隔でhummock上に生育するチャミズゴケの伸長量を測定した.得られたデータからhummock不飽和層の水収支とチャミズゴケの成長量を計算した.水収支解析の結果,晴天日の日中に蒸発散によって失われたのと同量の水がhummock深層から表層に補給され,地下水面から深層への水移動量は蒸発散量より小さくなることがわかった.一方,降雨時は,hummock表層では供給された雨水の大部分がすぐに浸透し,一部が深層に貯留されることもわかった.以上のような機構で,hummock表層の含水率があまり変動しないことがわかった.チャミズゴケの成長は蒸発散量が降水量を上回った2001年5-6月においてもあまり抑制されなかった.このことからチャミズゴケは晴天が続いてもhummock深層や地下水面から供給される水によって枯死せず成長したことが推察された.ECはhummock深層で最も低かった.hummock深層では以下のようにして貧栄養環境になると推察される:(1)降雨時,hummockには雨水が,hollowには雨水と湿原縁の段丘からの比較的富栄養な水が供給される.(2)その後晴天が続くと,地下水面からhummock深層への水移動量が蒸発散量より小さいため,水位がhummockでhollowより高くなる.(3)hummock深層に富栄養水が流入しにくくなり貧栄養環境が保たれる.hummockが貧栄養環境になるため,競争力が強く生育に多量の栄養を必要とする低層湿原植生が侵入しにくいと推察された.hummockはミズゴケの枯死体が堆積してできたものであることを考えると,ミズゴケはハンモックを作ることでそれ自身の生育育に適した環境を作り出していたことが示唆された.北海道内のミズゴケハンモックの形状に地域的差異が生じる原因を解明するため,ハンモックの高さが異なる4湿原(風蓮川:円筒形で高い,サロベツ・歌才:扁平で低い,ウトナイ:山形で中程度)においてミズゴケ3種のシュートの成長量を測定した.さらに,冬期の電圧と他の植物の有無が成長に与える影響も検討した.年間成長量は日本海側で太平洋側を上回った.他の植物の除去によってミズゴケの成長が抑制された.これは被陰による蒸発抑制効果が失われたためと考えられる.雪圧を除去した場合,多雪地帯で成長が抑制されたのは,冬期の雪圧によってハンモックが沈降せず,相対的に水位が低くなったためと推察された.サロベツでイボミズゴケの成長が6月に抑制されたのは,余剰降水量の低下による乾燥が原因と考えられる.風蓮川湿原のハンモックの水収支を調査し,ハンモック内の水移動を検討した.晴天日は日中に蒸発散によって失われたのと同量の水が下層から供給されていた.降雨中は,ハンモック表面から供給された雨水が表層で貯留されず浸透し,深層では一部が貯留された.表層の未分解泥炭は徴密な構造をしており,毛管水の保持・吸収能力が高い.そのため,蒸発散によって表層の水が失われても深層から吸引できたと考えられる.一方,深層の分解泥炭は構造が崩壊し透水性が低いため,降雨時には水移動量が表層より小さくなり,水が深層に貯留されたと考えられる.このように,降雨時に雨水が深層に蓄えられ,その水が晴天日に表層へ供給され,ハンモックが雨水涵養性の水質となったと推察された.
