hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
デュレンマットにおける認識論の問題と自伝の可能性

晩年の散文『素材』は、文学的素材の歴史を語ることで作家の人生を語るという特異な自伝であり、本研究の主な分析対象となるが、その他にも自伝の問題と関連するいくつかの作品を、その遺稿も含めて取り上げる。23年度の課題は『ミダス』と『依頼』において認識論の問題がどのように扱われているかを考察することだった。明らかになった点は次の通りである。1.デュレンマットにとって世界は不可解なものであり、作品中でその世界観を表すときは迷宮とミノタウロスのメタファーを好んで用いる。迷宮に閉じ込められたミノタウロスの比喩は、世界は人間理性では理解できないことを意味すると同時に、人間が限られた認識力しか持っていないことを意味する。同じくギリシア神話由来のミダスは、世界/現実を言語と映像というメディアを使って描くことが可能かという問題を扱うために導入されたモチーフである。2.映画台本『ミダス』は殺された主人公の生涯を再構成する試みという体裁をとっている。死んだ人間が生きた姿で登場することは現実には不可能だが、ヴァーチャルな世界では可能である。この点を十分に意識した作りになっている本作品は、映画の虚構性を示すと同時に、視覚的な情報が虚偽である可能性もあることを示している(特に遺稿の第11稿)。3.中編小説『依頼』も映像を使って殺人事件を再現しようとするが、失敗する話である。この作品では殺されたはずの人が生きていることが判明し、ある人物を当人だとアイデンティファイすることの不確実性が問題となる。これは、人間は世界どころか自分自身のことさえ正しく認識できないのではないかという問いでもある。この問いが、自伝を書くことはそもそも可能かという問いにつながっていく。24年度の課題だった『ミダス』と『依頼』のテクスト分析の作業に関しては、申請時の計画通りに進んでいる。スイス国立図書館に所蔵されているデュレンマットの遺稿の調査も予定通りに行うことができた。渡欧の際、スイス国立図書館研究員のウルリヒ・ヴェーバー博士やベルン大学(スイス)のペーター・ルスターホルツ教授、ベルリン自由大学(ドイツ)のゲオルク・ヴィッテ教授、ボッフム大学(ドイツ)のカール・アイマーマッハー教授らと意見交換を行うことができたのも大変有意義だった。研究成果の一部は、ベオグラード大学(セルビア)で開催された国際会議で発表することができた。その内容はデュレンマットの認識論と言語観についてだったが、会場に哲学・神学関係者がいたおかげで、議論の際にデュレンマットの思想とキルケゴールの哲学との関連について理解を深めることができた。また、24年度のうちにデュレンマット作品の翻訳を2冊出版したのだが、それを機に東京ドイツ文化センターの招きでデュレンマットの作品世界に関する3回連続講演会を開催することができたのは予想外の収穫だった。翻訳のうちの1冊は主に初期の短編小説を集めたものだったので、これらの作品と、本研究課題となっている後期の作品との関連について改めて考えるきっかけになった。23年度の課題だった『ミダス』と『依頼』のテクスト分析の作業に関しては、申請時の計画通りに進んでいる。スイス国立図書館に所蔵されているデュレンマットの遺稿の調査も予定通りに行うことができ、特に『ミダス』の第11稿で映像の客観性をめぐる議論がなされていることを確認することができた。(この部分は最終稿では削除されているため、出版された本を読んでいるだけでは知ることができない。)
TMモードFNDOR法の高感度化と生体試料への展開

TMモードキャビティの調整を繰り返し、最終的には共振モードTM110において従来にない高い負荷Q値3000以上に達した。さらに、回路上の調整も行い、出来る限り低雑音の高感度化エンドールスペクトロメーターの作成に成功した。特に、生体試料では負荷Q値が減少する傾向にあり、その方向へ展開するためにいは高いQ値のキャビティの開発が不可欠である。また、生体試料に多い水溶液試料(低いQ値を引き起こしやすい)への可能性をさぐるには、このTMモードキャビティに適合した偏平試料セルでの実験が重要であり、この使用条件などを典型的有機ラジカルで検討することができた。測定試料としては、立体障害を受けた有機ラジカル(オルトメチルベンゾフェノンアニオンラジカル)を取り上げ、そのENDORスペクトルの解析から、そのデータを基礎にそのラジカルの複雑なESRスペクトルの完全解析を行った。この系は非対称分子構造をしており、非等価なプロトンが多数存在するが、ENDORの高感度化により精密な解析が可能になったと言える。生体関連試料として、酸化窒素のスキャベンジャーとして働くニトロキシドラジカルのENDORスペクトルを測定し、NOとの特異な反応を通して起こるニトロキシドラジカルの反応を追跡することができた。この方法を展開させることにより、生体中での酸化窒素ラジカルの役割の追求に役立つことが期待される。また一方、偏平試料セルを用いた実験では、ウルスターブルーカチオンラジカルを取り上げ、メタノール溶媒中でのENDORスペクトルの観測に成功しESRスペクトルの完全解析を行った。このセルの使用条件などの実験情報は、生体試料に多い水溶液試料におけるるENDOR測定に道を開くものであり、今後の発展が期待される。まず、設備・備品に関して、特殊技術で100KH_Z磁場変調コイルを装着したMSC-10TMモードキャビテイが本年度に納入された。その後、順調に調整が進み、新しい100KH_Z-ENDORの高感度化の見通しがたち、まもなく新規なデータが取れる運びとなった。本年度は主として、80H_Z磁場変調のTMモードENDORの高感度化を実証する測定実験を実行してきた。とくに、テトラメチルイミダゾリン-1-オキシルの2位にピリジン等の置換基を持つものは、窒素のENDOR測定によって、大小2種類の超微細結合定数が簡単に決定できることがわかった。この初報告は『磁気共鳴と医学』4巻に掲載される。また、テトラメチルイミダゾリン-1,3-オキシルは一酸化窒素(NO)と反応するが、生化学の分野でも酸素脱離反応として脚光を浴びている。この物の2-メチル体はモデル化合物として重要であるので、特別に合成してENDOR測定にも成功し、今年の日本化学会春季年会で発表する。この他、TMPO系ラジカルに長鎖状チアフルバレン(TTF)を有する中性ラジカルやカチオンラジカルを合成して、ENDOR測定を試みた。これらについては数度の口頭発表を行っている。装置面での反省点としては、ESRのマイクロ波発振部位の完全シールドと第3種アースの設営が校費支出に頼らねばならないため、結果として本年度には完了に至らなかった。もう一つはマグネットの老朽化のため、磁場の安定度が劣化傾向にある上に、磁場コントロール装置の作動調整にかなりの手間がかかり、終日、定常磁場を保持することができず、三重共鳴などの特殊な測定が実行できなかった。いずれにしても、上述の如く新規なデータが数多く集積されており、従来のENDORでは困難と見られていたものも、我々のENDORでは十分に検出でき、次年度の生体試料への試みに明るい展望がある。TMモードキャビティの調整を繰り返し,キャビティの高感度化に成功した。最終的には,共振モードTM110において従来にない高い負荷Q値3000以上に達した。

