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第二次大戦後のイギリス帝国における開発概念の再検討―アフリカ農村開発計画を中心に

本研究の目的は、第二次世界大戦後の英領アフリカにおける開発計画を立案し、実践した植民地科学者に焦点を当てることにより、国際社会の課題となった植民地・開発途上国に対する「開発」概念の形成プロセスを再検討することである。まず、かれらが開発と資源保全、生態環境との相互影響をいかに論じていたかを明らかにし、行政官や経済学者とは異なる開発思想をもっていたのではないかという仮説を立証する。さらに、国際開発体制が成立する中で、イギリスの植民地科学者の経験や知が開発援助のあり方にいかなる影響を与えたかを考察する。1940ー60年代にケニヤ、ウガンダ、タンガニイカで実施された農村開発計画をいくつか取り上げ、計画の目的、方法、結果と課題をめぐる植民地科学者の議論を分析した。例えば、ケニアの中央州やタンガニイカのスクマランドで原住民統治機関を介して強制された土壌保全政策は、現地住民の反発を招き、ナショナリズムの高揚につながった。他方、ウガンダのキゲジ県では、土壌保全政策に対して住民の反抗がほとんどなく、柔軟な反応が示された。こうした各地の経験は、専門誌や専門家会議を通じて植民地科学者ネットワークのなかで共有されており、かれらが自らの担当する開発計画の立案や修正の際に分析、参照するデータベースとしての役割を果たしたのである。これまで植民地の開発計画は、西洋近代科学に基づく単純化、標準化された方法で自然や現地住民を管理することを目的としており、現地の生態系や社会状況を無視した案が作成され、施行されたと論じられてきた。しかし、現場で計画の実践にあたった植民地科学者の試行錯誤の過程に注目すると、かれらが開発計画を成功させる前提条件として、アフリカの生態系や現地社会にかんする基礎研究の必要性を強く提唱するようになったことが明らかである。本研究では、植民地科学者の開発アプローチが現地の社会や生態系との遭遇によって修正される「実験的」なものであったことを指摘することによって、従来の植民地の開発概念を問い直したといえよう。1950年にイギリス、フランス、ベルギー、ポルトガル、南アフリカ、ローデシアの6か国間でアフリカ開発技術援助を目的として設立されたサハラ以南アフリカ科学協議会Scientific Council for Africa South of the Sahara(CSA)とサハラ以南アフリカ技術協力委員会Commission for Technical Cooperation in Africa South of the Sahara (CCTA)に注目し、植民地科学者の開発のパースペクティブを検証した。その結果、開発計画におけるエコロジカルなファクターの重視という点が明らかになった。かれらは熱帯環境の特異性を強調し、農村開発計画は現地の生態環境と社会的状況に基づいて立案すべきだと主張した。こうした問題関心に基づいて行われた現地調査を通じて、現地住民の土地分類システムなどのエコロジカルな知を土地利用計画へ活用する方法がうみだされ、広がった。また、植民地科学者は、サハラ以南アフリカの生態環境の下では化学肥料の利用と機械化が生産増と地力の維持に直結するわけではないと考えるようになった。従来、植民地科学者の開発とは、近代科学を普遍的かつ絶対的に優れていると考え、植民地の社会と生態系を無視する形をとったと批判されてきたが、本研究ではそれとは異なる局面を明らかにすることができた。また、アフリカ開発をめぐってCSA、CCTAと国連食糧農業機関(FAO)などの国連専門機関がいかなる関係を構築したかに焦点をあて、両者の開発アプローチの比較と相互影響について検討を始めた。本年度はCSAとCCTAの分析に時間を要したこと、また、FAO文書館所蔵の未刊行史料が予想以上に多かったことから、東アフリカの農村開発計画に関連する一次史料の分析があまりすすまなかった。