hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
政府統計を援用した社会的排除調査手法の実践的構築

社会的排除という考え方は、生活状態を多次元的に評価する社会科学的手法である。本研究は、この社会的排除の考え方を基礎にして、地域社会が抱える課題や状況を包括的に評価する方法の構築を模索することが目的であった。今回の研究では、協力の得られた三重県S市をフィールドとして、政府統計の人口動態統計や産業連関統計を主に用いながらS市の社会構造の変化を見つつ、社会的排除概念を用いた市民調査(量的調査)とS市内の自治会でのヒアリング調査(質的調査)を独自に実施した。本研究から、人口の高齢化が、地域の生活基盤となる社会インフラ、そして地域の住民間の互助の基盤となる社会関係資本を掘り崩していることが分かった。平成25年度の研究目標は、1社会的排除指標に基づく三重県S市の生活実態調査の詳細な分析と、2行政府統計や地方公共団体独自の調査の選定と収集作業の2点であった。1については、S市の生活実態調査の第一次集計を終了し、報告書を作成してS市議会に報告を行った。また、その後、この調査の結果を踏まえて、S市健康福祉部地域福祉課との共同し、地域福祉事業を展開するための基礎資料として活用している。調査の結果から、主に次のようなことが確認できた。S市を合併前旧町単位、および字単位で集計を行ったところ、地域の自治会の活動状況や、地域コミュニティを形成する拠り所である要因の違いが、地域住民の社会参加の姿勢や動向の違いを生み出している。このことを踏まえると、地域での社会的排除状況を測定するためには、地域のコミュニティを形成している諸要因を歴史的にも捉える必要があることが分かってきた。2については、思ったほどに市町を単位とする統計資料が存在せず、少々難航している。例えば、地域経済の詳細を分析する基礎資料となる産業連関表等についても、県単位までは集計されているが、市町単位での集計が存在しない。このため、当初の研究計画に即して、S市生活実態調査の結果を行政府統計との関連の中で評価する作業が、予定よりも遅れている。対策として、市町単位で用いることのできる人口統計等を参考にしながら、県単位の行政府統計から市町単位に推計する作業を行っている。また、今後の対策として、地方自治体等が実施した健康調査や高齢者福祉調査など、市町単位の資料の収集を進める予定である。三重県内S市で実施した地域診断調査データの解析を進め、これを市行政および社会福祉協議会と共有し、次期の地域福祉計画・地域福祉活動計画作成の基礎資料として活用していくことを合意した。また、この合意にともなって、地域診断調査によってカバーされる項目以外の行政データの整理に着手した。さらに、別途学内の地域貢献事業として県内のK市とT市でも地域診断調査をする機会が得られたため、これを年度当初に実施した。そして、このK市とT市での調査結果をS市の結果と比較することで、調査項目の中でも特に地域の住民および自治体等の社会組織との間の関係性に顕著な特徴が見られることが分かった。特に顕著に見られた特徴は、1いずれの地域圏においても家族関係がその世帯の家族関係の中核を形成すること、2しかし、これまでの住民間関係が維持されている地方圏では自治会役員や民生委員といった地域の世話役を媒介して世帯と公的団体(自治体や社協)とのつながりが見られるが、都市圏では両者の橋渡し機能が非常に弱いということである。このことを踏まえて、年度後半から社会関係資本の概念とその調査手法に関する先行研究の概観を試みている。社会関係資本に着目することとなった最大の理由は、現在行った地域診断調査によって、上述のように調査した市町の住民間および社会組織との関係構造の特徴が見られることを確認したが、それらの関係構造の特徴がどのように人々の生活に影響するのかについて、質的調査を実施する必要があると感じるようになったことにある。上記の問題意識は、S市行政担当者とも打ち合わせが終わっており、上記に書いたようにS市の次期地域福祉計画・地域福祉活動計画作成作業と連動させながら、研究を進めて行く予定である。2015年度に県内S市より「地域福祉計画」策定のための予備調査実施の依頼が入った。この調査事業の仕事が入ったことで、当研究で2015年度に予定していた研究スケジュールが遅れる結果になった。しかし他方で、S市の社会構造調査を実施することができる機会を得ることができたことは、本研究にとっても利点のあることであった。S市の意向を踏まえて、当該市での調査は社会関係資本(social capital)の把握を目的として実施した。内閣府による社会関係資本に関する研究の成果をはじめとする先行研究・調査を踏まえて、「信頼」「規範意識」「シチィズンシップ」「社会インフラ」「社会参加」「社会ネットワーク」の各領域についての調査と考察を目的とした調査計画を設定して実施した。調査の結果について、2015年度末の現時点ではデータのクリーニング作業が終了し、各項目ごとの単純集計にまとめたまでであるため、より踏み込んだ考察が、2016年度の前半の作業課題となっている。S市の調査は、住民基本台帳からの無策抽出による市民アンケート(量的調査)と、字単位での住民へのヒアリング(質的調査)とを組み合わせて行った。量的調査では47.2%の有効回収率を確保できたため、質的調査の結果とも組み合わせることで、非常に質の高い分析や考察ができると期待している。