さらに回路上の調整も行い高感度化エンドールスペクトロメーターを作成することができた。特に生体試料では負荷Q値が減少する傾向にあり,その方面への展開を検討することができた。水溶液試料を目標にするため,TMモードキャビティにうまく適合する偏平試料セルを使用し,その使用条件などを典型的有機カチオンラジカルで検討した。測定試料系としては,立体障害を受けた有機ラジカル(オルトメチルベンゾフェノンアニオンラジカル)を取り上げ,そのENDORスペクトルの解析から,ESRによる複雑なスペクトルを完全解析することが出来た。この系は非対称分子構造をとり,非等価なプロトンが多数存在するが、ENDORの高感度化により精密な解析が可能になったといえる。生体関連試料として,酸化窒素のスキャベンジャーとして働くニトロキシドラジカルのENDORスペクトルを測定し,NOとの特異な反応を通して起こるニトロキシドラジカルの反応を追跡することができた。また、、一方偏平試料セルの研究にはウルスターブルーを取り上げ,メタノール溶媒中でENDORスペクトルの完全解析に成功している。
ナノスケール機械加工と化学エッチングを併用した3次元微細構造形成法に関する研究

摩擦力顕微鏡機構によるナノスケール機械加工(以下,TNLとよぶ)と化学エッチングを併用した微細構造形成法を利用して,TNL加工条件により微細構造の高さを変化させるため,マスキング作用の加工条件依存性について検討した.これより加工条件により,マスキング作用の強弱が変化することを示した.またその差は,マスク層の厚さおよび結晶性の変化に起因することを明らかにした.また,高精度なナノスケール機械加工を実現するため,加工用工具の開発を行った.単結晶シリコンの等方性,異方性エッチングおよびダイヤモンドCVD技術を応用することで,切れは形状を高精度に規定することが可能であった.さらにこれを用いてTNLによる微細構造形成を行った結果,切れ刃形状によって微細構造の形状は大きく変化することがわかった.さらに,ナノスケール機械における原子レベルの加工メカニズムを解明するため,分子動力学を用いたシミュレーション実験について検討した.ポテンシャル関数としてTersoffポテンシャルを用いることで,シリコンの安定した加工シミュレーションの構築が可能であった.つぎにイオンビーム照射と化学エッチングを併用した3次元微細構造形成法について検討した.これよりイオン照射条件により,微細構造の高さ・深さが大きく変化することがわかった.これを応用することで凸状,凹状の3次元微細構造形成が可能であることを示した.また,シミュレーションと比較した結果,微細構造の形状はイオン照射によるシリコンのアモルファス層と強い関係があることがわかった.摩擦力顕微鏡機構によるナノスケール機械加工(以下,TNLとよぶ)と化学エッチングを併用した微細構造形成法を利用して,TNL加工条件により微細構造の高さを変化させるため,マスキング作用の加工条件依存性について検討した.これより加工条件により,マスキング作用の強弱が変化することを示した.またその差は,マスク層の厚さおよび結晶性の変化に起因することを明らかにした.また,高精度なナノスケール機械加工を実現するため,加工用工具の開発を行った.単結晶シリコンの等方性,異方性エッチングおよびダイヤモンドCVD技術を応用することで,切れは形状を高精度に規定することが可能であった.さらにこれを用いてTNLによる微細構造形成を行った結果,切れ刃形状によって微細構造の形状は大きく変化することがわかった.さらに,ナノスケール機械における原子レベルの加工メカニズムを解明するため,分子動力学を用いたシミュレーション実験について検討した.ポテンシャル関数としてTersoffポテンシャルを用いることで,シリコンの安定した加工シミュレーションの構築が可能であった.つぎにイオンビーム照射と化学エッチングを併用した3次元微細構造形成法について検討した.これよりイオン照射条件により,微細構造の高さ・深さが大きく変化することがわかった.これを応用することで凸状,凹状の3次元微細構造形成が可能であることを示した.また,シミュレーションと比較した結果,微細構造の形状はイオン照射によるシリコンのアモルファス層と強い関係があることがわかった.
系の対称性を利用した系統的な近似法の開発

微分方程式を厳密に解くのには困難を伴うことが多く,有用な近似法の開発が望まれる.本研究では,偏微分方程式を対象に,系のもつ対称性を利用した近似法を開発した.特にこの近似法は非線型性を摂動として含むタイプの系に対して有効である.従来のこの種の方法は,偏微分方程式における独立変数の増加により,そのまま適用することは不可能であった.しかし,偏微分方程式では無摂動解の選び方に任意性があるため,ベースとなる無摂動系の解を定め,その解から拘束条件を構成して,系のなす空間の次元を減らして対称性を探すと,近似解の構成に有用な対称性を見出せることが解った.本研究の目的は,これまでに常微分方程式系や差分方程式系の近似解の方法として開発されてきた「Lie対称性を用いた近似法」を拡張し,その適用対象を偏微分方程式系や汎関数で記述される系にまで拡大することである.本年度の研究により,非線型性を摂動として含むタイプの偏微分方程式に適用可能な近似法への拡張にまで成功した.常微分方程式系に対する従来のLie対称性を用いた近似法を,そのままそれらの偏微分方程式に適用しようとすると,独立変数の増加のために対称性が見出せないという困難があった.しかし,摂動の効果を調べるベースとなる無摂動系の解を固定しておき,その解を基に拘束条件を構成して,拘束条件の加わった偏微分方程式系に対するLie対称性を探すと,近似解の構成に有用な対称性を見出せることが解った.このように,ある特定のクラスの偏微分方程式に対しては,Lie対称性の方法が適切に拡張された.この成果を論文にまとめて投稿し現在査読中である.また,生命科学と化学の分野において想定外の進展があった.生命科学や化学における様々な現象は,本研究課題でも中心的役割を果たす数理的記述法である力学系による記述対象としては複雑なものが多く,系の詳細を捨象した漸近的な挙動を取り出すための方法が望まれる.よって,適切な近似法の適用が期待される対象であり,本研究の完遂の後にその成果が応用される先として重要な分野である.本年度,興味を同じくするそれらの分野の研究者と知り合うことができ,共同研究へと進んでいる.具体的には,一つは,化学分野における相互作用する分子集団が形成するマクロな構造の数理的探究であり,もう一つは,生物学分野における細胞が移動する際の時間漸近的な挙動の探究である.後者に関しては学術論文にまとめ,発表した.本課題は常微分方程式や差分方程式で表現される摂動力学系の解析手法として開発されてきた近似法である「系のLie対称性を利用した近似法」について,その適用対象を偏微分方程式や汎関数で表現される系にまで拡張することである.前年度からの研究継続の結果,偏微分方程式で表現される特異摂動問題に関して,解の漸近挙動を支配する漸近的力学系を導出する系統的な方法を開発し,発表することができた.偏微分方程式を対象とする際には,考察対象となっている微分方程式に加えて,無摂動解を一つ固定することから定まる微分方程式を新たに拘束条件として加え,それらの微分方程式系を不変にするような変換群にともなうLie方程式が,漸近挙動を記述する力学的方程式となることを示した.偏微分方程式では変数の増加に伴い適切な対称性が存在しない場合が多いが,拘束条件の追加によって微分方程式系がなす多様体の次元を落とすことができ,漸近挙動を記述する力学系方程式を導出することができる.本年度の後半には,さらにその発展として,汎関数系に対して,対称性を利用した近似法の確立を試みた.現在のところまだ系統的な方法の確立には至っていないが,研究の過程において,汎関数系を考察対象とする際にも,偏微分方程式系と同様に何らかの拘束条件を加えることによって,力学系のなす空間の次元を落とし,その制限された空間において対称性を見出す必要があることが判ってきた.上記と並行し,この方法論の現実系への適用対象として有力な候補である,走化性振動子集団の運動を解析に取り組み,その結果について発表を行った.微分方程式を厳密に解くのには困難を伴うことが多く,有用な近似法の開発が望まれる.本研究では,偏微分方程式を対象に,系のもつ対称性を利用した近似法を開発した.特にこの近似法は非線型性を摂動として含むタイプの系に対して有効である.従来のこの種の方法は,偏微分方程式における独立変数の増加により,そのまま適用することは不可能であった.しかし,偏微分方程式では無摂動解の選び方に任意性があるため,ベースとなる無摂動系の解を定め,その解から拘束条件を構成して,系のなす空間の次元を減らして対称性を探すと,近似解の構成に有用な対称性を見出せることが解った.当初の研究計画では,初年度においては,偏微分方程式系に対して適用可能なLie対称性の方法を確立する計画であった.結果として,ある特定のクラスの偏微分方程式系に適用可能な方法の開発は達成できたものの,任意の偏微分方程式系に対して適用可能な系統的な近似法を開発する所にまでには至らなかった.その大きな理由としては,「研究実績の概要」にも記したように,他分野の研究者との研究に進展があり,その方面での研究にも多くの研究時間が当てられたことに因る.研究計画通りの進展では無いが,研究課題の意義まで考慮した上での研究目的には合致する進展は順調に得られていると自己評価している.非線形動力学他分野との学術交流も本年度の成果を踏まえて継続しつつ,本研究課題を研究計画の順序通りに,着実に遂行してゆく予定である.
分子線エピタキシ(MBE)における分子伝熱機構の解明