来年度は東アフリカのリージョナルな研究機関と国際機関の双方のバランスに注意しつつ、分析をすすめていく予定である。第二次世界大戦後になると東アフリカ各地の農務局が野外実験場で化学肥料実験を始めるようになった。東アフリカ農業林業研究機関(EAAFRO)も1948年から植民地開発福祉研究費を得て、肥料実験計画に着手した。これらの肥料実験で明らかになったのは、化学肥料の反応が土壌によって不確定であり、断定的な結論を出すことはできないということであった。植民地省や植民地政府は化学肥料の利用によって短期間で生産性を上げることを期待したが、植民地科学者の多くは熱帯の土壌や生態系と化学肥料との相互作用について慎重な姿勢を示し、両者の開発アプローチの違いが浮き彫りになった。こうした植民地科学者の開発思想や実践がポストコロニアル期の国際開発援助に及ぼした影響を考察するため、Conservation FoundationとCenter for the Biology of Natural Systems共催の「エコロジーと国際開発」会議(1968年)を分析した。この会議は国際開発援助が生態環境に及ぼした結果を検証することを目的としたおそらく初めてのものであるが、その報告者のなかにはアフリカ植民地開発の中核を担った専門家が含まれていた。例えば、ガーナ大学のフィリプス(John Phillips)は、国連食糧農業機関(FAO)による肥料計画のもとで化学肥料の使用が普及し、生産増をもたらす一方、種子発芽の減少、土壌の酸性度上昇など植生に対する有害な結果が出ていることに言及した。EAAFRO長官を務めたラッセル(E. W. Russell)は、東アフリカにおける化学肥料実験の結果の長期的観察から、化学肥料の多くが土壌にとって有害であるとともに、アフリカの小規模農業には機械を使った耕作は不向きであると結論づけた。かれらは総じて途上国の開発が生態環境に及ぼした負のインパクトを指摘したのである。

本研究の目的は、第二次世界大戦後の英領アフリカにおける開発計画を立案し、実践した植民地科学者に焦点を当てることにより、国際社会の課題となった植民地・開発途上国に対する「開発」概念の形成プロセスを再検討することである。まず、かれらが開発と資源保全、生態環境との相互影響をいかに論じていたかを明らかにし、行政官や経済学者とは異なる開発思想をもっていたのではないかという仮説を立証する。さらに、国際開発体制が成立する中で、イギリスの植民地科学者の経験や知が開発援助のあり方にいかなる影響を与えたかを考察する。アフリカの中でも中核となる科学研究機関の一つであり、東アフリカ各地の情報が集積する場であった東アフリカ農業林業研究協会(East African Agricultural and Forestry Research Organization)の年次報告書や機関誌East African Agricultural Journal、および1950年代末までのアフリカ開発のための研究成果をまとめたE. B. WorthingtonのScience in the Development of Africaを分析し、農村開発計画の立案者だけでなく、現場で計画の実践にあたったフィールドワーカーの開発観や、かれらから見た現地社会の反応を明らかにした。また、植民地科学者と植民地省や植民地政府との間の開発観の相違点を検証し、科学者が農村開発プロジェクトにおいてどのように位置づけられていたかを把握するために、イギリス国立文書館所蔵の植民地省関連文書の調査にあたった。植民地科学者と行政当局との開発概念の相違点を明確にし、第二次大戦後のイギリスの植民地開発をめぐる議論の重層性と全体像を明らかにするよう試みる。同時に、植民地アフリカの開発計画を通して得られた経験や知が、国際的な開発援助ネットワークのなかでいかに評価されたのか、国際機関による開発援助計画にイギリスの植民地科学者の開発思想や実践が及ぼした影響とは何かを検証する。