2016年度の進め方として、S市に焦点を当てて、S市に関する政府等が持つマクロ/ミクロ・データと、2015年度に実施したS市での調査結果とを比較する作業を考えている。S市からの調査事業の仕事の依頼があり、それに優先的に取り組んだことが遅れの一因である。また、イギリスの研究者との打ち合わせなどを計画していたが、昨秋来頻発したヨーロッパでのテロ事件の発生によって、渡欧の計画を立てることが難しくなり、先方と打ち合わせて無理をしないこととした。以上を踏まえて、当研究課題の1年間の延長を申請した。本年度の研究活動実績は、地域福祉計画の策定の仕事依頼があったS市をフィールドとして、昨年実施した各種アンケート調査の結果と、この間整理してきた政府統計の結果とを整合させ、S市の地域福祉計画策定作業に活用し、本計画で進めてきた研究結果を政策立案のなかで検証することができたことである。また、その結果内容を、年度末の英国渡航において報告する機会を得て、今後の研究への多くの意見を受けることができたことにある。昨年度、たまたまS市より地域福祉計画の策定という、政策立案に協力する仕事をうけ、S市において市民、中学生、介護福祉事業所に対するアンケート調査と、S市内の全自治会における住民へのヒアリング調査を実施する機会を得た。これらの調査の結果を、行政の人口動態のデータ、市の介護福祉事業所関連のデータ、同じく市の商業施設に関するデータと掛け合わせることで、地域の高齢化にしたがって地域の生活基盤が弱まることによって、地域の社会関係資本(ソーシャル・キャピタル)に影響が出ていることが見られた。また、ヒアリング調査を通して、その影響が生じる状況を具体的に把握できる機会が得られた。年度末に渡英し、研究に対する助言者と今回の成果について打ち合わせをし、アンケート調査による量的調査だけではなく、ヒアリング調査による質的調査を実施できたことから得られた知見が、今後の研究に多くの示唆を与えてくれたことを確認した。S市でのアンケート調査とヒアリング調査は、その権利がS市に帰属するため、現在S市で手続きをすすめ、研究成果として論文化するための準備を進めている。ただし、本年度の研究で得られたS市についての知見は、S市の『第3次地域福祉計画』のなかに一部記述し、同計画書の政策立案の際の基礎データとして使用した。社会的排除という考え方は、生活状態を多次元的に評価する社会科学的手法である。本研究は、この社会的排除の考え方を基礎にして、地域社会が抱える課題や状況を包括的に評価する方法の構築を模索することが目的であった。今回の研究では、協力の得られた三重県S市をフィールドとして、政府統計の人口動態統計や産業連関統計を主に用いながらS市の社会構造の変化を見つつ、社会的排除概念を用いた市民調査(量的調査)とS市内の自治会でのヒアリング調査(質的調査)を独自に実施した。本研究から、人口の高齢化が、地域の生活基盤となる社会インフラ、そして地域の住民間の互助の基盤となる社会関係資本を掘り崩していることが分かった。S市行政との問題意識の共有が概ね良好に進んだこともあり、市の協力で整理するのに必要だった行政データの閲覧がスムーズに進みだし、問題点が明確になり、次年度に取り組むべき課題がはっきりした。S市の依頼で実施した調査の結果は、本研究にとっては比較考慮するべき具体的なデータを収集する機会になったと評価している。
口腔レンサ球菌の産生するスーパー抗原と口腔粘膜疾患

今後、これらスーパー抗原と口腔粘膜疾患との関わりに関しても、更に研究を進めたいと考えている。種々のトキシックショック症候群、猩紅熱、川崎病等の様々な疾患に細菌性スーパー抗原が関わるとの報告が相次いでいる。申請者は口腔に多数生息するビリダンスレンサ球菌が産生するビルレンス因子を探索する過程で、小児の歯牙表面より分離されたStreptococcus mitis 108株の培養上清から部分精製された画分、F-2がスーパー抗原性を有することを明らかにした(Infect. Immun. 63 : 785-793, 1995)。他の細菌性スーパー抗原での報告から類椎して、F-2で活性化されたT細胞が、口腔粘膜細胞に対して傷害作用(toxin-dependent cell-mediated cytotoxicity : TDCC)を示す可能性がある。だとすれば、口腔粘膜疾患に関する新しい機序論の展開が期待できる。そこで、申請者らは、F-2ならびにStaphylococcus aureus由来のスーパー抗原SEBを供試して、口腔の上皮細胞ないしは上皮性癌細胞(HO-1-N-1)に対するTDCCにちて検討した。その結果、これらスーパー抗原で活性化されたヒト末梢血T細胞はヒト口腔粘膜上皮細胞に対して傷害作用を及ぼすこと、TDCCのエフェクター細胞は主としてCD8^+T細胞であり、TDCCの発現には腫瘍壊死因子(TNF-α)等の液性因子は関与せずエフェクター・標的細胞間の直接接触が必須であること、本TDCCにはクラスII主要組織適合性抗原(MHC)とT細胞レセプター間の相互作用よりも、むしろ、ICAM-とLFA-1間の相互作用が重要な役割を演じていること等を明らかにした。今後は、さらにスーパー抗原の種類を増やしてTDCCの検討を進めるとともに、これらのスーパー抗原がMHCクラスII分子を介して、口腔上皮細胞や線維芽細胞を活性化して炎症性サイトカイン産生を促す可能性を追求し、口腔感染症にスーパー抗原が果たす役割の新たな側面を明らかにしたいと考えている。昨年に引き続き鹿児島大学歯学部の松下健二博士の協力を得て、既に報告したStreptococcus mitis 108株以外の、スーパー抗原を産生する口腔のビリダンスレンサ球菌の探索を行ったが、現在までのところ新たな産生株を見出すに至らなかった。そこで、研究対象を他のスーパー抗原にも広げて、広く粘膜病変との関わりを探求する事にした。まず、菅原は、Staphylococcus aureus由来のSEAで培養ヒト歯肉線維芽細胞のクラスII抗原を架橋すると、線維芽細胞が活性化されてIL-8等のサイトカインが誘導される事を明らかにした。力石らは、これまでの研究で、細胞膜関連スーパー抗原、cytoplasmic membrane-associated protein(CAP)の分離に供試してきたStreptococcus pyogenes T12株の培養上清から、CAPと類似のスーパー抗原、S.pyogenes mitogen-2(SPM-2)を分離し、この新奇なスーパー抗原がVβ4,7,ないし8を有するT細胞を活性化する等の特性を示す事を明らかにした(Immunology,91:406,1997)。さらに、菅原・力石らは、S.anreus由来のSEB等のスーパー抗原が小腸上皮細胞株HT-29を補助細胞(AC)としてスーパー抗原作用を発揮する系を確立し、同系では、単球系細胞をACとした場合とは異なり、HLA-DRならびにICAM-1依存的だが、B7-2/LFA-3には非依存的な反応がおこっている事を明らかにした。(Clin.Exp.lmmunol.,108:384,1997)。今後、これれのスーパー抗原が、口腔粘膜疾患に関わる可能性を更に追求したいと考えている。
植物の光感受性を制御する新規ホルモン様物質の探索