通常,平面の創成は,力学的な除去加工により行われているが,本研究では,全く新しい平面創成法としてエピタキシャル成長のひとつである分子線エピタキシ(Molecuar Beam Epitaxy;MBE)に注目した.MBEによって得られる創成面は高純度は単結晶の結晶成長層であり,その表面は幾何学的には分子レベルで超高精度になると考えられる。そこで,本研究では,MBEによって平面を創成する第一段階として,Si基板(基板面方位(111))にSiを成長させるホモ・エピタキシャル成長を対象とした.そして,創成面の性状に影響を及ぼすと考えられる因子のうち,まず,基板温度がおよぼす影響について,理論的な考察および実験的な解析をおこなった.MBEにおいて,表面拡散距離(λ)とは,付着分子が基板結晶に捕捉されるまでの移動量であり,そのエネルギは基板から付着分子への伝熱によって与えられると考えると,λ=(aT/J)^<0.25>(a:定数,T:基板温度,J:付着分子量)で与えられる.すなわち,付着分子量が一定の条件のもとで,基板温度の変化は,表面拡散距離の変化となる.本研究では,基板温度をエピタキシャル成長が起こるとされている400800°Cの温度域内で100°C間隔で変化させた.実際の実験によれば,幾何形状については,基板温度400,500,600°Cではもとの基板と同程度の粗さであったが,基板温度600°C以上になると温度が高いほど粗くなっていた.他方,結晶性については,基板温度400,500°Cの場合は,結晶性が良好ではなかったが,基板温度600,700,800°Cの場合は,Si(111)面に特有の回析像(7×7構造)が得られ,結晶性は成膜前よりも良好となった.すなわち,表面拡散距離λが短い場合,結晶性が悪くなり,表面拡散距離λが長い場合,結晶性は良いが,表面粗さが粗くなると考えられる.このことは,良好な表面粗さ及び結晶性を得るためには,表面拡散距離λに最適な値が存在することを示唆している.通常,平面の創成は,力学的な除去加工により行われているが,本研究では,全く新しい平面創成法としてエピタキシャル成長のひとつである分子線エピタキシ(Molecuar Beam Epitaxy;MBE)に注目した.MBEによって得られる創成面は高純度は単結晶の結晶成長層であり,その表面は幾何学的には分子レベルで超高精度になると考えられる。そこで,本研究では,MBEによって平面を創成する第一段階として,Si基板(基板面方位(111))にSiを成長させるホモ・エピタキシャル成長を対象とした.そして,創成面の性状に影響を及ぼすと考えられる因子のうち,まず,基板温度がおよぼす影響について,理論的な考察および実験的な解析をおこなった.MBEにおいて,表面拡散距離(λ)とは,付着分子が基板結晶に捕捉されるまでの移動量であり,そのエネルギは基板から付着分子への伝熱によって与えられると考えると,λ=(aT/J)^<0.25>(a:定数,T:基板温度,J:付着分子量)で与えられる.すなわち,付着分子量が一定の条件のもとで,基板温度の変化は,表面拡散距離の変化となる.本研究では,基板温度をエピタキシャル成長が起こるとされている400800°Cの温度域内で100°C間隔で変化させた.実際の実験によれば,幾何形状については,基板温度400,500,600°Cではもとの基板と同程度の粗さであったが,基板温度600°C以上になると温度が高いほど粗くなっていた.他方,結晶性については,基板温度400,500°Cの場合は,結晶性が良好ではなかったが,基板温度600,700,800°Cの場合は,Si(111)面に特有の回析像(7×7構造)が得られ,結晶性は成膜前よりも良好となった.すなわち,表面拡散距離λが短い場合,結晶性が悪くなり,表面拡散距離λが長い場合,結晶性は良いが,表面粗さが粗くなると考えられる.このことは,良好な表面粗さ及び結晶性を得るためには,表面拡散距離λに最適な値が存在することを示唆している.
生体内活性型ビタミンD量を調節する酵素遺伝子の構造と機能解析