人文学イギリス、フランス、ベルギー、ポルトガル、南アフリカ、ローデシアの6か国で、サハラ以南アフリカの開発のための技術援助を目的として設立された二つの組織、サハラ以南アフリカ科学協議会(Scientific Council for Africa South of the Sahara)と、サハラ以南アフリカ技術協力委員会(Commission for Technical Cooperation in Africa South of the Sahara)の年次報告書と、主催した専門家会議の議事録を分析し、イギリスとそれ以外のヨーロッパ諸国の植民地科学者の間で、開発計画にかかわる知識や技術がいかに交換されたか、アフリカの自然と人々についていかなる理解をもつにいたったかを明らかにする。また、これら二つの組織と国連、FAOとの関係に焦点を当てることにより、国際機関による開発援助計画にイギリスの植民地科学者の開発思想や実践が及ぼした影響を検証する。
頭部外傷の認知・コミュニケーション障害の評価法開発に関する研究

本研究の目的は,脳外傷患者の認知・コミュニケーション障害について,障害特徴,発現機序,社会的予後との関係を検討し,その研究成果に基づき,認知・コミュニケーション障害に関する評価法を開発することにある.研究は3ヵ年かけて実施し,最初の2年間は認知・コミュニケーション機能の障害像を検索し,最後の1年間に研究成果をまとめ,3種類の評価法を作成した.1.脳外傷患者の認知・コミュニケーション障害に関する研究び漫性脳損傷患者,局所脳損傷患者,健常成人に談話機能課題,各種認知機能検査,社会的予後評価を経時的に実施し,下記の結果を得た.(1)脳外傷患者のコミュニケーション機能の障害は,談話機能に特徴的に現れる.談話機能障害はび漫性脳損傷患者と局所脳損傷患者のいずれにも現れ,その障害には注意機能,記憶機能,遂行機能などの認知機能障害が関係した.(2)脳外傷患者の談話機能障害は患者の社会的予後に影響を及ぼした.(3)び漫性脳損傷患者には認知機能障害を有する者が高率に存在し,その中核は記憶障害であった.記憶障害に加えて遂行機能障害を呈する者は外傷後健忘期間が長く,社会的予後も不良であった.2.上記の研究成果に基づき,「脳外傷談話機能検査(試案)」,「脳外傷認知・コミュニケーションスクリーニングシート(試案)」,「脳外傷認知・コミュニケーション評価票(試案)」を作成した.今後は,開発した評価法の信頼性,妥当性を検証し,その完成化を図る予定である.本研究の目的は,脳外傷患者の認知・コミュニケーション障害について,障害特徴,発現機序,社会的予後との関係を検討し,その研究成果に基づき,認知・コミュニケーション障害に関する評価法を開発することにある.研究は3ヵ年かけて実施し,最初の2年間は認知・コミュニケーション機能の障害像を検索し,最後の1年間に研究成果をまとめ,3種類の評価法を作成した.1.脳外傷患者の認知・コミュニケーション障害に関する研究び漫性脳損傷患者,局所脳損傷患者,健常成人に談話機能課題,各種認知機能検査,社会的予後評価を経時的に実施し,下記の結果を得た.(1)脳外傷患者のコミュニケーション機能の障害は,談話機能に特徴的に現れる.談話機能障害はび漫性脳損傷患者と局所脳損傷患者のいずれにも現れ,その障害には注意機能,記憶機能,遂行機能などの認知機能障害が関係した.(2)脳外傷患者の談話機能障害は患者の社会的予後に影響を及ぼした.(3)び漫性脳損傷患者には認知機能障害を有する者が高率に存在し,その中核は記憶障害であった.記憶障害に加えて遂行機能障害を呈する者は外傷後健忘期間が長く,社会的予後も不良であった.2.上記の研究成果に基づき,「脳外傷談話機能検査(試案)」,「脳外傷認知・コミュニケーションスクリーニングシート(試案)」,「脳外傷認知・コミュニケーション評価票(試案)」を作成した.