本研究では、シロイヌナズナの胚軸伸長や種子発芽に関与するD14LIKEタンパク質のリガンド、すなわち新たな植物ホルモン様物質の同定を目指した。目的とする化合物の同定には至らなかったが、化合物探索に重要と考えられる生物検定系を構築することが出来た。すなわち、D14LIKEタンパク質とそのパートナータンパクと考えられるSMAX1タンパク質を用いた酵母ツーハイブリット系の構築に成功した。また、胚軸伸長抑制作用があることが報告されたストリゴラクトンについて、種々立体異性体を用いた構造活性相関研究を行い、D14LIKEタンパク質を介したストリゴラクトンの作用には立体特異性がないことを明らかとした。本研究は、植物の光感受性に関わる新規ホルモンを同定することを目標としている。具体的には我々が以前の研究で明らかにしてきている植物の枝分かれ制御ホルモンであるストリゴラクトン(以下SL)の受容体であるD14遺伝子と相同性の高い遺伝子であるD14LIKEに着目し、そのリガンドとなるべき物質の同定を目指している。新規ホルモンの同定に向けて、本ホルモンの生合成変異体を入手することが必要であるという考えのもと、d14likeと酷似した表現型を示す変異体のスクリーニングを行った。その結果、d14like自身ではないものの、表現型はd14likeと酷似した変異体を少なくとも5種類獲得することが出来た。本変異体については、引き続きカリキンを投与することで表現型が相補できるかを調べることにより、新規ホルモンの生合成に関与する遺伝子の変異体であるかの絞り込みを進めている。胚軸の伸長抑制活性や発芽促進活性については、カリキンのみならず、SLも同様の作用を有していることが明らかとなってきた。つまり、D14経路だけでなくD14LIKEの経路でもSLがホルモンとして作用する可能性が考えられた。この可能性を追求するために、SLの4種立体異性体を用いて、胚軸伸長抑制に対するSLの立体特異性を調べた。SLがD14経路を介して枝分かれを制御する際には、4種異性体のうち2'位の絶対立体配置がR型の2種類のみが強い活性を示すことが明らかとなっている。4種異性体をD14が機能し得るd14like変異体に投与したところ、同様の傾向が見られた。一方でD14LIKEが機能し得る、d14変異体に投与した際にはいずれのSLも同等の作用を示すことが分かった。すなわちSLがD14LIKE経路で作用する際には、立体特異性がないことが明らかとなり、D14LIKE経路における真のリガンドがSL自身ではない可能性が高いと考えられた。本研究は、植物の光感受性に関わる新規ホルモンを同定することを最終目標としている。具体的には我々が以前の研究で明らかにしてきている植物の枝分かれ制御ホルモンであるストリゴラクトンの受容体であるD14遺伝子と相同性の高い遺伝子であるD14LIKEに着目し、そのリガンドとなるべき物質を同定したいと考えている。d14like変異体は胚軸が徒長するなど、光に対する応答性が変化したと思われる特徴的な表現型を示すが、同じ経路で働くであろう他の因子については現在まで同定されていない。特に本経路で働くホルモンを同定するためには、そのホルモンの生合成遺伝子が欠損した変異体を入手することが必要となる。本年度はその生合成遺伝子変異体の取得を目指してEMS処理シロイヌナズナ集団より、d14likeと酷似した表現型を示す変異体の探索を開始した。現時点までに一つの候補を得ているが、遺伝学的な解析よりd14likeそのものである可能性が示唆された。生合成遺伝子が、それぞれ複数コピーある可能性もあるため、本スクリーニングで生合成変異体を見出すのは困難である可能性も考えられるが、少なくともスクリーニングとしては機能していることが示されたため、今後更に継続してスクリーニングを行っていく予定である。また、煙から植物の発芽を誘導する化合物として見出されたカリキンは、D14LIKE経路で働く可能性が報告されている。つまりD14LIKEタンパク質がカリキンの受容体である可能性が考えられる。そこで、D14LIKEタンパク質とカリキンとの相互作用を等温滴定法により調べたところ、相互作用を確認することが出来た。このことからD14LIKEがカリキンの受容体として働くことが強く示唆された。新規ホルモンの同定に向けて、本ホルモンの生合成変異体を入手することが必要であるという考えのもと、昨年度までに引き続き、d14likeと酷似した表現型を示す変異体のスクリーニングを行った。

EMS処理した種子集団から、合計で約12万粒のスクリーニングを実施し、最終的に、d14likeと酷似した表現型を示す個体を約10ライン獲得した。得られた変異体について遺伝学的な解析を進めたところ、それらはいずれもd14likeそのもの、もしくはD14やD14LIKEの下流で働くF-boxタンパク質をコードする遺伝子であるMAX2の変異体であることが明らかとなり、生合成変異体と思われる変異体を獲得することは出来なかった。獲得した新たなd14like変異体アリルについては、シークエンス解析を行い、KAI2に対してアミノ酸の点変異を伴うラインを7ライン獲得することに成功した。すなわち、D14LIKEの機能に重要であると思われるアミノ酸残基を幾つか見出すことに成功した。また、D14LIKE経路の下流で働くことが予想されていたSMAX1タンパク質が、カリキン依存的にD14LIKEタンパク質と相互作用することを酵母ツーハイブリッドの系を用いて明らかにした。上記の通り、生合成変異体を獲得することが出来なかったため、内生のホルモンを探索する研究を進めることが出来なかったものの、上記のツーハイブリッド系を利用することにより、今後内生リガンドの探索を進めていくことが可能であると考えている。天然物化学D14とD14LIKEはその立体構造が酷似していることからも、リガンドの化学構造も似ていると予想されている。すなわちD14LIKEの経路には、ある特定のSLの分子種が機能しているのではないかといった可能性も提唱されている。加えて、SL自身が胚軸伸長抑制活性を示したことは、本可能性を支持するものであった。しかし、SLの各種異性体がd14の胚軸伸長抑制に関して同等の活性を示したことは、D14LIKE経路でSLが作用する際には立体特異性が無いことを示しており、D14LIKEがSLの部分構造を認識している可能性や、SLの代謝産物もしくは分解物を認識している可能性なども考えられる。すなわち、SL自身が真のリガンドではないことを強く示唆しており、本経路で働く新規ホルモン様物質の解明に向けて、重要な知見をもたらしたと考えている。d14likeと表現型の酷似した変異体のスクリーニングは当初の予定より、進行が遅れているものの着実に前進しており、今後は獲得した変異体の詳細な解析を進めていく予定である。以上のように、真のリガンドを同定するまでには更なる実験を必要とするものの、新規ホルモンの同定に向けて着実に前進していると考えている。d14likeに酷似した表現型を示す変異体のスクリーニングは予定通りに開始することが出来、実際にd14likeの新しいアリルと思われる変異体が獲得できたことから、予定通りに進行していると考えられる。また、D14LIKEとカリキンの相互作用についても、当初予定していた方法とは違う方法ではあったものの、直接相互作用できるというデータを得ることが出来た。内生のホルモンを同定するには、生合成変異体の取得が必要であるという意味では、次年度以降の研究が極めて重要になってくるものの、目標を達成するために着実に前進していると考えている。
尿流可視化による尿道機能の解明とフォーカル治療の基盤研究