(1)マウスフェレドキシン及びフェレドキシン還元酵素cDNAをSRαプロモーターの下流に連結したSRα-FとSRα-FRを作製した。次に、これら二つの発現ベクターを用いてCOS7細胞に遺伝子導入を行った。その結果、発現ベクターを遺伝子導入していないCOS7細胞に比べ、酵素活性の指標であるチトクロームC還元酵素活性を極めて高く有することが認められた。このチトクロームC還元酵素活性は、COS細胞より調製されたミトコンドリア画分の蛋白量やインキュベーション時間に比例して増加し、SRα-Fを7.5μgとSRα-FRを2.5μgを同時に遺伝子導入した場合に一番高い活性を得られることが認められた。さらに、チトクロームC還元酵素活性は、NADPHのみならずNADHを補酵素として利用できたが、その活性は、NADPHの方がより高く得られ、生体内におけるフェレドキシン還元酵素-フェエドキシン電子伝達系と同様であると考えられた。(2)ビタミンD生合成・代謝酵素は、一般にNADPHからの電子をフェレドキシン還元酵素-フェエドキシン電子伝達系を利用して受け取り、基質を酸化することが知られている。そこで、(1)で認められたCOS細胞内での高いチトクロームC還元酵素活性を利用し、この細胞にビタミンD代謝酵素の一つであるCYP24をさらに遺伝子導入することを試みた。SRα-Fを7.5μgとSRα-FRを2.5μgに加えCYP24発現ベクターであるSRα-CYP24を5μg遺伝子導入を行ったところ、遺伝子導入していないCOS7細胞に比べ、約6倍の25-hydroxyvitaminD_324位水酸化酵素活性が認められた。
比較進化学的手法を用いた警報フェロモンの機能分化が社会性進化に与える影響の検証

生物の社会性がどのように維持されているかという疑問に答えることは、生態学分野において最も重要な命題の一つである。この命題に対し、先行研究は情報化学物質の存在とその利用が重要であると示唆してきた。しかし、限られた分類群(主にアリ・ハチ類、シロアリ類)を中心に研究が進められてきたため、他の分類群での研究が求められている。そこで、社会性が情報化学物質の一種である警報フェロモンによって強調される社会性アブラムシを用いて、情報化学物質の利用の詳細を解明し、物質同定を行う。これにより生物一般における社会性維持に情報化学物質の存在と利用がキーファクターであることの理解を深めることが本研究の目的である。本研究を遂行するためには、複数の社会性アブラムシにおいて警報フェロモンの有無を確かめる必要がある。そこで本年度は、ヒエツノアブラムシとタケツノアブラムシに着目し、その生態を確かめた。その結果、これらの種が安定して発生している調査地を発見した。さらに、タケツノアブラムシにおいて警報フェロモンを持っているかどうかを確かめるために野外操作実験を行なったところ、タケツノアブラムシがササコナフキツノアブラムシと同様に警報フェロモンを持っていることが示唆された。タケツノアブラムシはこれまでに警報フェロモンの存在が確認されているササコナフキツノアブラムシとは別属であるため、本年度の研究成果は社会性アブラムシで広く警報フェロモンが進化していることを示している。本年度は、台風などの気象条件によってアブラムシの発生地の消失が数多く見られたものの、ヒエツノアブラムシとタケツノアブラムシが安定して発生している箇所を発見した。また、タケツノアブラムシについては警報フェロモンの有無を確かめる実験をある程度まで進めた。タケツノアブラムシの成虫に物理的刺激を与えたところ、ササコナフキツノアブラムシなどのアブラムシと同様に角状管から液滴を放出する様子が観察された。また、液滴を放出した個体の周囲に存在した個体が、それまで行なっていた寄主植物からの吸汁を止め、歩き出す様子が観察された。タケツノアブラムシで観察された角状管から放出された液滴に対する行動は、他のアブラムシにおける警報フェロモンに対する行動と類似している。したがって、タケツノアブラムシもササコナフキツノアブラムシと同様に警報フェロモンによる社会コミュニケーションが存在することが示唆された。本研究を進める上で、さらなる社会性アブラムシの生態の解明が欠かせない。そこで、今後も対象となる社会性アブラムシが警報フェロモンをもっているかどうかだけでなく、その生態の詳細を調べていく予定である。また、特に注目しているササコナフキツノアブラムシ-捕食者系においてササコナフキツノアブラムシが警報フェロモンを用いてどのように捕食者を撃退しているのか、捕食者が警報フェロモンに対してどのように対抗しているのかについて明らかにしていく。これらにより社会性アブラムシにおける警報フェロモンの役割について理解を深めていく。

また、特に注目しているササコナフキツノアブラムシ-捕食者系においてササコナフキツノアブラムシが警報フェロモンを用いてどのように捕食者を撃退しているのか、捕食者が警報フェロモンに対してどのように対抗しているのかについて明らかにしていく。これらにより社会性アブラムシにおける警報フェロモンの役割について理解を深めていく。
ヒト耳介軟骨前駆細胞と自己血清を用いた３次元形態を有する軟骨再生療法の開発

頭蓋・顔面領域の組織変形に対して再生医療への期待が高まっているが、長期的な形態保持性などに未解決課題がある。我々は、これら諸問題を解決するために“ヒト弾性軟骨前駆細胞"を同定し、軟骨を再生することに成功した。我々の目的は、本細胞の培養技術を基盤として、3次元的なヒト軟骨組織を再構成し医療応用するための細胞操作技術を開発することである。具体的には、(1)“ヒト弾性軟骨前駆細胞"の特性解析の推進(2)生体内での再生軟骨の評価(3)3次元形態を有する軟骨の再構築(4)自己血清培養法の開発である。我々は、これら諸問題を解決するために“ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"を同定し、軟骨を再生することに成功した。具体的には、(1)“ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"の特性解析の推進(2)生体内での再生軟骨の評価(3)3次元形態を有する軟骨の再構築(4)自己血清培養法の開発である。平成23年度は(1)(2)を行い、“ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"は、増殖能、多分化能、自己増複製能を有することが確認され、生体内で成熟軟骨細胞と同様に成熟軟骨細胞へと分化するだけでなく長期的な形態維持能力を有することが明らかとなった。(Proc NatlAcad Sci USA,108,2011)。平成24年度は(3)を行い、新規スキャフォールド(pCol-HAp/ChS)を用いて3次元形態を有する軟骨の再構築を行った。“ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"をpCol-HAp/ChSに播種したところ、表面に光沢を持つ軟骨様組織を再構築された。そこで,より大型の弾性軟骨組織の再構築を目指し,直径15mm高さ5mmの円柱状pCol-HAp/ChSを用いて移植実験を行ったところ,1ヶ月後には12mm X 12mm X 5mm大の弾力を有するヒト軟骨様組織が再構築された。したがって、“ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"は、pCol-HAp/ChSと共に移植することでヒト弾性軟骨組織を再構築することが判明した。我々は、頭蓋顔面領域の組織欠損に対する治療のために“ヒト弾性軟骨前駆細胞"を同定し、軟骨を再生することに成功した。具体的には(1)“ヒト弾性軟骨前駆細胞"の特性解析の推進(2)生体内での再生軟骨の評価(3)3次元形態を有する軟骨の再構築(4)自己血清培養法の開発である。平成23、24年度は(1)-(3)を行い、“ヒト弾性軟骨前駆細胞"は、増殖能、多分化能、自己増複製能を有することが確認され、生体内で成熟軟骨細胞と同様に成熟軟骨細胞へと分化することを明らかにした。さらに、新規スキャフォールド(pCol-HAp/ChS)を用いて3次元形態を有するヒト弾性軟骨組織を再構築することを明らかにした。平成25年度は、(4)自己血清培養法の開発を行った。具体的には、10%、5%、1%自己血清含有培地(AS)をウシ血清含有培地(FBS)と比較し、細胞増殖能および軟骨細胞への分化能について解析した。細胞増殖能において、自己血清培養は10%AS群が他の群と比較して細胞倍加時間が最も短く、FBS使用群でも10%FBS群が最も短かった。すなわち、10%AS群と10%FBS群は他の群と比較して高い増殖能を示した。軟骨細胞への分化能において、10%AS群は10%FBS群と比較してやや劣るものの軟骨分化指標であるグリコサミノグリカン(GAG)を産生していた。また、アグリカンのmRNA発現を定量化した結果、ほぼ同等の発言を認めた。さらに、重症免疫不全マウスに移植し組織学的検討を行った結果、各群ともToluidine blue、Elastica van Giesonで染色され、軟骨を再生したことが示された。我々は、これら諸問題を解決するために"ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"を同定し、軟骨を再生することに成功した。