低次元フェルミ流体系の物理

本基盤研究C(企画調査)「低次元フェルミ流体系の物理」では,これまでHeに固有の物理として捉えがちであった.低次元量子液体,とりわけ低次元液体^3Heについて,低次元電子物性との間にいかなる共通の,あるいは未知の物理が存在するのか,広く実験家と理論家を交えた研究会を開催して検討することにより,量子液体研究の新しい方向性を探ることをめざした。当初本企画調査研究で取り上げようと計画したのは,つぎの3項目超流動転移および超流動状態の位相欠陥と,分数量子ホール効果状態の複合フェルミオンなどの場の量子論に現れる2次元特有な異常性に根差した現象などとの関連。・単原子層^3He:2次元固体^3Heの磁性,2次元固相・液相転移および凝集現象,液相での新しい引力機構による超流動転移の可能性と,高温超伝導など強相関低次元電子系物性との関連。・マイクロ・チヤンネルに閉じ込められた低次元フェルミ粒子系:1次元等の低次元チヤンネルにおける液体^3Heの挙動と、マイクロ・ポーラス中金属電子状態、朝永・ラッテインジヤ-液体、メゾスコピック現象との関連。であったが,10月30/31の両日アクトシティ浜松研修交流センターで開催した研究会では,これらの項日に加えて固体物理に現れる低次元電子系の間題へとより対象を広げることとし,固体電子全体を展望する講演(福山・東大理)の他,有機物質(鹿野田・東大工),人工原子・分子(樽茶・NTT)のホットな話題の提供を受けた。また,超流動^3Heと素粒子物理・宇宙論との関連についてへルシンキ大のVolovik氏の招待講演を企画した。以上の各項目について現状と将来を展望するレビュー講演と討論により将来への発展の契機をつかむことができた。と同時に異分野の交流を進めることができたことは一つの収穫である。研究会の成果は報告書としてまとめた。
微小磁性体/半導体二次元電子系微細構造における輸送現象

半導体二次元電子系細線の基板表面上に磁性体細線を配置し、その漏れ磁場を利用して空間変調磁場を二次元電子系に導入した。この系において3つの異なるテーマで研究を行い、3編の論文(1編発表予定含む)及び2つの国際会議における発表を行った。1.二次元電子系チャネルの両端に符号の異なる空間変調磁場(勾配磁場)を導入し、伝導に異方性が生じることを示した。磁場勾配の方向により伝搬する方向が決まるスネーク軌道と電子-電子散乱の効果によりこの現象を説明した。2.位相緩和長が試料サイズと同程度になる低温において、勾配磁場によるコンダクタンス揺らぎの実験を行った。通常の一様磁場の場合との比較を行い、振る舞いの違いを磁束キャンセルの効果で説明した。3.磁性体細線による空間変調磁場に外から十分強い一様磁場を加えて、量子ホール領域における空間変調磁場の効果を調べた。量子ホール遷移領域における有限の縦抵抗が空間変調磁場により著しく抑制されることを観測した。新しい試みとして二次元電子系の曲がり抵抗を利用して、微小磁性体の磁化過程を検出することも行った。1ミクロン程度の磁性体リングにおいて明瞭に磁化状態(onion state及びclosure state)を検出する事ができ、磁壁の位置も同定できることを示した。半古典的なビリアードモデルを用いたシミュレーションにより曲がり抵抗の振る舞いを良く再現できることから、この手法は微小磁性体の磁化測定に有用であることを明らかにした。微小磁性体の生じる漏れ磁場を利用して、二次元電子系細線に磁場勾配を持つ空間変調磁場を導入した系において、異なる4つの物理的視点で研究を行った。上向きと下向きの磁場が共存する勾配磁場中ではゼロ磁場の周りに電子がトラップされる。このsnake軌道の向きは勾配磁場の向きに依っていることから異方的な伝導を示すことが期待される。そこで、二次元電子系細線に勾配磁場を導入して直流バイアス電流を印加して微分抵抗を測定し、勾配磁場の向きによって有意な差が生じることを観測した。この現象の説明として、二次元電子系細線の境界における拡散的な散乱とバイアス電流を加えたことによる電子-電子散乱の複合効果によるモデルを提案した。次に、十字路型の試料に同様な勾配磁場を導入して曲がり抵抗を測定した。勾配磁場の向きによって曲がり抵抗は変化し、その振る舞いは半古典的なビリアードモデルにより半定量的に理解できた。