今後は,開発した評価法の信頼性,妥当性を検証し,その完成化を図る予定である.脳外傷患者の認知・コミュニケーション障害の評価法を開発することを目的として、下記の実険的研究および臨床デ一タの解析研究を行い、「脳外傷の認知コミュニケーション評価票」の評価項目の選定および談話機能に関する下位検査(試案)の作成を行った。1.「脳外傷の認知コミュニケーション評価票」の評価項目の選定脳外傷患者16名に、各種神経心理学的検査を36ヶ月間隔で実施し、認知障害の特徴を分析した。その結果、脳外傷では意織、自己意識、注意、情動、記憶、知能、遂行機能の障害が特徴的であり、これらの評価項目を評価表に含む必要性が示された。さらに、脳外傷の病型、意識障害、外傷後健忘が認知障害のパタン・重傷度・経過と関連する可能性が示され、神経画像情報と併せて評価票のデータベースに含むこととなった。2.談話機能に関する実験的研究に基づく「談話機能検査(試案)」の作成脳外傷患者にユーモア表現に関する実験を行い、コミュニケーション障害の特徴を分析した。被験者は脳外傷患者5名、健常者28名であり、全被験者に談話実験を行った。さらに、脳外傷患者には、神経画像検査(MRI)および各種神経心理学的検査を実施し、ユーモア表現との関係を分析した。その結果、脳外傷患者は、健常者に比して事象を関連づける推測文の表出が少なく、ユーモア表現機能が低下していること、本障害には情報の統合を司る前頭葉の機能低下が関係する可能性が示された。結果を基に、談話機能に関する検査項目の選定と評価方法の検討を行い、下位検査の一つとして「談話機能検査(試案)」を作成した。本研究は,脳外傷患者の認知コミュニケーション障害の病態の解明および評価法の開発を目的としている.昨年度は作成中の「脳外傷の認知コミュニケーション評価票」について,談話部門を中心として評価項目の選定とデータ収集・解析を行い,その結果を基に下位検査として「談話機能検査試案」を作成した.本年度は予後予測という観点を入れて認知部門の評価項目の選定を再度行い,経時的なデータ収集を進めた.さらに昨年度に作成した「談話機能検査試案」について病態別にデータ収集を行い,認知機能障害および社会的予後との関係を分析し,評価項目の絞り込みを行った.方法及び結果は下記の通りである.1)認知部門の評価項目の検討とデータ収集

56名の脳外傷患者について,意識,初期昏睡,外傷後健忘,見当識,awareness,注意,記憶,知能,前頭葉症状に関する18項目の評価を受傷直後,1.3.6ヶ月間隔で実施し,経時的データの収集を進めた.一部の項目について談話機能障害との関係を分析した.2)「談話機能検査試案」のデータ収集・解析と評価項目の絞り込み局所脳損傷11名,瀰漫性脳損傷9名,混合型5名,健常者28名を対象に「談話機能検査試案」を実施し,脳外傷の発話特徴を評価する項目を抽出した.項目得点と社会的予後レベル(GOS),外傷後健忘期間(PTA),見当識・健忘スコア(GOAT)との間に有意な相関を認めた.一方,項目得点と受傷時意識レベル(GCS)および知能指数(WAIS-R)との間には相関はなかった.結果から,今回抽出した評価項目は脳外傷患者の談話障害の特徴を検索し,社会的予後を知る上で有用であると考えられた.また,早期に予後予測を行う上ではPTA,GOATを認知部門の評価項目に含める必要があると考えられた.平成11,12年度に引き続き,本年度は下記の研究を実施し,その成果に基づき,「脳外傷談話機能検査(試案)」,「脳外傷認知・コミュニケーション評価票(試案)」,「脳外傷認知・コミュニケーションスクリーニングシート(試案)」を作成した.1.脳外傷患者のコミュニケーション機能に関する研究び漫性脳損傷患者・局所脳損傷患者および健常成人に談話(Narratives8話)発話検査,認知機能検査(GOAT, WCST, WAIS-R),予後評価(GOS, Kalnovsky Scale)を実施し,その分析から症状の特徴,発現機序,社会的予後との関係について下記の結果を得た.