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酸化亜鉛電界効果素子の光学特性におけるクーロン相関効果

ZnOを井戸層、MgZnOを障壁層とする変調ドープ単一量子井戸においてその磁気光学特性に及ぼす電子注入の効果を探査した。デルタ・ドープ層が量子井戸に近づくと注入された電子による内部分極電界のスクリーニングが起こる結果量子井戸からの励起子発光のエネルギーが高エネルギー側へブルーシフトした。またファラデー配置により50テスラまでの強磁場を印加した条件下で円偏波発光成分およびそのゼーマン効果を測定・解析した結果、ZnO変調ドープ構造において初めて荷電励起子を発見するとともにその磁気光学特性を明らかにすることができた。また、電場変調電場変調反射スペクトルを分子線エピタキシー法で成膜したZnO単一量子井戸において温度領域10200ケルビンにて測定した。その結果、量子井戸の励起子共鳴領域で得られたスペクトルに特徴的なアノマリーを得ることができ、その外部電界依存性を求めた。実験結果は、励起子モデルにより解析中である。また、励起子の動的クーロン相関理論の検証に適した新材料探索を目的としデラフォサイト薄膜を光学評価したところ、CuScO2の励起子束縛エネルギーが400meVと巨大なものであることが分った。上記目的に適した材料であることが判明した上、励起子を利用した光スイッチなどの応用が期待されるため、超高速レーザー分光実験を行ったところ、時間分解スペクトルの形状をHulthen型の遮へいポテンシャルを仮定した励起子吸収スペクトルの計算モデルによって説明することができた。また当物質における励起子寿命を0.8ナノ秒と決定した。変調ドープ構造などのZnO系量子構造の光学特性解明に着実に取組み、実りあるフィードバックを結晶性薄膜作製スタッフと行った結果、ZnO変調ドープ量子井戸において初めて荷電励起子を発見することが可能となった。それとともにその50テスラまでの磁場印加環境下での磁気光学特性を明らかにすることができたばかりでなく、変調ドープ量子井戸におけるホールのランデg因子などを実験的に定量することができた。価電子帯の波動関数における対称性に関する議論へも発展的に点買うすることができた。原子層堆積装置を用いてZnO系のショットキー接合構造を試作した。また銅酸化物系デラフォサイト薄膜の基礎的な光学特性を探究した結果、CuScO_2が400meVもの大きな励起子束縛エネルギーを誇ることを発見した。このような安定な励起子に関わる光学活性を利用した光スイッチなどの応用が充分に期待されるため、フェムト秒超高速レーザー分光法を用いた透過型時間分解ポンプ・プローブ実験を行ったところ、時間分解差分透過スペクトルの形状やその時間変化をフルテン型の遮へいポテンシャルを仮定した励起子吸収スペクトルの計算モデルによってあらかた説明することができた。フルテン型励子モデルを時間分解透過スペクトルの解析に用いた初めての例であるばかりでなく、上述のような理論結果との比較から銅酸化物系デラフォサイト薄膜における励起子の有効寿命を0.8ナノ秒と実験的に世界で初めて決定することができた。
ヒト由来アメロゲニンペプチドに対する歯根膜幹細胞の遺伝子発現

ヒトアメロゲニンエクソン5は6個のアミノ酸シークエンス(WYQSIR)からなり、7個のアミノ酸で構成されるブタ由来のエクソン5に比較してアミノ酸が1個少なく、N(アスパラギン)とM(メチオニン)がS(セリン)に置き換わっている。このヒト型の6個のアミノ酸シークエンスに基づき合成したペプチドのヒト歯根膜幹細胞に対する影響を検討した。昨年度に見出したヒト型合成ペプチドの至適濃度がブタ由来と比べ10倍高い値であったので、それを検証しつつ、この濃度に基づき合成ペプチドを作用させ歯根膜幹細胞の細胞増殖能、ALP活性、カルシウム析出量およびオステオカルシン産生量の追試を行い、新たにRunx2 mRNAおよびオステオネクチンmRNAの発現を検討した。齲蝕のない第三大臼歯および埋伏歯の歯根膜から細胞を分離培養して抗STRO-1抗体および抗SSEA-4体を用い、免疫染色して歯根膜幹細胞を同定し、用いた。細胞増殖能について歯根膜幹細胞の培養後1,3,5,7日目にホルマザンによる検出を行い、解析ソフトの検討で7日後に有意に高くなった。ALP活性はワンステップPNPP法によって測定し、解析の結果、培養7、14日後に有意に亢進した。カルシウム析出量はカルシウムE-テストキットにより測定して解析し培養21日後に有意に増加した。カルシウム析出の可視化としてアリザリンレッド染色を行い検鏡した。オステオカルシン産生量はオステオカルシン検出キットによりELISA法で測定し、培養21日後に有意に増加した。遺伝子発現では歯根膜幹細胞をペプチド添加培地で培養し、total RNAを抽出し、RNAの逆転写を行い、cDNAを作製してステップワンプラス・リアルタイムPCR法でRunx2およびオステオネクチンの各mRNAの発現を検討し、培養24時間後に前者は有意に増加したが、後者は逆に有意に減少したことを認めた。歯周組織の再生療法の一つにバイオリジェネレーションがあり、ブタの歯胚から抽出したエナメルマトリックスデリバティブ(アメロゲニン)が用いられている。これを基に7つのアミノ酸シークエンス(WYQNMIR)からなる物質を見出した。それは、ブタのアメロゲニンのエクソン5の部分配列である。これと類似のヒトのアメロゲニンはWYQSIRで6つのアミノ酸シークエンスからなっている。このヒト由来ペプチドに対するヒト歯根膜幹細胞の反応性を検討するのが本研究の概要である。ヒトの非感染抜去歯の歯根膜組織を剥離し、細切して酵素処理後、培養し、細胞懸濁液を作製して、特殊なメッシュでろ過して、シングルセルにした。これを継代培養し、幹細胞の同定を行うために間葉系マーカー(Vimentin)、および間葉系幹細胞マーカー(STRO-1、SSEA-4)ならびにFITC標識抗体を用いて免疫染色して共焦点レーザー走査型顕微鏡で観察して幹細胞であることを確認した。分離培養した歯根膜幹細胞を96 wellマイクロプレートの1 wellあたり一定の細胞数になるように播種し、10% FBS含有のDMEMで24時間培養し、ヒト由来のペプチドを1, 10, 100, 1000 ng/mLを加え、1,3,5,7日後に吸光度を測定し、細胞増殖能、アルカリフォスファターゼ活性を測定し、カルシウム沈着について定性および沈着量を算出した。ヒト歯根膜幹細胞をヒト由来ペプチドで刺激すると、細胞増殖能は培養5日後で最も高く、次いで7日後であった。以前に行ったヒト由来細胞に対するブタ由来ペプチドの研究結果では、5日後よりも7日後に細胞増殖能は亢進したことから、ブタ由来ペプチドよりもヒト由来ペプチドのほうが、ヒト由来細胞に対しては影響が早めに現れる傾向が得られた。アルカリフォスファターゼ活性とカルシウム沈着については検討中である。平成28年度では、研究計画の主体はヒト由来の歯根膜幹細胞を分離、培養し、同定するところまでであるので、細胞の同定までは順調に進行している。例数的には少ないので、増やす必要があるが、研究に適した条件の材料の入手が必ずしも順調でない。したがって、その面ではやや遅れているが、歯根膜幹細胞の分離培養については、技術的には問題はないが、コンタミが起こる率が高く、細胞の安定供給を得るのに時間を要している。次年度に実施するペプチドに対する細胞の反応性について予備実験的に進めてきている。歯周病によって失われた組織を再生するためにブタ歯胚から抽出されたエナメルマトリックスデリバティブ(アメロゲニン)が用いられている。この物質をラット背部皮下に接種した結果、組織反応産物が得られた。この産物の中にブタのアメロゲニンのエクソン5の部分配列である7つのアミノ酸シークエンス(WYQNMIR)と相同のアミノ酸配列が含まれていることを見出した。これに相当するヒトのアメロゲニンは6つのアミノ酸シークエンス(WYQSIR)からなるペプチドである。このペプチドを合成して培養ヒト由来歯根膜幹細胞に対する影響を検討した。なお、合成ペプチド無添加群を対照とした。今回、細胞遊走および細胞接着について検討するためWYQSIRからなるペプチドを1、10、100、1,000 ng/mLの濃度になるように添加し、培養したヒト歯根膜幹細胞をカルセインで染色してフルオロブロック24マルチウェルインサートプレートに播種し、1、3、5、8時間後にプレート底面に遊走した細胞数を計った。