我々の目的は、本細胞の培養技術を基盤として、3次元的なヒト軟骨組織を再構成し医療応用するための細胞操作技術を開発することである。具体的には、(1)"ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"の特性解析の推進(2)生体内での再生軟骨の評価(3)3次元形態を有する軟骨の再構築(4)自己血清培養法の開発である。当該年度は、(1)(2)を行った。その結果、"ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"は、CD44とCD90を発現し、増殖能、多分化能、自己増複製能を有することが確認された。さらに、生体外で本細胞を軟骨に分化誘導させた結果、軟骨細胞と同様に軟骨産生基質を発現した。また、免疫不全マウスへ移植したところ、"ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"は軟骨細胞と同様に生体内で成熟軟骨細胞へと分化し、その産生基質であるプロテオグリカンなどに富む弾性軟骨組織を再構築した。また、II型コラーゲン陽性弾性軟骨組織の周囲をI型コラーゲン陽性の膜様組織が被覆していることが確認された。一方、腫瘍形成、線維性組織形成、血管侵入や石灰化沈着は全く観察されなかった。移植10ヶ月後の"ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"由来軟骨の方がヒト軟骨細胞由来軟骨のよりも乾燥重量が重かった。以上より、"ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"は生体内で弾性軟骨組織を長期的に再構築することが示唆された(Proc Natl Acad Sci USA,108,2011)。"ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"は従来からの諸問題を解決することができる可能性を持ったシーズであり、かつ臨床現場に直結する医療技術が比較的速やかに開発されることが期待され、これこそが本研究の大きな優位性である。我々の目的は、本細胞の分離・培養技術を基盤として、3次元的なヒト軟骨組織を再構成し医療応用するための細胞操作技術を開発することである。具体的には、(1)“ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"の特性解析の推進(2)生体内での再生軟骨の評価(3)3次元形態を有する軟骨の再構築(4)自己血清培養法の開発である。すでに(1)(2)を終え、当該年度は(3)を行い、ほぼ予定どおりの成果を挙げることができた。3次元形態を有する軟骨の再構築を目的として、新規スキャフォールド(pCol-HAp/ChS)を用いた。pCol-HAp/ChSは,コラーゲンスポンジに,軟骨基質として知られるコンドロイチン硫酸と力学的強度を上げるためにハイドロキシアパタイト粒子を付加(incorporate)することによって得た。ヒト軟骨膜細胞を既存のコラーゲンスキャフォールド(Col)とpCol-HAp/ChSに播種した後,重症免疫不全マウスの皮下へ移植し、両者を比較検討したところ、既存のCol群では全く再構築されていなかったが、pCol-HAp/ChS群では、表面に光沢を持つ軟骨様組織を再構築された。組織学的解析からも軟骨であることが明らかとなった。そこで,より大型の弾性軟骨組織の再構築を目指し,直径15mm高さ5mmの円柱状pCol-HAp/ChSを用いて移植実験を行ったところ,1ヶ月後には12mm X 12mm X 5mm大の弾力を有するヒト軟骨様組織が再構築された。組織学的解析においても軟骨であることが明らかとなった。したがって、“ヒト弾性軟骨幹/前駆細胞"は、pCol-HAp/ChSと共に移植することでヒト弾性軟骨組織を再構築することが判明した。
担い手のライフヒストリーからみた琉球織物継承の地域メカニズム