(1)び漫性脳損傷患者および局所脳損傷患者はいずれも,談話機能に障害を呈し,健常発話とは質的に異なる不適切な発話を認めた.(2)脳外傷患者の不適切な発話には,失見当識,記憶障害,遂行機能障害が関係すると考えられた.(1)脳外傷患者の談話機能障害は社会的予後に影響を及ぼした.2.び漫性脳外傷患者の認知機能に関する研究び漫性脳損傷患者に見当識,記憶機能,遂行機能,知的機能に関する各検査を実施し,認知機能障害の特徴,認知機能障害と受傷時の意識状態・外傷後健忘期間および社会的予後との関係について下記の結果を得た.(1)び漫性脳損傷患者には認知機能障害を呈する者が高率に存在した.(2)認知機能障害の中核に記憶障害があったが,それに加えて遂行機能障害を呈する者は,外傷後健忘期間が長く,社会的予後も不良であった.3.平成11年13年に渡る研究成果に基づき,脳外傷患者のコミュニケーション機能を評価する検査として「脳外傷談話機能検査(試案)」,認知・コミュニケーション機能に関する総合的データベースセットとして「脳外傷認知・コミュニケーション評価票(試案)」,認知・コミュニケーション障害を簡便に選別する評価法として「脳外傷認知・コミュニケーションスクリーニングシート(試案)」を作成した.今後は,開発した評価法の信頼性.妥当性を検証し,完成化を図る予定である.
振動励起分子の光励起反応ダイナミックスの研究

振動励起分子の光励起反応ダイナミックスの研究をアセチレン分子を対象として行った。1.電子励起状態の前期解離状態にあるいろいろな振電状態からの分散蛍光スペクトルの測定を行った。トランス-CH変角振動のv′=46からの分散蛍光スペクトルは、電子基底状態のCC伸縮およびトランスCH変角振動のプログレッションの構造を示す。これに対し、v′=6の近傍に発見された新しい振電状態の分散蛍光スペクトルは、シスCH変角振動の要素をもつ異例な構造を示す。この振電準位は電子基底状態から到達できない未知の準位とv′=6の準位との相互作用によって生じたものであり、この未知の準位はシス-変角振動の寄与をもつことを結論した.すなわち、アセチレンの電子励起状態におけるトランス-シス異性化反応のエネルギー障壁の存在が実証された。2.光パラメトリック発振器を応用した赤外レーザーを用い、分子の振動回転準位の選択が可能であることを確認した。レーザーの分解能は0.02cm^<-1>,波長のゆらぎ0.04cm^<-1>hr^<-1>で、アセチレンのv_3′′バンドおよびv_1′′+v_3′′バンドの回転スペクトルを測定し、分子定数は既報の値とよく一致した.3.アセチレンのv_3,またはv_1+v_3振動状態の特定の回転準位を赤外レーザーによって選択をし、紫外レーザーによって電子励起状態の特定の振電回転状態へ励起する赤外-紫外2重共鳴分光の実験に成功した.アセチレンの逆対称振動状態のシスCH面内(v_6′)、CH面外(v_4′)振電状態へは、1光子直接励起は禁制であるが、電子基底状態の逆対称振動状態(v_3′′)にある振動励起分子では、許容遷移である.v_6′とv_4′の二つの振動モード間の強い相互作用の他、新しい型の摂動を導入する必要性を示唆するデータを得た.振動励起分子の光励起反応ダイナミックスの研究をアセチレン分子を対象として行った。レーザーの分解能は0.02cm^<-1>,波長のゆらぎ0.04cm^<-1>hr^<-1>で、アセチレンのv_3′′バンドおよびv_1′′+v_3′′バンドの回転スペクトルを測定し、分子定数は既報の値とよく一致した.3.アセチレンのv_3,またはv_1+v_3振動状態の特定の回転準位を赤外レーザーによって選択をし、紫外レーザーによって電子励起状態の特定の振電回転状態へ励起する赤外-紫外2重共鳴分光の実験に成功した.