その結果、遊走能は、1,000 ng/mLの合成ペプチド添加後において対照群と比較して優位に高値を示した。細胞接着に関しては100 ng/mLの合成ペプチド添加3時間後に対照群よりも高値であった。細胞増殖に関する合成ペプチドの至適濃度は1,000 ng/mLであることを以前の実験で得ているので、この濃度の合成ペプチドを歯根膜幹細胞の培養液中に添加し、培養1、2週後にアルカリフォスファターゼ活性、3週後にカルシウム沈着量をそれぞれ測定し、アリザリン・レッド染色を行った。また、培養3週後にELISA法によってオステオカルシンのタンパク発現量を測定した。その結果、アルカリフォスファターゼ活性およびオステオカルシンの発現量は対照群よりも高値であり、多量の硬組織がみられた。平成29年度は、ヒトアメロゲニンのアミノ酸の部分配列をもつ合成ペプチド(WYQSIR)に対するヒト歯根膜幹細胞の反応として、細胞遊走、細胞接着、アルカリフォスファターゼ活性およびオステオカルシンのタンパク発現について検討したが、遺伝子発現についてはまだ、検索していないので、半分程度の進捗状況である。ヒトアメロゲニンエクソン5は6個のアミノ酸シークエンス(WYQSIR)からなり、7個のアミノ酸で構成されるブタ由来のエクソン5に比較してアミノ酸が1個少なく、N(アスパラギン)とM(メチオニン)がS(セリン)に置き換わっている。このヒト型の6個のアミノ酸シークエンスに基づき合成したペプチドのヒト歯根膜幹細胞に対する影響を検討した。昨年度に見出したヒト型合成ペプチドの至適濃度がブタ由来と比べ10倍高い値であったので、それを検証しつつ、この濃度に基づき合成ペプチドを作用させ歯根膜幹細胞の細胞増殖能、ALP活性、カルシウム析出量およびオステオカルシン産生量の追試を行い、新たにRunx2 mRNAおよびオステオネクチンmRNAの発現を検討した。齲蝕のない第三大臼歯および埋伏歯の歯根膜から細胞を分離培養して抗STRO-1抗体および抗SSEA-4体を用い、免疫染色して歯根膜幹細胞を同定し、用いた。細胞増殖能について歯根膜幹細胞の培養後1,3,5,7日目にホルマザンによる検出を行い、解析ソフトの検討で7日後に有意に高くなった。ALP活性はワンステップPNPP法によって測定し、解析の結果、培養7、14日後に有意に亢進した。カルシウム析出量はカルシウムE-テストキットにより測定して解析し培養21日後に有意に増加した。カルシウム析出の可視化としてアリザリンレッド染色を行い検鏡した。オステオカルシン産生量はオステオカルシン検出キットによりELISA法で測定し、培養21日後に有意に増加した。遺伝子発現では歯根膜幹細胞をペプチド添加培地で培養し、total RNAを抽出し、RNAの逆転写を行い、cDNAを作製してステップワンプラス・リアルタイムPCR法でRunx2およびオステオネクチンの各mRNAの発現を検討し、培養24時間後に前者は有意に増加したが、後者は逆に有意に減少したことを認めた。初年度は技術面での解決が主体であり、歯根膜組織から歯根膜幹細胞を分離培養し、同定することであったが、次年度はペプチドに対する歯根膜幹細胞の反応性を具体的に安定した結果を求めて実験を行うことになっている。
分子状酸素活性化を活用した高立体選択的酸化反応の開発