位相緩和長とサンプルサイズが同程度になる十分低温では、様々なパスの重ね合わせであるコンダクタンスは平均化されずに磁場に対して揺らぐ(磁気コンダクタンス揺らぎ)。磁性体の漏れ磁場による勾配磁場に対してもコンダクタンスが揺らぐことを見出し、一様磁場の場合と勾配磁場の場合の振る舞いを比較した。その違いを、勾配磁場の場合には符号の異なる磁場によってトータルの磁束がキャンセルすることで説明した。最後に数テスラ程度の強い一様磁場を印加した量子ホール領域における空間変調磁場の効果を調べた。後方散乱が抑制されることにより量子ホール遷移領域の有限な縦抵抗が著しく抑制されることを観測した。また、この実験により量子ホール領域においても空間変調磁場が独立した制御パラメータとして有効であることを示した。
伝統軸組構法の耐震改修技術の開発-土壁と軸組の修復技術

伝統軸組構法を修復する上で構造上、重要になる土壁と軸組の強度性能を明らかにする目的で以下の実験を行った。(a)土壁については、基本材料特性である圧縮強度、部分圧縮強度、せん断強度および曲げ強度を調べた。(b)軸組については修理の際に用いられることの多い、金輪継手について、継手長さを変化させて曲げ性能と圧縮性能を調べた。その結果、次のことが分かった。(1)壁土の圧縮強度、部分圧縮強度、せん断強度、および曲げ強度は、それぞ0. 31N/mm^2、0. 66N/mm^2、1. 04N/mm^2、0. 68N/mm^2であった。(2)金輪継手の曲げ性能には弱軸と強軸がある。(3)金輪継手の継手長さが長くなれば曲げ強度が上がる傾向があるが、靱性が低くなる可能性も同時に示唆された。(4)金輪継手の圧縮性能は継手長さによらず、ほぼ一定である。土壁の強度特性を把握するために、砂と土とワラスサの比率により強度がどのような性質を示すかを調べた。柱等の木部が壁土にせん断力を伝達する際にチリ部分での圧縮力が重要になってくる。修理の際にも、このチリ部分の修理が必要になることから圧縮強度と部分圧縮強度の試験を行った。各試験体は、40×40×160mmの寸法で、JISの木材強度試験に準拠して行った。その結果、全面圧縮試験においては、砂が少なくなるほど強度が大きくなることがわかった。強度のみに注目すると、砂を混ぜない方が強度が高くなる。また、部分圧縮については、ワラスサの量が挙動に大きく影響することがわかった。スサが少ない場合は、脆性的な傾向を示した。修理の際に、ワラスサを混ぜる比率を、本実結果から、土とスサと砂の比率を2:2:1程度にして、次年度以降の具体的修理方法の選択に結びつける基礎データを得ることができた。また、軸組の修理技術として金輪継ぎに注目して曲げ試験を行った。スギおよびヒノキの120mm角柱を想定して、4点曲げ試験を実施した。柱せいに対して2倍、2.5倍および3倍の継ぎ手長さを実験変数とした。その結果、強度的には3倍のものと2.5倍のものが高い性能を示したが、靭性を考慮すると2.5倍のものが高い性能を示した。スギとヒノキでは、製材で発生すると同程度のバラツキが生じ、ヒノキの方が小さいバラツキであった。伝統木造建築の修復を行う際に、耐震要素としての土壁の性能と軸組の挙動は大変重要である。そこで、今年度は土の材料強度試験について、また、軸組の接合方法としての長ほぞ込栓接合の引抜強度について検証した。「壁土の材料試験」実施したのは、圧縮試験、部分圧縮試験、せん断試験、および、曲げ試験である。供試体は、モルタル曲げ試験体を作成するための鉄製の型枠を用いて作製した。この型枠の内法寸法40x135x160mmであり、乾燥後に供試体として切り出した。圧縮試験は寸法約40x40x80mmのものを14、その他は約40x40x160mmの寸法で、部分圧縮供試体を7体、せん断供試体を7体、そして、曲げ試験体を5体とした。壁土の圧縮強度、部分圧縮強度、せん断強度、および曲げ強度は、それぞれ0.31N/mm^2、0.66N/mm^2、1.04N/mm^2、0.68N/mm^2であった。「長ほぞ込栓接合部の引抜試験」一般的に用いられる15mm角、18mm角のそれぞれの込栓について、先穴の形状を角穴と丸穴との場合で引き抜き性能の差異を実験的に検証した。剛性については、角穴の方が高いものの、靱性については丸穴の方が優れていることがわかった。伝統的な木造建築の柱脚の腐朽等による損傷に対して、金輪継手を用いた根継ぎによる修理が行われることがある。本研究ではその根継ぎに用いられる金輪継手を対象として、力学的特性を明らかにすることを目的とした。