個々の織子の生産活動やライフヒストリーの分析を通して、読谷山花織、および八重山ミンサーを継承する地域メカニズムは、それぞれの地域を象徴する地域文化として、沖縄を代表する伝統的工芸品として、また本土復帰、若夏国体、沖縄海洋博覧会、海邦国体など本土観光客が増加するという外的なインパクトに柔軟に対応した「沖縄らしさ」を象徴する土産品として、織物の価値を高めることにあり、様々な商品開発やPRのための事業、組合組織を強化する事業を展開してきたことが明らかとなった。本研究は、沖縄県を事例に担い手の行動パターンや意思決定に着目して伝統工芸の生産が維持継承される地域のメカニズムを解明することを目的としている。平成22年度は、文献を収集し本課題の理論的研究を進めつつ、平成22年8月9月及び平成23年3月に長期調査を実施し、読谷村(読谷山花織)と八重山諸島(八重山ミンサー・上布)にて現地関係者の聞き取りや織物を生産する担い手のライフヒストリーを収集した。収集データを検討した結果、読谷山花織の戦後の復興事業は、本土復帰以降の地場産業の活性化など経済的側面をもつ以上に、基地返還に関わる平和事業としての政治的側面、さらには、婦人会による戦後のコミュニティ再生活動としての社会的側面を合わせもつことが明らかとなった。また、これら読谷村の社会的・政治的背景を反映して、復興期に生産に参入した担い手と1980年代以降に参入した担い手のライフヒストリーは、その経歴のみならず花織に対する価値観、地域への帰属意識に差異がみられることが明らかとなった。1980年代以降に参加した担い手は経済活動としての花織を評価しており、一方近年の担い手はIターン者が多く、花織を趣味的な活動、あるいは生産に携わることを旧住民の交流の場として位置づけている。これら担い手の差異は、生産される織物にも影響しており、文化事業に端を発し歴史的な織柄を重視しつつも、沖縄海洋博以降は沖縄を表象する色鮮やかな小物製品も増え、一方近年ではむしろ沖縄らしさを抑え、和装に合う伝統工芸品へと変化しつつあることが指摘できる。これらの研究成果は、平成22年11月3日「都市と農村の未来を考えるセミナー」、及び平成23年3月30日「日本地理学会春季学術大会」にて発表した。また、読谷山花織など地場産業を活かした読谷村における観光まちづくりについて平成23年2月14日「松山観光まちづくりシンポジウム」にて発表した。平成23年度は、2月3月に本島と石垣島・竹富島・西表島で長期調査を行い、八重山ミンサーの生産関係者の聞き取りや織物を生産する担い手のライフヒストリーを収集した。その結果、八重山ミンサーの特徴は、八重山諸島一帯における観光化と民芸土産ブームを背景に、現代的な小物2次加工開発によって急成長した点であり、一方で現代的な洋装加工が増加するにつれて、ミンサーの典型的な緋柄(五と四の花緋)が八重山諸島の歴史性を象徴するデザインの役割を果たすようになったことが明らかとなった。この現代性と歴史性を併せ持つようになった契機は、A氏のライフヒストリーの分析から読み取れ、A氏が出身地である竹富島に織物と自身のルーツを重ね合わせていること、また自身の洋裁技術を活かし、石垣島で洋装店を経営しながら女性の洋装ファッションの先駆者として活動してきたことが、現在の八重山ミンサーの位置づけに影響していると考えられる。この両義性は、「八重山ミンサー」を国指定伝統的工芸品に指定する際にも関係しており、竹富島に人重山ミンサー発祥の歴史性を追求しつつも、小物生産の事業所が多く立地する石垣島を含め「八重山」呼称を指定に用いるなど、今後の観光と地場産業振興を見据えた動きを指摘できる。これら伝統工芸をめぐる現代性については、公文書館等で収集した国指定伝統工芸に関する資料や各織物産地の事業報告などからも確認することができた。これらの研究成果は、平成23年9月23日日本地理学会秋季学術大会ほか2件で発表した。また、竹富島や石垣市白保地区における観光まちづくりや地域文化継承の取り組み、および地元学の活動について、平成23年6月22日「愛媛県ふるさとえひめ学」ほか4件で講演・発表した。本研究は、沖縄県を事例に担い手の行動パターンや意思決定に着目して伝統工芸の生産が維持継承される地域メカニズムを明らかにすることを目的としている。平成24年度は、石垣島・竹富島・西表島にて長期調査を実施し、八重山ミンサーや八重山上布の関係者、伝統工芸品の販売所、伝統工芸や地域文化を活かした地域づくりに取り組む関係者に聞き取り調査を実施した。その結果、以下の点が明らかとなった。(1)竹富島に拠点を置く竹富織物事業協同組合では、戦後の民芸観光ブーム以降に生産量が増加してきたが、1990年代以降の八重山諸島一帯の観光化によって生産者が急減しており、担い手女性の多くは民宿経営や観光業の従事へと移行した。

担い手不足や技術継承の問題は、沖縄県内の織物産地の中で最も危機的な状況である。(2)一方で、西表島の組合員は2000年代以降に近畿圏からのIターン者が増加し、エコツアーガイド等と兼業しながら、ミンサーの技術を活かした小物製品を生産している。若いIターン者は、八重山ミンサーがもつ歴史性や郷土性、あるいは伝統工芸品としての価値よりも、地域の自然素材を活かして手作業で製布するエコロジカルな視点が評価されており、いわゆる民芸品にみられるような沖縄らしい鮮やか、かつ明瞭な意匠図案とは異なり、草木染めの風合いで落ち着いたデザインを用いるなど、新しい発想を組合にもたらしている。(3)石垣市に拠点を置く八重山織物事業協同組合においても後継者不足や技術継承の問題が生じているが、一方で白保地区では、地域づくりの一部に八重山上布の継承を取り入れ、Iターン者の活動の場を提供する等、組合が実施する後継者育成事業とは異なるローカルな技術継承のシステムがとられるようになった。なお、これらの研究成果は、日本地理学会秋季学術大会ほか3件で発表・講演し、田林編『商品化する日本の農村空間』(第19章担当)などにまとめた。当初予定していた織物を生産する担い手のライフヒストリーの収集も順調に進んでおり、石垣市の八重山ミンサーの事業所では、八重山ミンサーが観光化を背景に洋装小物加工へと転向する契機となった時代を裏付ける重要な聞き取り調査を実施することができた。また、これら聞き取り内容を固める郷土資料も、公文書館や国立国会図書館で収集することができた。県内産地の比較検討を念頭に、宮古上布や首里織の調査、新興産地(豊見城市)の調査も進めている。発表による成果の公開も順調に進んでおり、今後は学術論文による成果の公開に取り組む。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は、研究の最終年度であり、読谷山花織、八重山ミンサーの調査結果を学術論文による成果の公開を進める。学術論文は、和文誌のみならず英文誌の投稿を準備中である。また、実証研究も引き続き実施する。八重山ミンサーを生産する残り2箇所の事業所と西表島のIターン生産者についても、今年度中に聞き取り調査を実施し、八重山諸島におけるミンサー生産者の調査を完了する,現在までの2ヵ年度の調査を通して、琉球織物は地場産業の側面よりも女性のコミュニティ活動との結びつきが強いことが分かったため、琉球織物の維持継承システムとして、女性による地域づくりの観点からも成果をまとめる予定である。
医療事故防止の視点から見たニアミスの定義・分類の再検討に関わる研究

本年度は研究の最終年度でもあり、"事前に発見・防止が行われたか否か"という視点に着目して実施した、国内の大規模一般病院の安全管理担当看護師と協力してもらった病院の各病棟の病棟看護師を対象とした有害事象の報告書(事故報告書・ヒヤリハット報告書・ニアミス報告書など)の分類方法、安全文化などに関するアンケート調査の検討を重点的に行った。また、希望する病院への報告書の送付を行った。有害事象の報告について"事前に発見・防止が行われたか否か"に着目した視点と報告全体に占めるヒヤリハット・ニアミス報告の割合との間には関連がみられ、この点に着目した制度が、ヒヤリハット・ニアミスを含めた有害事象の報告率に影響する可能性が示唆された。さらにこのような制度の採用が病院の安全文化へ影響する可能性も考えられた。電子化や安全管理担当看護師の専門化などの病院全体の安全管理体制の向上と"事前に発見・防止が行われたか否か"に着目した視点、また病院の安全文化との間に関連があることが示唆された。ヒヤリハット・ニアミスを含む有害事象について"事前に発見・防止が行われたか否か"という視点に着目した安全管理活動は、事故防止システムや安全文化などと複雑に絡み合っており、病院全体の医療安全に貢献する可能性が示唆された。今後は"事前に発見・防止が行われたか否か"に着目した報告の具体的方法の開発、さらには提出された報告を病院の安全文化の向上を含めた病院全体の医療安全へ有効に生かしていくための具体的な活用方法とその評価方法の開発が必要であると考えられる。本年度は、ニアミスを"事前に発見・防止が行われたか否か"という視点から、以下のことを実施した。1.看護に関わる医療分野における、ニアミスに関する研究論文の収集を行い、分析中である。2.国内の大規模一般病院を対象にし、事故やニアミスの定義、報告書の分類方法などに関するアンケート調査。(1)安全管理担当看護師への調査各施設の安全管理担当看護師1名を対象にして、現在のニアミス報告書における、実施されたニアミスと防止されたニアミスの分類の現状、その提出割合、防止された時の状況、ニアミス報告率の促進要因を調査し、分析中である。(2)病棟スタッフへの調査(1)で了解を得た病院の各病棟のスタッフ1名を対象にして、医療事故・ヒヤリハット・防止されたニアミスの報告率と、報告率低下の要因、報告率の促進要因を調査し、分析中である。3.国内の医療施設を対象にし、安全管理担当者による実際の業務を見学し、分析中である。4.国内医療施設の安全管理担当者を対象にして、ニアミスの定義に関する意識調査をおこなった。特に大規模病院においては、ニアミスを、実施されたニアミスと防止されたニアミスを分類して収集している施設が見られた。また、"なぜ事前に発見・防止が行われたか"という視点の重要性を訴える安全管理者が見られたが、業務量の問題などから、実際に"なぜ事前に発見・防止が行われたか"という視点からの分析を行っている安全管理者はほとんど見られなかった。
環境防災に関する民俗知識の文化人類学的研究-沖縄県を事例として