非ヘム型鉄酵素をモチーフに新規N-アリールビス(2ーピリジルメチル)グリシンアミド(BPGlyA)配位子を設計し、同配位子をグリシンエチルエステルからNー2ーピリジルアミノ化、エステル加水分解、およびアミド化の3工程にて合成する手法を確立し、同配位子とルテニウム塩からルテニウムーBPGlyA錯体を得た。得られたルテニウムーBPGlyA錯体は、2つのピリジンユニットの窒素原子がルテニウムイオンにtrans配位したtrans-1およびcis配位子したcis-1の2種の配位異性体として得られた。これら配位異性体は、単純なカラムクロマトグラフィーにより分離可能であり、それぞれ単結晶X線構造解析によってその構造情報の詳細が明らかとなっている。また、配位異性体trans-1およびcis-1はポテンシャルスタットを用いたサイクリックボルタンメトリー測定から再現性のよい酸化還元電位が得られており、それぞれ第一酸化電位がE1/2=0.23および0.26Vと想定した高酸化状態の安定化が行われていることが示された。また、配位異性体trans-1およびcis-1それぞれは、アダマンタンをモデル基質とするC-H結合水酸化においてヨードシルベンゼン(PhI=O)を供酸化剤に用いた場合に優れた反応活性を示し、3級C-H結合が選択的に水酸基へと逐次的に酸化することが明らかとなっている。また、この時、cis-1がより高い3級選択性と反応活性を示す。さらに、新規ルテニウムーBPGlyA錯体を触媒とする反応は、トリフルオロ酢酸の添加により加速され、最適条件下では、過去に例の無い触媒回転数最高5万回転が観測された。cis-1錯体を用いた反応は、立体的な嵩高さが低い3級C-H結合にて位置選択的に反応が進行し、3級C-H結合が2種類存在する3,7-ジメチルオクタノールでは、7位のC-H結合が選択的に水酸化され、デオキシコール酸の様な複雑な基質でも5位が位置選択的に水酸基へと変換されることを明らかとした。分子状酸素活性化において、高酸化状態を安定化することは重要な課題の一つである。本研究では、電子供与性に優れた非ヘム型鉄酵素をモデルに新たに新規ルテニウム-BPGlyA錯体を設計し、その合成を進めてきた。得られたルテニウム錯体trans-1および配位異性体cis-1は、それぞれ酸化還元電位は、E1/2=0.23、および0.26Vと代表的な非ヘム型酵素モデルの一つであるルテニウム-TPA錯体(TPA =トリス(2ーピリジルメチル)アミド)に比べ、310320mV低くなっており、想定した高酸化状態の安定化に成功した。さらに、trans-1およびcis-1は、TPA錯体に比べそれぞれ2倍あるいは5倍の触媒活性を示し、さらにcis-1はトリフルオロ酢酸を添加した最適反応条件では過去に例の無い酸化触媒にて5万回転を超える触媒回転数が見られている。通常酸化反応に用いられる触媒分子は、酸化条件で自己酸化され失活してしまい1万回を超える触媒回転数を超えるものは知られていない。特に触媒耐久性については期待以上の成果であり、本研究の推進は概ね順調に推進しているものと考えられる。これまでにルテニウム-BPGlyA錯体のcis配位構造が、高い触媒活性を誘起し、合わせて優れた高耐久性を示すことが明らかとなった。そこで、今後は、同ルテニウム-BPGlyA錯体cis-1をもとに対応するアクア錯体の構築を行い、1)1電子酸化剤であるヘキサニトラトセリウム(IV)酸アンモニウム(CAN)を酸化剤にアクア錯体を逐次的に酸化を検討し、各酸化段階における可視ー紫外吸光スペクトルおよび電子スペクトル共鳴スペクトル(ESR)の測定を行い、酸化活性種の物性情報の収集、2)アクア錯体の単結晶X線構造解析により構造情報の収集、および3)C-H結合水酸化における重水素効果、およびHammett解析等の反応速度論的解析を進め、これらの知見をもとに反応機構解析を進める。さらに、アクア錯体の配位水をプロトン源に用い、想定する水が介在する分子状酸素活性化法の実現を目指し、酸素酸化によるオレフィンのエポキシ化およびC-H結合水酸化の検討を進め、本研究目的である分子状酸素を用いた効率的分子変換法の実現を図る。

また、配位異性体trans-1およびcis-1それぞれは、アダマンタンをモデル基質とするC-H結合水酸化においてヨードシルベンゼン(PhI=O)を供酸化剤に用いた場合に優れた反応活性を示し、3級C-H結合が選択的に水酸基へと逐次的に酸化することが明らかとなっている。また、この時、cis-1がより高い3級選択性と反応活性を示す。さらに、新規ルテニウムーBPGlyA錯体を触媒とする反応は、トリフルオロ酢酸の添加により加速され、最適条件下では、過去に例の無い触媒回転数最高5万回転が観測された。cis-1錯体を用いた反応は、立体的な嵩高さが低い3級C-H結合にて位置選択的に反応が進行し、3級C-H結合が2種類存在する3,7-ジメチルオクタノールでは、7位のC-H結合が選択的に水酸化され、デオキシコール酸の様な複雑な基質でも5位が位置選択的に水酸基へと変換されることを明らかとした。分子状酸素活性化において、高酸化状態を安定化することは重要な課題の一つである。本研究では、電子供与性に優れた非ヘム型鉄酵素をモデルに新たに新規ルテニウム-BPGlyA錯体を設計し、その合成を進めてきた。得られたルテニウム錯体trans-1および配位異性体cis-1は、それぞれ酸化還元電位は、E1/2=0.23、および0.26Vと代表的な非ヘム型酵素モデルの一つであるルテニウム-TPA錯体(TPA =トリス(2ーピリジルメチル)アミド)に比べ、310320mV低くなっており、想定した高酸化状態の安定化に成功した。さらに、trans-1およびcis-1は、TPA錯体に比べそれぞれ2倍あるいは5倍の触媒活性を示し、さらにcis-1はトリフルオロ酢酸を添加した最適反応条件では過去に例の無い酸化触媒にて5万回転を超える触媒回転数が見られている。通常酸化反応に用いられる触媒分子は、酸化条件で自己酸化され失活してしまい1万回を超える触媒回転数を超えるものは知られていない。特に触媒耐久性については期待以上の成果であり、本研究の推進は概ね順調に推進しているものと考えられる。これまでにルテニウム-BPGlyA錯体のcis配位構造が、高い触媒活性を誘起し、合わせて優れた高耐久性を示すことが明らかとなった。そこで、今後は、同ルテニウム-BPGlyA錯体cis-1をもとに対応するアクア錯体の構築を行い、1)1電子酸化剤であるヘキサニトラトセリウム(IV)酸アンモニウム(CAN)を酸化剤にアクア錯体を逐次的に酸化を検討し、各酸化段階における可視ー紫外吸光スペクトルおよび電子スペクトル共鳴スペクトル(ESR)の測定を行い、酸化活性種の物性情報の収集、2)アクア錯体の単結晶X線構造解析により構造情報の収集、および3)C-H結合水酸化における重水素効果、およびHammett解析等の反応速度論的解析を進め、これらの知見をもとに反応機構解析を進める。さらに、アクア錯体の配位水をプロトン源に用い、想定する水が介在する分子状酸素活性化法の実現を目指し、酸素酸化によるオレフィンのエポキシ化およびC-H結合水酸化の検討を進め、本研究目的である分子状酸素を用いた効率的分子変換法の実現を図る。
看護師による『こころの健康相談』モデルの精錬と教育プログラムの検討