過年度の研究において、スギおよびヒノキの機械等級区分された材料に対して、継手長さの異なる場合の曲げ強度に関する実験的研究を行い、その特性の違いを明らかにした。本年度は圧縮性能に着目し、曲げ試験同様に、機械等級区分されたスギおよびヒノキについて、継手長さを変数とした圧縮実験を行った。ここで用いた材料のスギおよびヒノキは何れも乾燥材(SD20)の正角材(120mm角)である。供試体を作製の前に、機械等級区分を行い、スギについてはE90を、ヒノキについてはE90とE110を選択した。また、継手の長さは240、300、360mmの3種類で、曲げ試験の場合と同じ実験変数とした。その結果、次のことが分かった。1)スギよりヒノキの方が高い強度と剛性を示し、樹種の違いが圧縮性能に影響を及ぼすことが示唆された。2)圧縮強度は基準強度に対して60%を上回り、特にヒノキE90では80%を超えた。3)ヒノキE90はE110よりも剛性および強度が高い傾向がみられた。4)曲げ試験においては、継手長さの影響が現れたが、圧縮試験では、その差が明確ではなく、300mm前後の継手長さでは圧縮強度は左右されないことが示唆される結果となった。
外国在留邦人に対する特別支援教育に関する相談支援体制の構策

二年間の研究で、二つの調査と延べ21校への訪問による実地調査を行った。その中で、日本人学校の実情と課題が明らかになってきた。(1)企業等から派遣され、海外に駐在する日本人は年々年齢層が若くなり、子育て期の年齢層になってきている。それに伴って、当然ながら障害のある子どもを帯同することによるさまざまな不安や悩み、教育・養育・発達等にかかる相談も増加している。(2)障害(軽度発達障害を含む)についての専門知識や指導技術がある教員がいないため、障害のある児童生徒の教育相談を受けたときや指導実践の方法等に常に不安がある。学校での取り組みや校内体制へのスーパービジョン、コンサルテーションを強く求めている。(3)子どもの状態を正しくアセスメントする専門的知識がない。子どもへの評価(学習上のつまずきの評価と具体的指導法)、コミュニケーションや対人関係に困難がある子どもへの接し方、教材・教具の入手方法、指導上のヒントやアイデアなど子どもの実態に即した具体的な支援が必要である。(4)国内外における障害に関する情報、特別支援教育について国や各地の動き、他の日本人学校における取り組み事例についての相互情報交換等、特別支援教育の動きに関する情報を総合的に得ることが難しい。(5)日本各地から教員が派遣されており、現時点では派遣している都道府県や市町村の特別支援教育の考えに大きな差があり、教員集団の共通意識・認識に立って取り組むことが難しい。(6)子どもだけでなく家族全てが、外国に来ているということが影響している心理的な緊張からくる様々な問題を抱えていることがある。こうした心のケアーへの対応のために、養護教諭、学校カウンセラーの配置が急務である。(7)派遣教員の人数が削減されてきており、TTや取り出し指導など校内体制をつくることに困難が生じてきている。特に小規模校に大きな困難がある。(8)日本人学校では学校運営理事会等が大きな影響力を持っている。また、校長や事務局長の運営・経営方針との関係も強い。障害のある子どもの受け入れが可能となり、特別支援教育が日本人学校に深化していくためには、この両者の積極的な理解が必要である。現在、積極的に特別支援教育を推進している学校は、この点に対しての努力が見られる。日本人学校82校に対し、障害児の在籍、相談の有無、特別支援教育への取り組み等アンケート調査を行った。さらに、特別支援教育に取り組みをしているあるいは次年度より考えていると回答のあった18校(ソウル、上海、香港、バンコク、クアラルンプール、ミュンヘン、ニューヨーク等)に実地調査を行った結果以下のような実情であることが解った。(1)企業等から派遣され海外に駐在する日本人は年々年齢層が若くなり、子育て期の年齢層になっている。それに伴って、障害のある子どもに係る相談も増加している。これまで教育設備が整っていない等教育環境上の問題で障害のある児童生徒を受け入れがたい点が多かったが、ここ数年入学希望者が増加傾向にある。(2)障害(軽度発達障害を含む)についての専門知識や指導技術がある教員がいないため、学校での取り組みや校内体制へのスーパービジョン、コンサルテーションを強く求めている。(3)子どもの状態を正しくアセスメントする専門的知識がいない。