沖縄県下における台風・暴風・雨・干ばつなど、主に気象環境を、民俗レベルで、人々が観察し、予兆してきたかの民俗知識のデータベース化を意図した研究の一環である。同県の市町村史・誌、字史・誌に記録された気象に関する民俗知識・予兆伝承をリストアップしデータベース化した。また、気象予兆知識が実際に機能しているか、村落社会の中で語られているのかを確認するためにインテンシブな民俗調査を実施した。沖縄県における防災と民俗的予知知識の伝承課題に関連して、本年度は、とりわけ台風災害に関する民間伝承の収集と、現地におけるフィールドワークを実施した。2009年度は、4月より、南西諸島おもに沖縄県における郷土史・村誌・町史を精査し、気象予知、気象現象・民俗知識に関わる記述のサンプリング、ならびにデータベース化を開始した。2009年度夏季(8月)には、沖縄県読谷村歴史民俗博物館および北谷町公文書館にて、東京で入手困難な字誌レベルに記述された気象予知に関する民俗知識のデータを入手し検討、分析、データベース化をすすめた。また、夏季には、以下の地点において文化人類学的な視点より民間に伝承された気象予知・災害に関する民俗知識の聞き取り調査を実施した。○沖縄県宮古島平良市西原○沖縄県糸満市○沖縄県沖縄市○沖縄県読谷村宇座・楚辺○沖縄県本部半島備瀬。2009年度9月以降は、これまでに得られた、文献データおよび聞き取り調査データを分析し分類作業を進めた。データベース化した項目は約900項目であり、市町村誌・字誌の数は約100冊をデータに網羅した。分類内容は気象予知に関わるものとして、台風(予知)、雨、風、干ばつ、天気、雨乞い、暴風、作物の成長、雲、津波、地震等の予知であった。これらの要素を文献データ、聞き取り調査よりまとめ、気象予知に関わる民俗知識の分類作業およびデータベース化をすすめているが、一部をHP公開用の準備を同時にすすめている。雨乞い儀礼に関しては十分な資料が得られなかったので次年度の課題とした。平成22年度は沖縄県における本島ならびに離島部における台風・気象・海流の変化に関する、民俗知識並びに民間伝承の聞き取り調査と民族史、字史、郷土誌に関する、文献データの収集と分析を実施した。とりわけ、夏期には、沖縄県読谷村、名護市、大宜味村塩谷、糸満市でのフィールドワークを実施し、台風の予兆に関する、気象、動植物に関する、民間伝承に関しての、聞き取りと文献収取を実施した。また琉球大学の防災研究所の研究協力をえて、防潮被害とその対策に関するデータを入手、参考資料とした。また、本年度は、民俗知識の一環として、雨乞い儀礼を含む、祭祀儀礼に関して、沖縄県下、備瀬地区で、ビデオカメラにより撮影し、記録・保存した。また、祭祀儀礼に関する文献調査・資料収集を本格的に本年度より開始した。調査対象地は沖縄県宮古島、および波照間島であった。とりわけ、波照間島に関する雨乞い儀礼に関しては、年間を通じた、全儀礼過程を聞き取り調査、復元することが可能となった。現在、平成22年度において資料収集した、民間伝承における、風・雨、潮、干ばつ、台風に関する予兆現象の聞き取りを終えた資料に関して、データベース化を終了した。平成23年度は沖縄県における本島ならびに離島部における台風・気象・海流の変化に関する、民俗知識ならびに民間伝承の聞き取り調査と民俗誌、字史、郷土誌に関する、文献データの収集と分析を実施した。とりわけ、夏期には沖縄県読谷村、名護市、大宜味村塩屋、恩納村、国頭村でのフィールドワークを実施し、台風の予兆に関する、気象、動植物に関わる、民間伝承についての聞き取りと文献収集を実施した。また、今年度も琉球大学の防災研究所の研究協力を得て、防潮被害とその対策に関するデータを入手して、参考資料とした。また、本年度は、民俗知識の一環として、雨乞い儀礼を含む、祭祀儀礼に関して、沖縄県下、とりわけ大宜味村塩屋湾の海神祭を対象にビデオカメラにより撮影し、記録・保存した。収集資料のデータベース化に関しては、最終年度として、気象に関する民俗知識・予兆伝承を937事例リストアップしており、台風・暴風・雨・干ばつ・雨乞い・海・疫病・風・雷・寒波・飢謹・季節・雲・曇り・作物・地震・月・津波・天気・天体の各項目への分類、整理を終えている。さらに、台風・暴風に関連する250事例、雨に関連する267事例および、干ばつに関する気象予知もしくはことわざに関わる民俗知識の内容を、海洋関係、風、雲・空、天体・気象関連、季節、植物、虫関係、鳥、海辺の生物、動物そのほかの関連項目に分類したデータベース化も終了した。最終年度として、海外の状況、アラスカの先住民の気象予知慣行と沖縄に関するデータベースとの比較研究のために、6月および7月に「防災に関する総合的研究」と題して、研究会を2回、明治大学学内で開催した。
吸収粒子を含む水乱流を用いた二酸化炭素ガスの高効率吸収・輸送システム