看護系大学を拠点とし、地域住民を対象とした「こころの健康相談」活動を発展的に継続するとともに、作成した概念モデルについて妥当性の検討を行い、精錬を図った。さらに、個別面接担当者の育成、小集団の「ストレスマネジメント教室」のファシリテイター育成を図るための教育プログラムについて検討し、大学院博士前期課程高度実践コース専攻学生の実践教育との連動を図り、教育訓練ならびに実践に活用できる「リラクセーション法の手引き」を作成するとともに、修了生のスーパービジョン体制を整備した。1.「個別面接」の実践ならびに来談者への調査個別面接による相談活動を動を毎月1回(定員4名、電話予約制)継続して行った。平成19年度の実績としては、予約件数33件、キャンセル件数6件、実施件数27件であり、その内訳は、新規来談者数6名、継続来談者数9名であった。新規来談者に対する初回面接後の質問紙調査に関しては、4名に配布し、3名から回答を得た(回収率75%)。回答によれば、期待として「自分で信どうすることもできない現状に指針を見出したい」や「辛い気持ちを聴いてもらい心の整理をすることによって、少しでも前向きに生きていけるように」、「現状の問題解決と心身の不調に対する助言」が挙げられ、3名とも相談によって「概ね満たされた」と答えており、「自分自身への気づき」、「相談できる人がいることによる安心感」、「自分なりにやれていることへの評価」、「心身の病気や健康た関する専門知識」を得ることができたと答えていた。要望としては、活動頻度を増やすこと(2名)、市民へのPRを挙げていた。なお、夫婦関係における過度の緊張を訴える来談者に対して、呼吸法によるリラクセーションを指導し、前後にストレス測定を行った結果、顕著な効果が測定され、実践への動機づけを高めることができた。2.「ストレスマネジメント教室」の開催準備定期的な開催に先立ち、今年度は試験的にストレス測定と呼吸法によるリラクセーション指導を実施し、その結果を踏まえてプログラムおよび実施方法について検討した。精神看護に携わる看護師20名、教員4名に対して実施した他、大学院生4名による教育訓練の機会に役割交代をしつつ実施した結果、前後の測定値の変化には個人差が大きかった。このことから、呼吸法の実施後速やかに測定できるよう、少人数制(5名以内)にすることやプログラム・測定方法および手順の統一、指導技術の訓練方法等について示唆が得られた。本年度は、平成15年から継続展開してきた看護系大学を拠点とする『こころの健康相談』活動に関して、17・18年度科学研究費補助金による研究成果:「実践モデル」の概念化を踏まえて取り組んだ研究の最終年度に当たる。本研究では、個別相談に加えてストレスマネジメント教室の開催、非侵襲性のストレス測定器の活用と、人材育成のための教育プログラムの検討に取り組み、これらの活動を含めて実践モデルの精錬を図った。1.研究目的(1)「看護師による『心の健康相談』モデルの精錬」にする研究成果昨年度以降の活動展開を含めて修正した「実践モデル」の妥当性を検討するため、看護系大学における相談活動の先駆的リーダー(看護職)はじめ、大学や地域での相談活動ならびに人材育成のエキスパート(臨床心理士)、公的な精神保健相談機関におけるエキスパート(精神保健福祉士)に研究協力を得てインタビューを行った。その結果、構成概念に関して概ね妥当性は確保されていることと、さらに看護職の独自性を明示することの意義が確認され、この結果を踏まえてモデルを修正した。2.研究目的(2)「人材育成のための教育プログラムの検討」に関する成果個別相談の担当者に本学大学院修士課程精神看護高度実践看護コースの修了生を加え、面接終了後に逐語録を作成して研究代表者のスーパービジョンを受けるようシステム化した。また、ストレスマネジメント教室の定期的な開催に向けて、準備過程を大学院教育と連動させ、ファシリテーターの育成ならびに効果的な運営に役立つ手引き書の作成に取り組んだ。大学院生と修了生(研究協力者)によるリラクセーション技法(呼吸法と漸進的筋弛緩法)のマスターならびにファシリテートの経験を踏まえて、活用しやすい小冊子(A4版33ページ、写真・イラスト入り)を50部作成した。
若者の「外向き志向」を支援する社会に向けて：グローバル化の中の「仕事‐自分探し」

研究代表者(加藤)による5回の海外フィールドワーク(オーストラリア4回、カナダ1回)、および研究分担者(久木元)による2回のインターネット統計調査を遂行することにより、1)現在、海外にいる若い日本人一時滞在者たちの仕事観・人生観・海外観の質的調査、および2)現在、日本にいる海外経験あり・なし両方の日本人の若者の仕事観・人生観・海外観の量的調査を遂行した。さらに3)研究代表者は、研究分担者のアドバイスに基づき、若者と海外渡航、若者と仕事に関連する主要雑誌のメディア分析を行った。研究代表者と分担者は、各自の調査を随時報告しあい、活発に意見交換し、現在では共著の執筆を企画準備中である。(1)研究代表者による海外現地調査二回、(2)研究分担者による統計調査一回を行った。平成24年8月、25年3月に、各二週間ずつシドニーに滞在、若い日本人一時滞在者(計26人)へのインタビュー、および現地日本人専門家との意見交換を行った。8月の滞在中には、オーストラリア・アジア学会(於ウェスタン・シドニー大学)で口頭発表、オーストラリア人研究者と英語で意見交換を行い、日本語の「自分探し」と英語の「self-help」との違いは何かなど、複眼的な視点を得ることができた。翌年3月の滞在中には、一時滞在者とほとんど関わりがない日系人移民団体、日本人駐在員や企業の団体の代表者にあえてインタビューすることで、歴史的・社会的により広いコンテキストに「若い一時滞在者」を位置づけることができた。さらに「グローバル人材」という語をどう解釈し、どの程度自分に関係あると思うかについて、若い一時滞在者と、日本企業関係者の双方にインタビューし、この語の指すものの曖昧さ、若者にとっての空虚さを知ることができた。研究分担者は、平成24年12月、(同年3月に続く)二度目のインターネット統計調査を、日本在住の2539歳の未婚者に対して行った。前回が「海外経験者」(回答1236件)を対象としたのに対し、今回は「海外経験のない者」を対象に、824件の回答を得た。二つのグループを比較すると、海外経験がある者の方が現在の生活への満足度が高く、未来に対しても明るい展望を持っているのに対し、海外経験のない者には、現在・将来ともに不安や悲観的な見方が強いことがわかった。ただしこの違いには、海外経験以前の学力や資力の高さなどが影響している可能性があるため、最終的な分析の際には、記述式自由回答をふくめ、データの詳細を包括的に見ていく必要がある。加藤(研究代表者)による、1)現地調査。2014年2月11日23日、シドニー(オーストラリア)にて、16名の若い日本人一時滞在者・新移民に加え、留学情報センター経営者、人材コンサルタント会社経営者、日系移民団体代表者、臨床心理士を含む5名の日本人移民にインタビューを行った。若者のインタビュー数の、平成23年度以来の総計は目標の50件に達した。2)出版活動。学術論文に加え、留学支援事業の依頼を受けて一般向けの論考を発表した。3)学会発表。イギリス(2013年8月)、アメリカ(2014年3月)にて研究発表、およびパネル・ディスカッサントを務めた。海外の聴衆からの意見を得て、「自分探し」という日本語概念の特異性への考察をさらに深めた。4)若者を取り巻くマスメディア言説の分析。この成果は英語書籍(Springerより出版)の一章として出版予定。5)久木元(研究分担者)との討議。2013年10月28日に、最新のデータと意見の交換を行い、単行本の共同執筆に向けて、章立てや内容、出版社について具体的に討議した。加藤は、分担章(計三章)の執筆を開始、現在は二章目を執筆中。久木元(研究分担者、計二章を担当予定)は、引き続き統計データを分析・考察中。平成23年度は計画どおり、(1)加藤による海外フィールドワーク、(2)久木元による統計調査、(3)日本ワーキング・ホリデー協会との協働が行われた。(1)7月31日8月15日、オーストラリア・シドニーを初訪問。8名の一時滞在者、2名の元ワーキング・ホリデーメーカーを始め、若者とそれを取り巻く人々に包括的にインタビューした。その結果カナダとの比較で、(1)オーストラリアでは学生ビザ保持者も就労できるため、一時滞在者は滞在目的において混乱をきたしやすい、(2)「やりたいこと」でなく「やりやすいこと」「なりたい自分」という言い回しが散見されることがわかった。現地協力者の川嶋久美子氏(オーストラリア国立大学博士課程[当時])とは、現地(8月)と日本(12月)で意見交換をした。