男性尿道に近い素材で前立腺部尿道の正常と閉塞を有する模型を作成し、エコーを用いて排尿時全体の前立腺部尿道の動きを計測して尿流動態計算を行った。前立腺と尿道の弾性を踏まえた尿流シミュレーションの計算結果は、これまでの尿道を剛体とした計算結果と比べ、圧力と流速分布がより正確に反映されていると考えられ、排尿障害責任病変を検出する際に本研究で用いたモデルの弾性値を従来のアルゴリズムに付加することが可能ではないかと思われた。尿道内腔の正確な立体形状再現のため、内視鏡位置情報を付加したアルゴリズムを作成し、精度の高い画像を得ることができた。以上より新規排尿障害診断・治療法の基盤技術の構築を行い得た。平成26年度は、これまで行ってきた内視鏡ビデオ映像に基づく前立腺部尿道内腔立体形状再構築の精度を上げるため、血管や前立腺粘膜表面の反射特性を考慮した補正を行った。これにはGaussian Mixture Modelクラスタリングをもちいて組織性状の異なる領域を分別し、ラベリング処理によりノイズを除去後、隣接する領域部分にエッジ抽出を行った後、領域間の補間を行った。これにより従来法と比較し表面が滑らかな形状の再構築が可能になり、既知の色彩をもつ尿道モデルを用いて、整合性を確認した。MRIによる尿道形状の計測を行う前に、3D超音波診断装置を用いて蓄・排尿時の膀胱形状の変化を解析した。これには2D-SIFTアルゴリズムを用いて、膀胱超音波画像上のキーポイント候補点の抽出をおこない、3D-SIFTアルゴリズムにより対応点検索を試みた。これにより排尿前後の膀胱超音波画像上、マッチする対応点が2点得られ、超音波画像を用いた蓄・排尿時の膀胱運動の解析は可能であることが判明した。次いで、膀胱頸部治療修飾時の前立腺部尿道内の尿流体解析をおこなった。これまでに検討してきた、仮想空間上の正常男性と膀胱頸部硬化患者の膀胱頸部前立腺部尿道のモデルを用い、経尿道的膀胱頸部切除術で切開される膀胱頸部の形状変化から生じる前立腺部尿道内の尿流と圧力分布の変化を計算した。これにより、膀胱頸部正中腹側切開と、両側に斜め30度の位置の切開では、尿流と圧量分布の変化が生じる部位が異なることが判明した。以上の結果より、平成26年度は内視鏡を用いて排尿障害をきたす尿道内因子の計測の精度を上げる手法と、治療による変化を予測する手法の基盤を形成することができた。また連成解析を行う際に必要な、利尿筋の運動による膀胱内圧の変化を計算する手法の初歩的な検討がなされた。男性下部尿路形状に基づく排尿機能のモデル化を目的として、これまでに内視鏡ビデオ映像から再構築した前立腺部尿道の再現性精度向上と、尿道拡張前後の尿流動態解析を行ってきた。平成27年度は、膀胱、尿道の運動計測を行い、尿流連成解析の準備を行った。排尿時には利尿筋と膀胱全体の収縮により膀胱内圧が上昇するが、排尿時膀胱ビデオ映像をもちいて、膀胱形状変化を数量的に捉える手法の開発を行った。各ビデオフレームから膀胱の輪郭を抽出し、膀胱の重心と坐骨などすべてのフレームで明確に描出される基点を軸として、重心から周方向に見た膀胱辺縁との距離をプロットし経時的に膀胱の変形をグラフで表現した。これより排尿時膀胱収縮のパターンには個人差があるものの、神経疾患を有する患者とそうでない患者の間には有意差が認められたこと、および神経性疾患を有さない患者における排尿時膀胱収縮運動のモデル化における基礎データが得られた。尿道や周囲の間質の物理学的特性が不明なため、市販の流体計算ソフト(ANSYS)に、単に推測される物性データを入力するだけでは、コンピュータの処理能力を超えてしまい計算不能となることがわかっているので、先ずファントームを用いて仮想空間上での計算結果の妥当性の検証を試みた。これまでにCADで作成した軽度前立腺肥大症の尿道モデルで型を作り、先行研究を参考にシリコンで尿道モデルを作成した。これを寒天の中に封入して、ポンプでファントーム内に水を注入し、エコーで尿道の動きを観察する実験系を作成した。これにより、内腔が水流により閉鎖している状態から一定の口径まで拡大する様子が観察でき、膀胱の運動と組み合わせ、排尿時下部尿路全体の運動をモデル作成の実験系を作成することができた。本研究では排尿障害患者の責任病変の同定を目的としている。既に内視鏡ビデオ映像から作成した仮想尿道内の流体シミュレーションにより、責任部位を元のビデオ画面中に表示する技術は作り上げた。ただこれは生理的な排尿状態を反映していないこと、および剛性モデルでの計算であり、排尿初期から終末期までの排尿症状を説明するものではない。従って平成27年度は実際の排尿状態に近いモデルの作成を行った。前年度に超音波診断装置により、ヒトの膀胱壁の運動量計測を試みたが、測定結果の妥当性が確認できなかったので、排尿時膀胱造影によるビデオ映像から変形状態をグラフ化する手法に切り替えた。2次元画像ではあるがこれにより膀胱形状変化の数値化が可能になり、排尿全期間を通しての膀胱運動モデル作成の準備ができた。尿道のモデル作成において、超音波診断装置により腹壁から排尿時の前立腺尿道描出を試みているが、手技が安定せず良質な画像取得に至っていない。