子どもへの評価(学習上のつまずきの評価と具体的指導法)、コミュニケーションや対人関係に困難がある子どもへの接し方、教材・教具の入手方法、指導上のヒントやアイデアなどケースに即して具体的な支援が必要である。(4)現地社会資源を活用することは、言語の問題もあって現実的には活用されていない。(5)日本各地から教員が派遣されており、現時点では派遣している都道府県や市町村の特別支援教育の考えに大きな差があり、教員集団の共通意識・認識に立って取り組むことが難しい。(6)入学してくる障害のある児童生徒が日本でどのような支援を受けてきたかの具体的な情報が個人情報保護の観点から受けにくく教員の不安材となっている。(7)家族共に外国に来ているということが影響している心理的な対応のために、養護教諭、学校カウンセラーの配置が急務である。(8)国内外における障害に関する情報、特別支援教育について国や各地の動き、他の日本人学校における取り組み事例についての相互情報交換等、特別支援教育の動きに関する情報を総合的に得ることが難しい。こうした知見を元に、二年次は日本人学校特別支援教育に関するネットワークづくりと具体的な支援システムの方索を構築していく。二年間の研究で、二つの調査と述べ21校への訪問による実地調査を行った。その中で、日本人学校の実情と課題が明らかになってきた。(1)企業等から派遣され、海外に駐在する日本人は年々年齢層が若くなり、子育て期の年齢層になってきている。それに伴って、当然ながら障害のある子どもを帯同することによるさまざまな不安や悩み、教育・養育・発達等にかかる相談も増加している。(2)障害(軽度発達障害を含む)についての専門知識や指導技術がある教員がいないため、障害のある児童生徒の教育相談を受けたときや指導実践の方法等に常に不安がある。学校での取り組みや校内体制へのスーパービジョン、コンサルテーションを強く求めている。(3)子どもの状態を正しくアセスメントする専門的知識がない。子どもへの評価(学習上のつまずきの評価と具体的指導法)、コミュニケーションや対人関係に困難がある子どもへの接し方、教材・教具の入手方法、指導上のヒントやアイデアなど子どもの実態に即した具体的な支援が必要である。(4)国内外における障害に関する情報、特別支援教育について国や各地の動き、他の日本人学校における取り組み事例についての相互情報交換等、特別支援教育の動きに関する情報を総合的に得ることが難しい。(6)子どもだけでなく家族全てが、外国に来ているということが影響している心理的な緊張からくる様々な問題を抱えていることがある。こうした心のケアーへの対応のために、養護教諭、学校カウンセラーの配置が急務である。(7)派遣教員の人数が削減されてきており、TTや取り出し指導など校内体制をつくることに困難が生じてきている。特に小規模校に大きな困難がある。(8)日本人学校では学校運営理事会等が大きな影響力を持っている。
フッ素フリー水/超臨界二酸化炭素分散システムの構築

揮発性有機溶媒(VOC)の代替として、超臨界CO_2が注目されているが,超臨界CO_2は極性物質に対する溶解性が低い。より広範に超臨界CO_2を利用するには、水をナノ粒子として分散させた"水/CO_2マイクロエマルション"が必要である。本研究では、安定化剤として、高価で環境負荷のあるフッ素系材料を使わずに、汎用性のある炭化水素系界面活性剤でこのW/CO_2μEの調製を試み、これに成功した。本申請研究は,イソステアリル基を疎水基とした炭化水素系界面活悸剤壷設計・合成し,それらの単独系または混合系を用いることで,(I)熱および化学安定性に優れ,従来のW/OμE系に匹敵する可溶限界量(W_0=60)以上をもつW/CO_2μEの構築,さらには(II)温和な条件(室温付近でかつ100bar程度)からの高い可溶化限界量をもつW/CO_2μEの構築を試みた。