次に平成24年3月3日18日、カナダ・バンクーバーにて、14名の一時滞在の若者とそれをとりまく人々にインタビューした。長期滞在者からは、日系人雇用主からのハラスメントを中心に聴き取りを行った。大卒者の語りからは「やりたいことがわからない」というなじみの言い回しが聞かれた。また3月8日、企友会(バンクーバー日系ビジネス協会)25周年記念会合において講演とパネルディスカッションを行った。(2)平成24年3月14日16日、日本在住の25歳から39歳を対象に「海外経験」「仕事観」「将来の展望」を中心トピックとするネット上のアンケート調査を実施。男女半々、計1236人から回答を得た。「理想の仕事」として「やりたいことが実現できる仕事」と答える割合が高いこと、18歳以降の海外経験者の半数には、18歳以前にもなんらかの海外経験があること、海外経験者の現状への満足度は非常に高いことなどがわかった。(3)平成23年8月、加藤が、日本ワーキング・ホリデー協会(新宿)を訪問。代表者と多くの情報・意見を交換した。(1)海外フィールドワークにおいては、カナダ・バンクーバーにおける過去10年間のインタビュー人数(120超)に少しでも近づけるべく、シドニー訪問を二回にして、昨年度からの累計で34人のインタビューデータを獲得している。(2)国内の統計調査を、すでに二回行い、海外経験の有無による日本在住の若者一般の人生観の違いについて、貴重な知見を得ている。(3)まだ調査が進んでいないのは、ワーキング・ホリデー帰国者へのインタビュー、および若者の「外向き志向」(「グローバル人材」養成)を促進しようとしている日本の経済団体や政府機関へのインタビューである。特に政府機関の見解については、政権が交代したため、現政権の枠組みでの最新のインタビューデータを得る必要がある。平成23年度に計画していた調査はすべて行い、質的・量的両方の調査結果において、新たな興味深い点が複数見られる。研究者同士の意見交換も密に行っている。なお、平成24年3月8日にバンクーバーの企友会25周年記念会合にて加藤が行った講演の内容は、企友会オンライン・ニューズレター(以下15を参照)、現地日本語新聞『バンクーバー新報』、およびJapanese Canadian Citizens Association(日系カナダ市民協会)の月刊誌『The Bulletin』4月号に掲載済みである。さらに、同講演に基づき、加藤が英語で加筆修正した論考は、『The Bulletin』6月号にて発表の予定。また平成23年度の加藤の研究成果は、平成24年6月23日24日の日本文化人類学会(広島)、7月11日13日のAsian Studies Association in Australia(オーストラリア・アジア学会、シドニー)での発表が、すでに決定している。(1)あと一回シドニーを訪問し、最終的にシドニーでは累計50人のインタビューデータを獲得したい。(2)必要に応じて、追加の統計調査、またはすでに得た統計データのさらに詳細な分析を行いたい。(3)ワーキング・ホリデー帰国者、政府機関、経済団体(経団連、経済同友会など)へのインタビューを行いたい。平成24年度は、(1)加藤による二回の海外フィールドワークを通して、さらなるインタビュー・データの蓄積を行う。カナダのデータ量とのバランスを取るため、特にオーストラリアでのインタビュー・データを増やしたい。
超高エネルギーハドロン相互作用モデル研究とその宇宙線観測への応用

当年度に申請者はLHCf実験グループとして衝突エネルギー(√s) 13TeVでの陽子-陽子衝突データを取得し、データを解析中である。既存のハドロン相互作用モデル(QGSJET-II-04)を変更して√s=7TeVでのLHCf実験データのうち、最前方に放出される中性子のエネルギー流量を再現した。相互作用で生じた事象をDiffractionの種類で分け、事象の種類ごとの比率を変更しながら多数のシミュレーションを行い、最適な条件を探索した。その結果、中性子および中性パイオンのエネルギー総量がLHCf実験から予想されるエネルギー総量とよく一致するようなモデルを作成することができた。さらにこの修正モデルを空気シャワーシミュレーションに適用したところ、シャワー二次粒子中の電子数は5%減少する一方で地表に到達する電子数は16%増加した。これはテレスコープアレイ実験が報告している大気蛍光望遠鏡と地表粒子検出器のエネルギースケール不一致を解決する方向である。しかし今回のモデル修正では増加した電子はほとんどシャワー中心に集中しており、実験の結果を再現しなかった。また、シャワー二次粒子中のミューオン数は14%増加し、地表でのミューオン数も16%増加した。これはAuger実験が報告しているミューオン過剰を説明する方向ではあるが、完全に説明するには増加数が足りなかった。また、宇宙線中のハドロン成分解析の為の地表検出器データ解析ツールを作成した。現在シミュレーションを用いた評価基準作りを行っている。今後はさらに中性子のエネルギー分布やエネルギー流量のラピディティ分布の測定結果の再現を目指す。申請者の予備研究から、これらもシャワー二次粒子の横方向分布や、粒子数増加に10%レベルの影響を及ぼすことがわかっている。引き続き空気シャワー実験の観測結果再現を目指して研究を推進していく。
酵素反応駆動による通電式薬剤投与デバイスの創出