同時に進めている尿道ファントームは、水流負荷時に尿道と類似の動きをすることを超音波診断装置で確認できるところまで作り込んでいる。ただしこの作成までに研究時間の多くを費やし、この中を流れる水流の変化を観察するところまでには至っていないが、実験系の構築までは完了した。排尿障害に対する薬物治療を行った既知の前立腺肥大症患者の尿道内視鏡ビデオから作成したパノラマ画像にAffine-SIFTを用いた看板領域抽出を行い、治療前後の対応点を抽出・比較することで、尿道の変形と排尿状態改善の関連性を検討した。その結果、内視鏡映像から構築した仮想尿道の形状は、排尿状態を反映することを確認した。次いで排尿障害責任部位が同定された場合、治療部位としての妥当性を検討した。CADで膀胱頸部硬化症・前立腺肥大症モデルを作成し、排尿状態を改善しうる部位の検討を行った結果、尿流を改善するための至適部位は、前立腺部尿道の近位側1/3までであることが判明した。さらに連成解析を進めるために、PVA・二酸化珪素・ソルビン酸カリウムを用いて尿道の立体可変形モデルを作成し、これをゼラチン・ソルビン酸カリウムで作成した前立腺組織のファントームに埋め込んだ。生理食塩水をリニアモーターで尿道モデル内に押し出し、これを模擬的な膀胱排尿筋活動とした。尿道内加圧時の尿道壁の変形をエコーで記録し、このデータから排尿全期間の尿道変形モデルをCAD上で再現し、正常尿道モデルと膀胱頸部硬化症モデルで比較を行った。その結果前立腺部尿道近位部の変形が前立腺部尿道内での流体エネルギー損失に影響を与えることを確認した。さらに興味深いことに、膀胱頸部硬化症モデルでは、排尿終末時に括約筋部付近の尿道径の急速な縮小が観察された。この部位に排尿反射を継続させる伸展刺激受容体を仮定すると、排尿障害における残尿発生機構として説明がつくと思われた。内視鏡映像から正確に仮想内視鏡画像を作るために、内視鏡先端に磁気センサーを装着し、内視鏡先端位置座標と画像構築をリンクさせたシステムを構築した。以上より、内視鏡映像から検出した排尿障害責任部位の妥当性を検証し、リアルタイムに正確な仮想尿道を描出するシステムの構築が行われた。男性尿道に近い素材で前立腺部尿道の正常と閉塞を有する模型を作成し、エコーを用いて排尿時全体の前立腺部尿道の動きを計測して尿流動態計算を行った。前立腺と尿道の弾性を踏まえた尿流シミュレーションの計算結果は、これまでの尿道を剛体とした計算結果と比べ、圧力と流速分布がより正確に反映されていると考えられ、排尿障害責任病変を検出する際に本研究で用いたモデルの弾性値を従来のアルゴリズムに付加することが可能ではないかと思われた。尿道内腔の正確な立体形状再現のため、内視鏡位置情報を付加したアルゴリズムを作成し、精度の高い画像を得ることができた。以上より新規排尿障害診断・治療法の基盤技術の構築を行い得た。本研究の目的は排尿障害患者の前立腺部尿道における責任病変の同定であり、現実の尿道により近い尿道立体形状を内視鏡ビデオ映像から再構築する手法を確立することである。まずこれまでの研究を踏まえて、仮想尿道をもちいた尿道内尿流シミュレーションで確認できる渦流近位側の変形を排尿障害の責任病変とした場合の当該部位を、元の内視鏡画像上で指示するソフトウェアを作成した。排尿障害の手術治療は内視鏡視野下で行われるので、内視鏡で1仮想尿道画像構築→2流体シミュレーションにより責任部位同定→3当該部位を元の内視鏡実画像内に表示、の順となるが3の部分が先に達成できた。
糸状緑藻の優占化機構の解明とこれを利用した大気開放系での水処理と物質生産の両立

糸状緑藻を活用した開放系での水処理・物質生産プロセスを開発することを目的とした一連の研究を行い,次のような成果を得た。室内培養実験により糸状緑藻OedogoniumobesumとシアノバクテリアMicrocystisaeruginosa双方の増殖速度に与える培地種の影響を把握した。またSpirogyra属の成長速度に関する照度の影響を評価した。屋外実験水路を用いた水処理実験により,糸状緑藻群落植栽水路の模擬農業排水中の窒素除去特性が把握できた。また,糸状緑藻群落の化学変換による資源化ポテンシャルを把握することができた。屋外実験として,昨年度までに作成した屋外実験用水路(藻類培養部長さ250cm,幅26cm)を用いて,昨年度の冬季実験に引き続き,夏季の化学肥料の施肥及び畜産排水の液肥利用を想定した模擬農地排水(それぞれ化肥系,畜産系と呼ぶ)からのFGAの栄養塩除去能を,化肥系ーFGA植栽,化肥系ーFGA非植栽,畜産系ーFGA植栽,及び畜産系ーFGA非植栽の4系列により評価した.実験開始時,FGA植栽の2系列ではいずれもCladophora属とChaetomorpha属が優占種として観察された.水理学的滞留時間1213 [日]にて,一定の水路水位(流入部にて1920 [cm])を保つように化肥及び畜産系人工排水を流入させ,35日間の観測を行った.その結果,溶存態全窒素に関して化肥及び畜産系双方ともに,FGA植栽なしに比べてFGA植栽ありでの除去率が高かった.特に化肥系でのFGAの窒素除去促進が目立った.また各態窒素の濃度変化を検討したところ,いずれの系においてもFGA非植栽系と比較してFGA植栽系で硝酸・亜硝酸態窒素濃度が低くなり,藻体の窒素取り込みのみならず,FGAの存在による脱窒反応促進が影響している可能性が考えられた.一方リンに関してはFGA植栽の有無による除去率の違いは見られなかった.また室内実験では,糸状緑藻の増殖特性を把握するため,現場で採取した糸状緑藻Cladophora属,Spyrogira属の分離培養を試みつつ,Spyrogira属に関してはその増殖特性評価手法を検討した.さらに,藍藻Microcystis属,緑藻Oedogonium属の培養と増殖速度評価方法を検討した.本研究では,糸状緑藻を活用した開放系での水処理・物質生産プロセスを開発することを目的とし,藻類の増殖や優占化,栄養塩の取り込み,ならびにその資源化に関して検討を行ったところ,以下に示すような,プロセス開発上有効な知見を得ることができた。室内実験として,表面に他の藻類等が付着している状態ではあるが屋外実験水路から採取し分離したSpirogyra属をシャーレにて培養し,藻体長さの変化を計測することで,同プロセス設計の基礎となるSpirogyra属の成長速度に関する情報を得ることができた。また糸状緑藻Oedogoniumobesumの増殖速度をシアノバクテリアMicrocystis aeruginosaと比較することで,双方の増殖速度に与える培地種の影響を把握した。屋外実験として,屋外実験水路を用いて化学肥料由来模擬農業排水(化肥系),ならびに畜産排水由来模擬農地排水(畜産系)の栄養塩の除去能力の評価を,冬季及び夏季に実施した。その結果,特に夏季に化肥系及び畜産系ともに糸状緑藻による全溶存態窒素の除去率向上が確認され,また化肥系に対する窒素除去促進が目立った。さらにこの夏季の実験では,いずれの系においても糸状緑藻の存在による硝酸・亜硝酸態窒素濃度低下が確認され,藻体の窒素取り込みのみならず糸状緑藻の存在による脱窒反応促進が影響している可能性が考えられた。一方リンに関しては糸状緑藻による除去率促進は冬季,夏季ともに確認できなかった。以上より,糸状緑藻を活用した水処理プロセスの栄養塩除去特性を把握できた。糸状緑藻の資源としての活用について,農業排水路から採取した糸状緑藻群落を硫酸処理した場合,乾燥重量1 gあたり0.2 gのグルコースが,またメタン発酵を実施した際には1ヶ月間の発酵により1 gのVolatile Solidあたり約0.75 Lのメタンが生成することがわかり,資源化に関する基礎情報を得ることができた。本研究は,生育が容易であり,かつバイオマス生産量も高い大型の糸状緑藻の優占化力に注目し,その優占化メカニズムを解明しつつ,この機能を工学的に活かした開放系での水処理・物質生産プロセスを開発するものである.さらにその提案プロセスの栄養塩除去能力とあわせて,ここで得られる藻体の資源化の可能性を明らかとするものである.藻類の資源化を考える上でその物質生産ポテンシャルを把握することは重要である.