イソステアリル基を疎水基として、アニオン性、カチオン性、ノニオン性の一鎖一親水基型界面活性剤を、そして、アニオン性の二鎖一親水基型界面活性剤を合成し、それら界面活性剤単独系でのCO2中での水可溶化能力を評価した。その結果、最もよく機能したものは一鎖一親水基型のイソステアリル硫酸ナトリウム塩であり、W_0=50程度の水まで可溶化できることが分かった。しかし、その界面活性剤であっても水の可溶化には、55°C以上の高温、200bar以上の高圧力が必要であった。フッ素フリーではないが、環境に許容される範囲内の少量のフッ化炭素(C4以下)を持ち、実用可能なレベルのW/CO2マイクロエマルションを形成できる界面活性剤の開発も重要であり、可溶化能力に及ぼすフッ化炭素鎖長の影響を検討した。フッ化炭素鎖長が2以上で、有意なマイクロエマルションの形成が可能となり、フッ化炭素鎖長が4以上で、実用量レベルであるW_0が60以上のマイクロエマルションが達成された。フッ化炭素鎖長が4以上では、形成の圧力、温度条件も穏和であり、可溶化の速度が極めて速く、数分内で可溶化が達成できていた。このことから、直鎖状のフッ化炭素を利用した場合、フッ化炭素鎖長4が、低環境負荷でありながら、実用レベルのマイクロエマルションを効率的、効果的に調製するのに最適である判断できる。平成24年度では、前年度に用いたイソステアリル基だけではなく、イソヘキシル(炭素数6の)やイソラウリル(炭素数12)を親CO2基とした種々の1鎖型、2鎖型、3鎖型の界面活性剤を新規に合成し、超臨界CO2中への溶解性および、超臨界CO2中での水の可溶化能力を評価した。合成した多分岐炭化水素系界面活性剤は,炭化水素系界面活性剤でありながらフッ素系界面活性剤に匹敵する水の表面長力低下効果(γcmc=25 mN/m以下)を発現し、最大で23.8 mN/mまで表面張力を低下させた。超臨界CO2中での界面活性剤の溶解度および水の可溶化能力を検討したところ、イソヘキシル基をもつ3鎖型界面活性剤が非常によくCO2中に溶解し、55°C以上かつ190bar以上で、W0=21まで水を可溶化させることが分かった。昨年度報告した最も効率的に水を可溶化させる一鎖一親水基型のイソステアリル硫酸ナトリウム塩では、その高い可溶化能力が55°C以上でかつ220bar以上の高圧力が必要であったことと比較すると、より温和な圧力で可溶化能力を発揮させる界面活性剤の開発に成功したといえる。さらには、フッ素フリーではないが、環境や社会に許容される範囲内の少量のフッ化炭素(C6以下)を1本有し、同じ長さの炭化水素鎖も同時にもつハイブリッド界面活性剤についても検討を行い、最大でW0=60程度までW/CO2マイクロエマルションを形成し、かつフッ素含有量に対して最も高い効率的で水を可溶化(フッ素原子に対し水4.7分子)させることにも成功した。以上の成果は、過去に報告される界面活性剤に比べ、高い水可溶化能力を実現しており、圧力、温度を穏和にする点についてはまだ課題が残るものの、次世代型グリーンソルベントであるW/CO2マイクロエマルションを実用に大きく近づける成果となった。平成23年度に数種のイソステアリル基をもつ界面活性剤を設計、合成し,試験を行ってきたが、通常の炭化水素系界面活性剤よりもCO2に溶けやすく,水の可溶化を達成するものの、55°C以下の低温、200bar以下の低圧力からその可溶化能力を発揮させることはできていない。また、それらの可溶化能力も最高でW_0=50程度であり、性能の高いフッ素系界面活性剤ρ可溶化能力(W_0=80程度)に比べ低い。

界面活性剤混合系や助溶媒添加系の検討も行っているが、それらの能力を改善する挙動は、残念ながらまだ得られていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究から、フッ素をまったく使わずに、低温、低圧力条件で高い水可溶化能を発現させることは非常に難しいことが分かっている。一方で、少なくともフッ化炭素鎖長4があれば、低温および低圧でW_0=6080程度の高い水可溶化能力を発現できる系を発見している。今後は、目標である低温、低圧力での高い水可溶化量を保持するW/CO2マイクロエマルションの構築をより確実なものにするため、"フッ素フリー"の可溶化系だけでなく、環境に許容されるようなフッ素量を最小限に絞った"フッ素レス"の可溶化系の検討も試みる。