本研究では、イオントフォレシスを誘導させる酵素反応駆動型薬剤投与デバイスを提案し,そのための各要素技術や統合技術などの新たなウェットプロセス技術を確立することに取り組んだ。この際、4つの基本計画を掲げ、(1)基本性能の向上、(2)燃料一体型発電デバイスの評価、(3)電気湿布の開発(薬剤溶液と燃料一体型発電デバイスのパッケージング)、(4)電気湿布における皮下組織への薬剤投与の評価、全てにおいて良い成果をあげることに成功している。世界的人口増加や新たな基幹産業の創出を見据えた社会的背景から、個人を対象にした携帯型治療デバイスの必要性が高まりつつある。申請者は、安全性や信頼性の観点から、従来型ドライデバイスに代わる革新的なウェットデバイスを創出したいと考えており、その具現化の1つとしてイオントフォレシスを誘導させる酵素反応駆動型薬剤投与デバイスを提案し、そのための各要素技術や統合技術などの新たなウェットプロセス技術を確立したいと考えている。本課題に対し、最終年度の研究成果は、「電気湿布の開発(薬剤溶液と燃料一体型発電デバイスのパッケージング)」「電気湿布における皮下組織への薬剤投与の評価」を行い、バイオ発電から得たエネルギーを利用することで、水分保湿や試薬投与が促進されることを実証したことである。昨年度に開発した導電性高分子配線および酵素包含カーボンフィルムに加え、撥水性の高分子フレームと医療用メディカルテープなどの構成要素を組み合わせ、シートタイプの電気湿布を開発した。本湿布を1時間貼るだけで、3時間の水分保湿や薬剤の浸透促進を期待できる成果をあげることに成功した。具体的には、ビタミン誘導体をデバイスに含ませ、電気を流すことで市販の皮膚への薬剤浸透が増すことを確認した。自然拡散(電池オフ)とさまざまな電流(数十マイクロアンペアからミリアンペア)を与えた際の試薬の浸透を評価した結果、電流を与えた方がより多くの試薬が浸透することが分かり、さらに、電流値を大きくするほど浸透はより大きくなった。従って、申請者の計画通りに研究を進め、期待した成果を得ることに成功したと言える。世界的人口増加や新たな基幹産業の創出を見据えた社会的背景から,個人を対象にした携帯型治療デバイスの必要性が高まりつつある.申請者は,安全性や信頼性の観点から,従来型ドライデバイスに代わる革新的なウェットデバイスを創出したいと考えており,今回その具現化の1つとしてイオントフォレシスを誘導させる酵素反応駆動型薬剤投与デバイスを提案し,そのための各要素技術や統合技術などの新たなウェットプロセス技術を確立したいと考えている.本課題に対し,本年度の研究成果は,各素子の基本性能の向上と燃料一体型発電デバイスを試作しデバイスの性能を評価したことである.デバイスの母材として利用するハイドロゲル表面へ導電性高分子を配線し,柔軟な電極基板を作製した.その際,2段階の電解重合法を用いることで,電極の脆さや導電率の改善に成功した.貼るタイプの酵素フィルムを独自開発することにも成功した.その際,ナノスケールナノ素材電極へ酵素とメディエーターの分子修飾することで,世界最高性能の酵素電極を実現させた.さらに,これら部材を一体化させた燃料一体型発電システムを開発することに成功した.具体的には,ハイドロゲル表面に堆積させた導電性高分子配線上に,酵素を包含したナノカーボン電極を貼り付け,ハイドロゲル中に含むバイオ燃料によって発電させた.バイオ燃料は,導電性高分子経由でナノカーボン電極まで拡散し反応が進む仕組みである.これにカソード側での酸素還元反応との組み合わせにより一体型電池が完成した.平成24年度に設定した計画「各素子基本性能の向上」「燃料一体型発電デバイスの開発および性能評価」に関して,十分な成果が得られた.また,25年度の計画に設定したイオントフォレシスによる薬剤投与の評価のための微小流路評価デバイスの開発に取り組んだからである.具体的には,デバイスの母材として利用するハイドロゲル表面へ導電性高分子を配線し,柔軟な電極基板を作製した.その際,2段階の電解重合法を用いることで,電極の脆さや導電率の改善に成功した.貼るタイプの酵素フィルムを独自開発することにも成功した.その際,ナノスケールナノ素材電極へ酵素とメディエーターの分子修飾することで,世界最高性能の酵素電極を実現させた.さらに,これら部材を一体化させた燃料一体型発電システムを開発することに成功した.具体的には,ハイドロゲル表面に堆積させた導電性高分子配線上に,酵素を包含したナノカーボン電極を貼り付け,ハイドロゲル中に含むバイオ燃料によって発電させた.バイオ燃料は,導電性高分子経由でナノカーボン電極まで拡散し反応が進む仕組みである.これにカソード側での酸素還元反応との組み合わせにより一体型電池が完成した.微小流路評価デバイスとして,アクリル素材をレーザー加工し,イオントフォレシスに伴い移動する微小水量(数十マイクロリットル)を評価できる微小密閉空間を試作した.

今後は,「電気湿布の開発(薬剤溶液と燃料一体型発電デバイスのパッケージング)」「電気湿布における皮下組織への薬剤投与の評価」に取り組み,研究成果をまとめたいと考えている.以下に,その詳細を記述する.・電気湿布の開発(薬剤溶液と燃料一体型発電デバイスのパッケージング)申請者が提案する電気湿布は,電気化学を基本とするプロセス開発(大型装置が不要)であり,電源一体型(生体環境に適したバイオ燃料発電)を可能にするため,低価格と小型化が実現される.まず,バイオ燃料を含んだハイドロゲル発電デバイスを皮膚に貼り付けると,皮膚に含まれる電解質によって回路が閉じ,発電が開始される.続いて,発電によって生じた電位差によりドーパント(薬剤)が皮下組織へと浸透する.ここでの電解質は,間質液に多く含まれるナトリウムイオンと塩素イオンであり,これらのイオンの流れが電流となる.ゲルの乾燥や薬剤の流出を防ぐため,プラスチックフィルム等を活用する予定である.また,マイクロ流路を用いた空気バルブを利用することで,溶液の絶縁や隔離をスムーズに行う技術の開発も進める予定である.・電気湿布における皮下組織への薬剤投与の評価作製した電気湿布の評価は,in vitroおよびin vivo系にて行う.In vivo系では,「国立大学法人東北大学における動物実験等に関する規定」を遵守して実験をおこない,また同大学医学系研究科・阿部俊明教授などの専門家に相談できる環境が整っている強みがある.今回使用する試薬は,皮膚を経由することでの薬剤効果が既に知られているツロブテロール(気管支喘息治療薬)やインスリン(GFPラベル,糖尿病患者が投与)をモデル試薬としたが,本研究課題の進捗が良ければ,阿部研究室が得意とする眼の網膜疾患などで利用される網膜神経保護因子なども加えていくことで本デバイスを進展させていきたいと考えている.次年度使用額は,当初計画していた試薬を次年度に延期することによって生じたものであり,延期した試薬に必要な経費として平成25年度請求額と合わせて使用する予定である.本研究では,高価な試薬,酵素,薬剤や細胞(ヒト由来)を多く必要とするため,消耗品の金額の割合が大きな額となることが予想される.また,本研究課題を遂行するために必要なプラスチック材料・電子部品・電極材料の費用も併せて申請する予定である.本研究は,材料科学,表面科学,医工学などの学際研究であるため,関連分野の最新情報の収集が研究推進の大きな原動力となる.また,本研究課題の成果を発展させるためには,技術交流を多くする研究ネットワークの拡充が必要であり,それ相応の旅費を使用する予定である.
蒸気中における液滴固体面衝突後に発達する高速液膜流れ不安定性現象に及ぼす凝縮効果