本年度は,環境中に存在する糸状緑藻群落を対象に,代表的なバイオ燃料生産プロセスであるバイオエタノール,およびメタン,ならびに各種化学原料となりうる糖類を想定し,その生産ポテンシャルを把握した.結果として,農業排水路から採取した糸状緑藻群落を硫酸処理した場合,乾燥重量1 gあたり,0.2 gのグルコースが得られた.また,メタン発酵を実施した際には,1ヶ月間の発酵により1 gのVolatile Solid(VS)あたり約0.75 Lのメタンが生成することがわかった.また水処理能力に関しては,屋外において,糸状緑藻を生育させた実験水路(藻類培養部長さ250cm,幅26cm,水深1422cm)を作成し,化学肥料から作成した模擬農業排水を負荷して,各態の窒素,リン濃度や水温を経時的に測定することで,冬季の栄養塩除去能力の評価を行った.また,これらの観察結果をもとに,糸状緑藻優占化水路における栄養塩挙動を示す数理モデルの予備的な構築を行った.屋外実験は予定通り終了した.一方で糸状緑藻を用いた室内培養実験のための分離培養に予想以上の時間を要した.大型の糸状体であり,従来の藻類とは培養の上で異なる操作が求められることがその一因であった.なお,現在までに予備的ではあるが,その成長速度の測定を実施した.研究目的の1つである,糸状緑藻を用いた水処理・物質生産プロセスの開発に関しては,構造体の糖類やメタン発酵特性の測定を通じてバイオ燃料原料としてのポテンシャルを,屋外栄養塩取り込み実験を通じて水処理プロセスとしての可能性を示すことができた.一方の優占化メカニズムに関しては,現在,藻類の室内培養を実施しており,今後,様々な影響因子と優占化の関係を明らかとしてゆく.また,数理モデルに関しても予備的なモデル構築を行っている.以上のことから,研究はおおむね順調に進展していると判断できる.室内実験結果ならびに文献情報を踏まえて糸状緑藻植栽水路における成長と栄養塩挙動を表現する数理モデルの構築を行い,大気開放系での糸状緑藻水処理・物質生産両立システムのデザインを行う.特に開放系での優占的生育性の確認や水処理能力の評価を本研究の要と考え,室内実験による優占化過程の解明に注力するとともに,屋外実験結果を踏まえた数理シミュレーションモデルの構築を行う.室内実験に係る費用,ならびに成果発表,報告書作成に要する費用として使用する.藻類培養実験に関連する消耗品,屋外実験に要する消耗品や旅費,数理モデル化に関するパソコンソフトウェアや消耗品,データ,情報収集や研究成果公開のための国内学会や海外学会への参加に要する旅費・参加費,研究打ち合わせに要する旅費,英文投稿論文のための校閲費用,投稿費用,報告書の印刷費を使用する予定である.
財政の維持可能性と金融制度の安定性に関する研究

本研究では、金融市場の不安定性を抑え、財政運営が持続的に可能となるための政策を提示することを目的とし、理論・実証研究を行った。その結果、財政の黄金律(建設国債の原則に相当)を基礎とした財政ルールを導入することで、社会的に見て望ましい経済状態を実現できることが示された。また、データを用いた分析によって、財政の黄金律の有効性であった時期の日本、イギリス、ドイツなどでは最適均衡に近い経済状態が実現していたことが示唆された。多くの先進国では財政の維持可能性が危惧されるようになっている。さらに、過大な政府債務の存在が金融市場を通じて、実体経済を不安定化させ、世界経済の先行きを不透明化しつつある。本研究では、こうした状況を踏まえ、財政金融政策が実体経済の経済規模・安定性に与える影響を明らかにするため、理論面を中心に研究を進めてきた。平成25年度は、理論モデルを完成させ、実証分析へとつなげる基礎を確立するため、平成24年度の研究で構築された基本モデルを現実経済の実態により適合した応用モデルへと拡張し、政策効果や理論的メカニズムについての解析を行った。平成24年度の研究成果から、平成25年度では不確実性を伴い経済における財政政策の経済効果についての理論的分析を行った。その中で、生産構造の違いが経済活動全体及び財政政策の有効性に大きな影響を与えることが示された。具体的には、公共部門の活動(財政支出)が民間活動と代替的であればあるほど、平均的に高い経済成長を実現でき、他方で経済成長の速度にばらつきがでやすくなることが示された。この結果は、経済成長の速度と安定性にはトレードオフの関係があることを示唆している。平均的な経済成長を促進するためには、ある程度の不安定性を許容せねばならないという政策的示唆は、現実の公共部門の活動に重要な問題提起をしているといえる。これらの研究成果は論文「The macroeconomic effects of fiscal policy in a stochastically growing economy」としてまとめられ、研究集会での報告を経て、学術誌へと掲載されるに至っている。本年度は、従来から進められてきた理論・実証研究(財政の維持可能性、動学的一般均衡モデルを用いた財政・金融政策の効果の検証)のサーベイ、各国の経済情勢及び財政状況、金融市場の制度的側面について論点整理、主要国の財政・金融政策動向を分析した。また、それらの研究成果を踏まえて、財政政策・金融政策の効果を分析する理論的フレームワークを構築した。これらの研究成果の一部は「The Macroeconomic Effects of Fiscal Policy in a Stochastically Growing Economy」としてまとめた。この論文で主として不確実性下における財政政策の効果に着目して経済成長への効果を理論的に検証した論文であり、生産構造の違いによって不確実性から受ける経済効果が左右され、財政政策の有効性にも違いを生じさせることを示している。この論文は、各種研究集会において報告し、出席者からの批評を基に改訂、学術誌への投稿を行っている段階である。論文で提示されたフレームワークに金融市場を明示的に導入していくことによって、基本モデルを構築することが期待でき、日本の政策指針として、示唆に富んだインプリケーションを抽出できるはずである。また、その他執筆過程の関連論文についても、各種研究集会等において報告を行った。それらで受けた指摘をもとに、モデルの頑強性の検証、政策含意の精査等を行った。本研究では、近年の主要先進国における財政の維持可能性への危惧を念頭に、現行の金融制度の環境下で財政金融政策が実体経済の経済規模・安定性に与える影響を明らかにするとともに、経済を安定化する政策ルールの導出及びその政策実行判断の基礎資料を提供することを目的としている。当該年度までに基礎研究をとりまとめてきたが、当該年度においては、当初の研究計画に沿って、基礎研究の成果をもとに、応用・発展的研究に着手した。より具体的には、複数の安全・危険資産を取引する金融市場を想定し、実行可能な財政ルールの下で、経済の安定化条件を導出し、研究成果としての取りまとめ段階に進んだ。分析の結果として、現実的な制度・ルールの下で、社会的に見て最適な経済状態を実現可能であることを示すことができた。これは現行の制度の下でも、追加的な政策を導入することで、現在の経済状態をより良い経済状態へと移行可能なことを示した点で、重要な政策的示唆を与える。また、関連する研究成果として、金融・資本市場の統合を念頭に置いた研究論文"Regional Infrastructure and Economic Growth"(法政大学・北浦康嗣氏との共著論文)としてとりまとめた。これにより、実施する財政政策の種類によっては、中央政府が主体的に実施するのではなく、地方政府にその主権を委ねる場合に、経済効率性を高め、経済の安定的成長に貢献することが示された(逆の場合もあり得る)。各国において、中央政府と地方政府の役割が見直される中で、この研究は政策の種類によって一定の役割分担を促すという重要な視点を提示している。本研究では、現行の金融市場制度下で財政金融政策が実体経済の経済規模・安定性に与える影響を明らかにすること、それらを明らかにすることで、経済を安定化する政策ルールの導出及びその政策実行判断の基礎資料を提供することを目的としていた。最終年度にあたる本年度では、不確実性と財政の黄金律の下での最適政策について研究を行った。そこでは、不確実性を最適制御し、社会厚生を最大にするような均衡が実現可能であることが示され、金融市場の不安定性の程度を最適な水準に適正化する政策が実行可能であることが明らかになった。