本研究は、鉛直ダクト内乱流水流に二酸化炭素気泡と二酸化炭素吸着粒子を導入して、二酸化炭素ガスの吸収と輸送および二酸化炭素吸着粒子の輸送を、連続して高効率で行う方法の確立を目的とする。乱流水流の吸収による二酸化炭素気泡の体積が減少することを明らかにした。二酸化炭素気泡とゼオライト粒子の衝突の画像を撮影し、運動を解析した。気泡周りの温度分布の非接触測定を試みた。フェーズフィールド法を用いて、気泡内の二酸化炭素の静止水への溶解率が時間とともに減少することを予測した。低炭素化社会の実現に向け、二酸化炭素ガスの高効率回収法の確立が求められている。水あるいは特定の粒子を用いて二酸化炭素ガスを吸収・吸着する従来の方法は、必ずしも高効率とは言えない。本研究では、輸送を主体に考え、水流中に二酸化炭素気泡と吸着粒子を相互作用するように供給する。これにより、水と粒子による大量の二酸化炭素ガスの固定と輸送などを連続して高効率で行う方法の確立をめざす。第2年度である平成24年度は、以下の結果を得た。1.二酸化炭素吸着粒子であるゼオライト粒子について、水中に溶解している二酸化炭素および水中の二酸化炭素ガスの吸着効率は、二酸化炭素ガス中の粒子の吸着効率と比較して低いことを確認した。他方、二酸化炭素を吸着したゼオライト粒子を希薄塩水により再生できることを確認した。従って、希薄塩水流に二酸化炭素気泡と吸着済みゼオライト粒子を添加することにより、吸収、輸送、再生を連続して高効率で行う方法の確立をめざすこととした。2.設備備品として購入する予定であった高速度ビデオカメラは、現有の高速度ビデオカメラとの同期がとれず、同時ステレオ撮影が困難であることが判明した。そこでミラーを用いて追跡する物体を2方向からステレオ撮影するシステムを構築した。さらに、球形の固体粒子の運動を高速度カメラで撮影し、以前に数値シミュレーションで得た粒子の運動を比較して、シミュレーションの妥当性を調べた。3.水流に二酸化炭素気泡を吹き込み、吸収により徐々に小さくなる気泡の影を撮影することに成功した。また、気泡とゼオライト粒子の衝突の画像を撮影し、運動を解析することに成功した。4.フェイズフィールド法を用いて、吸収により小さくなる二酸化炭素気泡の数値シミュレーションに世界で初めて成功した。さらに、水流の温度計測法として、近赤外光の吸収を測定する方法が有望であることを確認した。最終年度である平成25年度は、以下の結果を得た。1.二酸化炭素吸着粒子であるゼオライト粒子については、二酸化炭素を吸着したゼオライト粒子を希薄塩水流により再生しながら輸送する過程と、二酸化炭素気泡の吸収過程を同時に行う場合を検討した。その結果、希薄塩水流における二酸化炭素気泡の吸収に関する先行結果がほとんどなく、吸収量への溶質の影響が不明であることが明らかになった。したがって、今後、希薄塩水流における二酸化炭素気泡の吸収量の測定が必要である。2.ミラーと高速度ビデオカメラを用いて、気泡を2方向から撮影する方法を改良した。具体的には、離れた位置から撮影することにより、ミラーにより反射した画像と直接取得した画像の間の光路差を少なくし、気泡画像のボケを減らした。これにより、気泡体積の測定精度を向上させた。3.二酸化炭素気泡の水への吸収は、水温が低いほど促進されることが知られている。そこで、購入した近赤外レーザーと現有の近赤外カメラを用いて、気泡周囲の水の温度場を非接触で測定する世界初の方法の開発を行った。その結果、測定値のばらつきが小さくなく、局所の微小温度差の測定が容易でないことが明らかになった。したがって、溶解熱による温度上昇の測定は困難であるが、勾配のある平均温度場の計測の妥当性はあると思われる。4.フェーズフィールド法を用いて、吸収により小さくなる二酸化炭素気泡の数値シミュレーションに世界で初めて成功した。他者の測定結果と比較して、シミュレーション結果の妥当性を確認した。従来の吸収法では、ほとんどの場合水や吸収粒子は固定されており、その場からの輸送を考えておらず、必ずしも高効率とは言えない。そこで本研究では輸送を主体に考え、水流中に二酸化炭素気泡と吸収粒子を相互作用するように供給する。これにより、水と粒子による大量の二酸化炭素ガスの吸収と輸送を連続して高効率で行う方法の確立をめざすことを目的としている。初年度は以下の結果を得た。1.二酸化炭素吸収特性に優れる諸物質から、文献調査の結果、水中で特性の優れる物質としてゼオライトを選定した。ゼオライト粒子を対象として、正方形断面を有する水平ダクト内乱流水流に添加した場合について、数値シミュレーションプログラムを作成した。

このとき、粒子を表すために、埋め込み境界法を用いた。作成したプログラムを実行して、正方形ダクト乱流に1個の球形粒子を与え、その運動を調べた。その結果、当初の予想よりも早く沈降することが判明した。この結果を踏まえて、水平流ではなく、鉛直流を採用することとした。2.沈降粒子を含む下降乱流水流の計測を行なった。現有の鉛直ダクトに平行になるように設置した1軸自動ステージに現有の高速ビデオカメラを取り付けて、沈降粒子とトレーサー粒子の画像を取得した。その結果、カメラの移動速度を沈降粒子の速度より遅くしても、沈降粒子の追跡時間は静止カメラの場合より長いこと、トレーサー粒子の運動追跡の精度があまり変わらないことを確認した。3.沈降粒子とその周りのトレーサー粒子の画像を処理して、流れの時間スケールを求め、その値から新しい局所ストークス数を得た。その局所ストークス数の時間変化を、すでに得られている数値シミュレーションの時間変化と比較した。その結果、両者は比較的良く一致し、数値シミュレーションの妥当性を明らかにした。1台のビデオカメラによる吸着粒子と気泡のステレオ撮影の結果の検討は不十分であり、予定よりやや遅れている。しかしながら、数値シミュレーションの新しい結果を得たこと、および新しい手法である近赤外光を用いた温度測定の準備が整ったことは計画より進んでいるといえるので、全体としておおむね順調と判断した。水平正方形ダクト内の吸収粒子の沈降が、当初の予想よりも早いことが判明して、鉛直下降流に変更した。そのため、二酸化炭素気泡の運動の計測ができなかったことは、マイナス要因である。しかしながら、数値シミュレーションを先行させたことで、装置の不備による測定の遅れを回避できたこと、鉛直流でも、移動カメラ法により精度良く沈降粒子とトレーサー粒子を捕らえられること、局所ストークス数の妥当性を実験的に証明できたこと、といったプラス要因が多い。これらを考慮して、おおむね順調と判断した。各項目の進捗状況の差を考慮しつつ、交付申請書に記載した25年度の研究計画に基づき、研究を遂行する。平成23年度における研究の達成度に多少の差があったが、次年度の研究については、基本的には交付申請書に記載の実施計画に基づいて推進する予定である。高速度ビデオカメラを購入しない代わりに、数値シミュレーション用コンピュータと温度測定用の近赤外レーザー光源を購入した。差額を外国出張旅費として使用した。そのような変更のため、残額が生じたが、それを25年度の物品費に組み込み、必要な物品を購入する。平成23年度は、研究の達成度の多少の差に関連して、謝金が当初予定を下回った半面、前倒しになった実験に関する物品費が当初予定を上回り、かつ年度末に購入した物品の消費税の関係などから10円余った。平成24年度は、交付申請書に基づき、測定関連の光学備品と消耗品を購入するため、1,795千円を物品費に充てるが、これに繰り越しの10円を追加する。