固体表面への液滴衝突は噴霧冷却,インクジェット印刷,超清浄洗浄等の技術応用において重要な技術的要素である.本研究では,Xuら(Phys. Rev. Lett, 184505, 2005)の液滴衝突後に発生する高速液膜の不安定現象発生閾圧力についてのモデルが,周囲気体温度の寄与を予測することが可能であることを示した.さらに周囲気体が凝縮性気体の場合には,高速液膜の不安定現象発生閾圧力がXuらのモデルでは予測できず,不安定現象発生閾圧力はより高く,すなわち安定化することを示した.本研究の目的は,液滴の固体面衝突後に進展する高速液膜流れの不安定現象に及ぼす周囲蒸気の凝縮効果を明らかにすることである.具体的には,真空チャンバ内を蒸気で満たし,そのチャンバ内で,速度が50m/s程度の液滴を固体面に衝突させ,高速液膜流れを発生させる.周囲気体が非凝縮性気体の場合と比較することにより,液膜流れが安定化するかを検討する.本年度は固体表面衝突後に形成される高速液膜流れの不安定性現象としてsplashの発生に着目し,液滴衝突速度と周囲気体の圧力を実験パラメータとすることにより,slpash発生条件,特にsplash発生の圧力閾値について検討を行った.真空チャンバ内でコイルガンにより高速で上方に射出された衝突板を,自由落下する液滴に衝突させることにより,自由落下で実現可能な衝突速度よりも高速な液滴衝突を実現した.エタノール液滴を用いて,直径2mm程度,衝突速度520m/s程度の条件を実現した.大気下において十分にSplashが発生する程度の衝突速度であっても,減圧することにより,本実験の範囲内では,splashの発生を抑制できることを明らかにした.次に,液滴衝突における周囲気体の温度が液滴の固体面衝突後に進展する高速液膜流れの不安定現象に及ぼす影響を検討した.周囲蒸気の凝縮効果を検討するためには,蒸気圧力をパラメータとして実験を行う必要がある.蒸気圧力は飽和蒸気圧線図により温度の関数となるので,周囲気体温度を変化させる必要がある.しかしながら,従来の研究では液滴衝突に及ぼす周囲気体温度の影響を調査した結果は皆無であるために,蒸気の凝縮効果を検討する前に,周囲気体温度の効果を検討しなければならない.周囲気体温度の上昇に伴い,splashの発生が抑制されることを確認した.本研究の目的は,平均場運動論理論から得られるEnskog-Vlasov方程式を用いて,強い非平衡状態にある高速で移動する気液界面近傍での非定常熱・物質輸送現象を解明することである.相変化現象は局所平衡が成立しないため,気液界面近傍は本質的には非平衡状態であるが,気液界面が高速で移動している場合には,さらに強い非平衡状態となる.局所平衡が仮定される流体力学は適用できず,気液界面近傍の輸送現象の解析は大きな困難を伴う.本研究では,運動論理論を用いて強い非平衡状態にある気液界面近傍での熱・物質輸送現象を定量的に評価する.さらに,得られた結果を整理し関数群の形で記述することにより,局所平衡が仮定される流体力学の枠組み内で使用可能な,気液界面近傍の熱・物質輸送を記述する境界条件を構築する運動論理論の数値解析手法の一つであるEV-DSMC法を用いて,強い非平衡状態の非定常気液界面近傍の非定常熱・物質輸送現象を記述するEnskog-Vlasov方程式の数値解析手法を構築した.特に高速で移動する強い非平衡状態となっている相変化を伴う非平衡・非定常気液界面熱・物質輸送現象を観察することに成功した.流体力学解析に,分子気体論に基づく気液界面境界条件を適用する手法について検討した.相変化をより正確に記述可能なSone-Onishiモデルの流体解析手法への適用方法(流体解析における計算格子の物理量と分子気体論に基づく界面近傍の物理量との関係)を示した.相変化を含む数理モデルを解く計算手法を構築した.気泡内外の温度場を求める積分方程式と積分微分方程式を解き,16個の方程式を連立させることで,相変化を伴う気泡の挙動を数値計算することにより,物理的諸量を求めた.計算結果を解析解と比較することで,その手法の妥当性を示した.また,気泡の収縮と膨張に伴い気液界面で生じる質量流束の時間変化を調べた.本研究の目的は,液滴の固体面衝突後に進展する高速液膜流れの不安定現象に及ぼす周囲蒸気の凝縮効果を明らかにすることである.本年度は,前年度で構築された装置を用いて,以下の4項目について研究を行った.1.固体表面衝突後の液滴ダイナミクスに及ぼす温度パラメータの寄与:飽和蒸気内での衝突実験を行うためには,固体表面衝突後の液滴ダイナミクスに及ぼす温度パラメータの寄与と相変化の寄与とを区別して検討しなければならない.そのため,まず,固体表面衝突後の液滴ダイナミクスに及ぼす温度パラメータの寄与について検討した.2.異なる接触角を有する固体表面への液滴衝突の観察:プラズマ表面改質装置を用いることにより,異なる接触角を有する固体表面への液滴衝突および衝突後の流れ,特に液滴衝突直後のマイクロジェットと呼ばれる流れを詳細に観察した.衝突速度を変化させることにより,衝突直後に形成させる液膜の速度を変化させ,異なる濡れ性を有する固体表面におけるスプラッシュ発生速度閾値を検討した.3.真空チャンバ内での高速液滴

衝突:前年度成功しているコイルガンの多段化をさらに発展させると共に衝突板形状を検討することによって,低圧力下での高速液滴実験の液滴衝突時における到達最大速度を30m/s程度まで実現可能とした.今年度は,実験の再現性を重視し,到達最低圧力を10kPaとして信頼性の向上を図った.4.高速液ジェット発生装置の開発:ジェットおよび二次液滴が高速で固体表面に衝突する場合の,固体面衝突後の液膜流れの不安定性現象に及ぼす周囲気体圧力および周囲気体の凝縮効果について調査する.前年度構築した液滴射出装置を真空チャンバ内で使用可能とするために,高速液ジェット発生装置によって生成される液ジェットの不安定性について検討し,制御性の向上を図った.本研究の目的は,液滴の固体面衝突後に進展する高速液膜流れの不安定現象に及ぼす周囲蒸気の凝縮効果を明らかにすることである.本年度は,前年度までに行った研究成果をもとに,以下の3項目について研究を行った.1.固体表面衝突後の液滴ダイナミクスに及ぼす周囲凝縮性気体の寄与:前年度までの研究成果より,固体表面衝突後の液滴ダイナミクスに及ぼす温度パラメータの寄与が定量的に評価可能となった.今年度はエタノール蒸気中でエタンール液滴衝突を観察し,固体表面衝突後の液滴ダイナミクスに及ぼす相変化の寄与を検討した.その結果,エタノール蒸気中では空気中に比較してスプラッシュ発生閾圧力が有意に増加しスプラッシュ発生が抑制されることを実験的に示し,温度パラメータでは評価できない相変化パラメータの寄与を明らかにした.2.異なる接触角を有する固体表面への液滴衝突の観察:前年度に続きプラズマ表面改質装置を用いることにより,異なる接触角を有する固体表面への液滴衝突および衝突後の流れを詳細に観察した.XPS装置を用いて固体表面に修飾された化学種組成を評価し,静的接触角とともに表面エネルギーの指標として衝突直後に形成させる液膜の速度変化を整理した.さらに,異なる濡れ性を有する固体表面における薄液膜進展における不安定発生速度閾値が,濡れ不良モデルによって定量的に評価できることを明らかにした.3.真空チャンバ内での高速液滴衝突:前年度成功しているコイルガンの多段化をさらに発展させると共に衝突板形状を検討することによって,高再現性・高信頼性を有した低圧力下での高速液滴衝突実験を実現可能とした.今年度は,水液滴衝突直後に発生するスプラッシュに着目した.大気圧以下で観察されるこれらのスプラッシュの発生閾値は圧力にはよらず衝突速度にのみによって記述されることを示した.固体表面への液滴衝突は噴霧冷却,インクジェット印刷,超清浄洗浄等の技術応用において重要な技術的要素である.本研究では,Xuら(Phys. Rev. Lett, 184505, 2005)の液滴衝突後に発生する高速液膜の不安定現象発生閾圧力についてのモデルが,周囲気体温度の寄与を予測することが可能であることを示した.さらに周囲気体が凝縮性気体の場合には,高速液膜の不安定現象発生閾圧力がXuらのモデルでは予測できず,不安定現象発生閾圧力はより高く,すなわち安定化することを示した.これまで,高速液滴はほとんどが大気圧雰囲気下で行われており,10m/sを超す衝突速度を有する液滴衝突を観察した報告は存在しない.本実験の特色は,気体雰囲気を制御可能な真空チャンバ内で高速液滴衝突を観察する点にある.
都市直下の地震による災害の防止に関する基礎研究