さらに、G5を対象にこれらの理論分析の結果のデータによる検証を試みた。具体的には、理論モデルから導出される均衡値とデータからの推定値の差を調べることにより、理論モデルの妥当性、現実経済の説明可能性を考察した。分析の結果、イギリスはその差が極めて小さく理論モデルが現実を説明するうえで有益であることを示唆された。さらに、他国においては現実の経済状態が最適状態と比べてどの程度剥離しているのかを示す結果が得られた。例えば、フランスは最適な状態に較べて過大な公的資本を抱え、その結果市場の不安定性を高めたことが、アメリカにおいては逆に過小な公的資本が不安定性を高めたことが示唆された。総括すると、財政の黄金律を採用している国が比較的最適状態に近いとの結果が得られ、このことから財政の黄金律が市場安定性を最適な状態に近づける重要な政策的手段であることが示唆された。本研究では、金融市場の不安定性を抑え、財政運営が持続的に可能となるための政策を提示することを目的とし、理論・実証研究を行った。その結果、財政の黄金律(建設国債の原則に相当)を基礎とした財政ルールを導入することで、社会的に見て望ましい経済状態を実現できることが示された。また、データを用いた分析によって、財政の黄金律の有効性であった時期の日本、イギリス、ドイツなどでは最適均衡に近い経済状態が実現していたことが示唆された。これまでの研究計画で蓄積された基礎研究をもとに応用研究に着手し、当該年度を通して分析を行ってきた。その結果、当初予定した計画通りに、分析結果の取りまとめ段階に進んでいる。以上のことから、概ね順調に研究計画が進んでいると判断する。公共経済学応用研究の取りまとめを中心として、理論的成果を実証する研究にも着手をしていく。また、最終年度となるため、平成26年度までに完成させた研究成果の改訂及び成果発表を行っていく。当初の計画通り、理論モデルの構築は進んでおり、一定の条件下での経済活動・安定性への効果の検証に成功している。また、拡張モデルによる成果も期待されており、概ね予定された研究成果を実現していると考えられる。本研究の目的は、現行の金融市場制度の環境下で財政金融政策が実体経済の経済規模・安定性に与える影響を明らかにするとともに、経済を安定化する政策ルールの導出及びその政策実行判断の基礎資料を提供することである。このため、当該年度では(1)研究動向の把握、(2)主要国の政策動向の把握及び(3)次年度の分析に向けた理論モデルの骨格づくりを予定していた。(1)、(2)については債務残高と金融不安に関係したAPET(公共経済理論学会)に参加し、最新の研究動向を把握する等の情報収集を行った。そこで得た情報を基にして、基礎理論の構築に着手し、その一部の成果を「The Macroeconomic Effects of Fiscal Policy in a Stochastically Growing Economy」として論文にまとめている。また、その拡張についてもすでに着手している。
インタラクティブな遠隔教育システムの開発

従来の遠隔教育システムは、既存の大量生産方式の教育方法を前提した、一方向のbroadcast方式である。しかし、社会の多様化は、このような、教師から学生への、ツリーを基本にした教育法から、教師、学生が相互にインタラクティブに交流し協調して学習する方式への転換を要求している。そこで最近は、フラットな教育に対応するインタラクティブなシステムとしてテレビ会議方式が注目されている。しかし、テレビ会議と教育では、システム要求が大きく異なる。本研究では、各種の調査の結果、遠隔教育システムへの基本的要件を明確にした。その結論の一つとして、動作等の非言語情報が今後インタラクティブ遠隔教育システム構築上きわめて重要となる。動作は非言語のために、簡単に記号化できず、教師、学生間の情報共有が簡単ではない。そのため、記号化機能が備えられていない、通常のテレビ会議システムでは、学習上重要な点が容易に理解できず、教師負担も大きい。本研究では、教師、学生の動作の特徴を抽出し、類似度による分類を行い、注目点の明確化と、動作のクラスライブラリー化を図った。具体的には書道を例にインタネットを利用したCORBAベースの、文字学習システムを開発した。動作情報は技能(スキル)の表現として、生産と設計の統合化、ロボットの遠隔操作、さらに最近生産技術伝承、移転の視点から重要である。本研究は、きわめて簡単な例による検証であるが、今後本システムを発展させれば、動作技能の実用遠隔教育システムが開発が可能となり、また動作技能の適切な知的符号化が進むと期待される。本研究では次の事項を調査検討した。(1)日米における遠隔教育の現状と、利用されているシステムに関する調査を行った。(2)各種の遠隔教育支援システムを試用し、その特徴と不都合な点を検討した。(3)8月と11月にそれぞれ米国と日本で、上記の点に関する検討と整理を行い今後の研究方針を議論した。その結果次の新たな知見を得た。(1)既存システムは、テレビ会議方式か、プレゼンテーション方式のいずれかであり、教育の観点からのインタラクティブ性が不十分である。(2)非言語情報である動作情報を、ネットワークに過大な負担をかけずに遠隔教育する方法はいまだ確立していない。(3)既存システムは、教師負担をほとんど考慮していない。ネットワーク利用による教育は教師負担が通常方式の授業よりもはるかに重い。より広域化を図り、教育の多彩化を図るためには、このスケールアップ、すなわち学生数の増大による教師負担の軽減を図る必要がある。以上を基礎に、本研究では(1)非言語情報である動作技能を知的に符号化する方法論と、それに基づくシステムを開発した。(2)クライアント/サーバー方式に基づくインタネットを利用したシステムを開発した。この方式は教師負担の大幅な軽減、インタラクティブ性の向上、学生同士の協調的学習支援環境の実現、受講者人数の増大を可能とした。従来の遠隔教育システムは、既存の大量生産方式の教育方法を前提した、一方向のbroadband方式である。その結論の1つとして、動作等の非言語情報が今後インタラクティブ遠隔教育システム構築上きわめて重要となる。