本研究は、平成8年度発足予定の重点領域研究「都市直下の地震による災害の防止に関する研究」(領域略称名:都市直下地震、領域番号:279、研究期間:平成8年度同11年度、領域代表者:土岐憲三、所属機関:京都大学工学部)の研究領域申請の準備調査を行ったものである。平成7年10月7日、京都市のホテル京阪京都に於いて、研究分担者を中心に第1回重点領域研究「都市直下地震」総括班準備会を開催し、冒頭の平成8年度発足予定の重点領域研究の研究計画と計画研究の各テーマおよび公募研究分野の企画を行った。計画研究の各テーマは下記の通りである。総括班......都市直下地震による災害の防止に関する基礎的研究A-1......活断層の危険度評価と強震動予測A-2......入力地震動および地震荷重の評価B-1......地震被災危険度のマクロゾーネイションB-2......直下地震に対する構造物の耐震性向上に関する基礎的研究B-3......交通・通信システムの防災機能に関する研究C-1......社会基盤システムの実時間制御技術C-2......発災対応型都市情報管理システムC-3......過密空間における震災時の人間行動の研究さらに総括班が行うべき項目として、有効な研究成果が得られるようニューズレターの発行や各計画、研究グループ相互間ならびに他の関連する地震動災害分野の研究グループとの相互理解を図る課題も取り上げた。また、平成8年3月12日、京都市の平安会館に於いて、第2回総括班連絡委員会準備会を開催し、平成8年度開始の計画研究の内容に関する議論と再調整を行い、平成8年度発足の重点領域研究が発足初年度より有効な研究成果が得られるように諸準備を整えた。
バイオ燃料政策の環境・経済的分析及び政策展開が国際農産物需給に与える影響分析

近年急速に世界主要国・地域で推進されているバイオ燃料政策等の国際的動向についての調査・分析を行うとともに、農産物市場への影響分析として、世界主要国・地域におけるバイオ燃料政策の推進等が国際農産物需給に与える影響について農産物輸入国の立場から計量分析を行った。さらに、環境面への影響分析として、北海道を事例に産業連関分析を用いバイオエタノール生産の環境効率(CO2効率)指標を計測し、バイオエタノール生産がより少ないCO2の排出でより多くの経済効果をもたらし、地域のCO2効率向上に貢献しているという結論を得た。バイオ燃料は、エネルギー問題、環境問題、地域開発、余剰農産物対策として、米国・ブラジルをはじめ世界中で導入・普及が進められている。本研究では、基礎的課題として、米国、ブラジル、中国、マレーシア、インドネア、インド等におけるバイオ燃料導入の社会経済的背景と政策動向について調査・分析を行った。さらに、これらの調査・分析を踏まえ、米国及び中国におけるバイオエタノール政策拡大が国際ともろこし需給に与える影響について部分均衡需給予測モデルである「世界とうもろこし需給予測モデル」を開発して影響試算を行った。また、日本及び中国におけるバイオ燃料輸入の拡大が国際砂糖需給に与える影響について、部分均衡需給予測である「世界砂糖需給予測モデル」を開発して影響試算を行った。さらに、ブラジルにおけるバイオデイーゼル政策拡大が国際大豆・大豆製品需給に与える影響について「世界大豆・大豆製品需給予測モデル」を開発して影響試算を行った。これらの影響試算の結果、いずれのシナリオでもバイオ燃料政策の拡大は農産物需給に影響を与えることが予測することができた。以上の影響試算の結果は、世界最大の純輸入国である我が国の「食料安全保障」において看過出来ない重要な点である。バイオ燃料の導入に際しては、温室効果ガス削減による地球温暖化防止の効果のほか、地域経済の活性化などが挙げられているが、我が国においてその効果を定量的に評価した研究事例はそれほど多くない。本研究では、北海道十勝地方において計画されているバイオエタノール生産を事例に、ライフサイクルアセスメント(LCA)分析と産業連関分析を用いて、温室効果ガスの削減効果および地域経済に与える影響を評価した。分析の結果、十勝地方において生産されたバイオエタノールは化石燃料と比べ温室効果ガス排出が削減され、地球温暖化防止に効果があることが示された。また、バイオエタノールのライフサイクルにおいて各種温室効果ガス削減技術を導入することで、温室効果ガスはさらに削減可能であることも明らかとなった。さらに地域経済への影響についても、バイオエタノールは化石燃料に比べ、地域経済に大きな影響を与えていることが示された。さらに、これらの調査・分析を踏まえ、主要国におけるバイオエタノール政策が農産物需給に与える影響を試算するために「世界バイオエタノール需給予測モデル」モデルを開発した。さらに、これまで開発した「世界砂糖需給予測モデル」、「世界とうもろこし需給予測モデル」を「世界バイオエタノール需給予測モデル」にリンクして、米国及びブラジルのバイオ燃料政策が国際農産物需給に与える影響を試算した。また、米国のバイオエタノール需要が国際とうもろこし需給に与える影響についてもこれらのモデルを活用して試算を行った。この影響試算の結果、2007/08年度の国際とうもろこし価格におけるバイオエタノール需要の影響は22.2%と推計された。また、バイオ燃料の導入に際する環境負荷発生量と地域経済効果の計測を行い、これをもとにバイオ燃料の環境効率を計測した。分析では、バイオ燃料産業の創設による経済の活性化が環境負荷の増大をもたらすことを前提に、環境負荷発生を極力抑制しつつ地域経済への影響を最大限確保することができるかを明らかにすることを試みた。分析の結果、ガソリンと比べ、バイオ燃料(E3)の環境効率は約3倍で、バイオ燃料部門は石油製品部門に比べて、高い地域経済効果をもたらしつつ環境負荷の増大を抑制していることが明らかになった。本研究では、世界中で導入・普及しているバイオ燃料の生産・普及動向について、国際的影響を把握し、国内のバイオ燃料促進政策について、農産物需給への影響と環境への影響を包括的に分析することを目的としている。まず、21年度では、世界主要国・地域におけるバイオ燃料政策の動向・需給動向等について、米国、ブラジルを対象にバイオ燃料政策形成の社会経済的要因の分析を含めた調査・分析を引き続き行った。特に、米国やEU等の先進国地域を対象にセルロース系原料由来の「第2世代型バイオ燃料」等の開発動向および政策支援動向についても引き続き、調査・分析を行った。つぎに、世界のバイオ燃料需給を対象とした「世界バイオ燃料需給予測モデル」を新たに開発し、バイオ燃料政策動向が、とうもろこし、砂糖、大豆および大豆製品の国際需給に与える影響を試算した。