具体的には書道を例にインタネットを利用したCORBAベースの、文字学習システムを開発した。動作情報は技能(スキル)の表現として、生産と設計の統合化、ロボットの遠隔操作、さらに最近生産技術伝承、移転の視点から重要である。本研究は、きわめて簡単な例による検証であるが、今後本システムを発展させれば、動作技能の実用遠隔教育システムが開発が可能となり、また動作技能の適切な知的符号化が進むと期待される。
宇宙往環還機の大気圏突入空力加熱の研究

我国が1990年代後半に実用化を目指しているHOPE(再使用型無人宇宙往還機)が遭遇する最大の問題の一つは、大気圏突入時の空力加熱である。突入時の飛行マッハ数は高度70Km以上で20以上になるので、機体や翼先端に形成される衝撃波は非常に強く、従って、衝撃波背後で空気温度は非常に高くなる。(ちなみに飛行マッハ数28に対する衝動波背後の気体温度は高度80kmでは2万度以上になる)。その結果、空気を構成している窒素分子と酸素分子の一部が解離し、完全気体とは異なる熱力学的に非平衡な化学反応を伴う流れ場が生み出される。従って、従来の巨視的な完全気体の取扱はもはや成り立たず、(1)分子振動緩和の効果、(2)解離、再結合の効果、(3)壁面触媒性の効果、等を含めた解析が必要になる。空力加熱はこのような流れ場の解析結果より求めなければならない。本研究の初年度では上記の3効果を含めた流れ場の数値計算を、鈍頭物体モデルに対して行なった。飛行条件は高度90,80,70kmでのHOPEの大気圏突入条件を用いた。これより空力加熱量が計算された。2年度では中高度(60,50kmでの空力加熱量の計算が行なわれた。中高度では大気密度が高くなるので、化学反応は平衡として取り扱われた。数値計算結果より最大表面温度は2千度以下であることが判明した。また表面触媒性の効果は大きく、非触媒性壁の場合には、空力加熱量が最小になるので、今後開発される耐熱壁面材として、この非触媒性の性質を有する材質が望ましいことが分かった。一方、ア-ク加熱低密度風胴を用い、岐点熱流束の計測が行なわれた。さらに二、三の耐熱材候補に対して、熱電対による温度計測を行い、10数分後に得られる平衡関度が求められた。本研究結果の詳細は成果報告書に述べられている。我が国が1990年代後半に実用化を目指しているHOPE(宇宙往還機)が遭遇する最大の問題の一つは、大気圏突入時の空力加熱である。突入時の飛行マッハ数は高度70km以上で20以上になるので機体先端に形成される衝撃波の背後で、空気温度は非常に高くなる。(因に飛行マッハ数28に対する衝撃波背後の気体温度は、高度80kmでは28300Kとなる)。その結果、空気を構成している窒素分子と酸素分子の一部が解離し、完全気体とは異なる熱力学的に非平衡な化学反応を伴う流れ場が生み出されている。従って、従来の巨視的な完全気体の取扱いは最早成り立たず、(1)分子振動緩和の効果、(2)解離・再結合の効果、(3)壁面触媒性の効果、等を含めた解析が必要になってくる。本研究の初年度では上記の三つの効果を含めた流れ場の方程式を立て、鈍頭物体モデルに対して数値計算をおこなった。飛行条件として、高度90km、80km、70kmでのHOPEの大気圏突入条件を用い、表面熱流束すなわち空力加熱量が計算された。結果によれば、高度80km、および70kmでは、分子振動緩和が空力加熱量に及ぼす影響は無視できることが分った。しかし、表面触媒性の効果は大きく、非触媒性壁の場合に、空力加熱量最小になるので、今後開発される耐熱表面材としては、この非触媒性の性質をもつ材質が望ましい。

一方、実験では、アーク加熱低密度風洞を用い、岐点熱流束の計測が行なわれ、さらに、二三の耐熱材候補に対して、熱電対による材質の温度測定をおこない、10数分後に得られる平衡温度がもとめられた。我国が1990年代後半に実用化を目指しているHOPE(再使用型無人宇宙往還機)が遭遇する最大の問題の一つは、大気圏突入時の空力加熱である。突入時の飛行マッハ数は非常に大きいので、機体や翼先端に形成される衝撃波は非常に強く、従って、衝撃波背後で空気温度は非常に高くなる。その結果、空気を構成している窒素分子と酸素分子の一部が解離し、完全気体とは異なる流れ場が生み出される。このような解離を伴う流れ場のうちで、化学反応が流れとともに進行する非平衡状態が予測される高高度での空力加熱の数値解析は前年度に行われた。今年度は中高度(60,50Km)での空力加熱量の計算が行われた。中高度では大気密度が高くなるので、化学反応は平衡として取り扱われる。基礎式は高高度で用いた非平衡流の基礎式のうちの化学種の質量保存式を、質量作用の法則の式で置き換えたものである。HOPEの高度60,50Kmでの帰還飛行条件を用いて、粘性衝撃層方程式を用いて、計算が実行された。その結果より空力加熱量が求められた。一方、ア-ク加熱底密度風胴を用い、岐点熱流束の計測が行われた。さらに二、三の耐熱材候補に対して、熱電対による温度計測を行い、10数分後に得られる平衡温度が求められた。本研究結果の詳細は成果報告書に述べられている。