アセチレンの逆対称振動状態のシスCH面内(v_6′)、CH面外(v_4′)振電状態へは、1光子直接励起は禁制であるが、電子基底状態の逆対称振動状態(v_3′′)にある振動励起分子では、許容遷移である.v_6′とv_4′の二つの振動モード間の強い相互作用の他、新しい型の摂動を導入する必要性を示唆するデータを得た.振動励起分子の光励起反応ダイナミックスの研究をアセチレン分子を対象として行い、以下の結果を得た。なお、購入設置したデジタルオシロスコープは、高速光パルス検出、その他に用いられている。1)アセチレン分子の電子励起状態のいろいろな振電状態から分散蛍光スペクトルの測定を行った。トランス-CH変角振動のv=4準位より高い状態は前期解離状態にある。それらの準位の蛍光量子収率は極めて小さいが、v=6準位までの分散蛍光スペクトルを多チャンネル分光器を用いて、分散能約20cm^<-1>で測定することに成功した。それらの準位から発するスペクトルは、基本的にv=4以下の束縛状態のそれと基本構造が変わらないことを見出した。しかし、トランスCH変角振動以外のモードの励起状態では、全く異なるスペクトルを発する。その構造が前期解離のメカニズムと関連するかどうかを検討している。2)アセチレンの振動高励起状態の準位構造をフェルミ共鳴、ダーリングデニソン共鳴などの非調和相互作用をとり入れて、計算できるプログラムを開発し、実験結果と比較し、フランクコンドン因子の大きい「明るいモード」の結合による分裂という観点で整理できることを確認した。3)アセチレンの光解離反応によって生成した水素原子の生成励起スペクトルを測定した。

トランスCH変角振動のv=5とv=6の準位の励起スペクトルにおいて、スペクトル線の広がりが高い準位で大きくなることを発見した。反応速度は、v=5において5×10^9s^<-1>,v=6において2.5×10^<10>s^<-1>で、この値より解離反応に非断熱過程が介在すると結論された。1.光パラメトリック発振を応用した赤外レーザーを用い、分子の振動回転準位選択が可能であることを確認した。すなわち、アセチレンを対象として、ν_3バンドおよびν_1+ν_3バンドの光音効果を利用したスペクトル測定を行った。回転解析の結果得た分子定数は、既報の値とよく一致した。レーザーの分解能は0.02cm^<-1>,波長のゆらぎ0.04cm^<-1> hr^<-1>の安定度を確認した。2.アセチレン分子は対称中心をもつので、その振動モードは、対称中心に対してg対称性とu対称性の二つに分類される。電子基底状態の振動基底準位はg対称性であるから、電子励起状態のg対称的な振動単位へ光励起可能である。赤外レーザーによってu対称振動準位へ励起した分子の光励起では、u対称的な振動準位へ励起できる。1光子励起では、観測できないu対称性振動回転準位スペクトルを赤外-紫外2重共鳴2光子分光によって測定した。観測した振動単位は、面外CH変角v^1_4と面内シスCH変角v^1_<66>振動とトランスCH変角振動nv^1_3の結合準位である。v^1_4振動準位は、a_u対称性で、σ_u対称性のv^n_3準位から禁制遷移であるにもかかわらず、強い遷移スペクトル線が観測された。このことは、v^1_6とv^1_4振動モードが相互に強く相互作用していることを意味する。二つの振動モードは直交しており、a軸およびb軸まわりのコリオリ相互作用が主たる原因と見られる。ただし、この他の相互作用を考慮しないと説明できない遷移線も観測されている。3.アセチレン分子の5v^1_3,6v^1_3の回転準位構造を観測し、6v^1_3準位が二つの振動準位に分裂していることを見出した。それらの準位の回転定数はnv^1_3(n=35)のそれと大きく違っており、その値はv^1_6のそれに近い。つまり、これらの準位がシスCH変角振動の寄与をもつ可能性があると結論できる。このことは、アセチレンの電子励起状態のトランス-シス異性化障壁が5v^1_3と6v^1_3準位の中間に位置するものと考えられる。
結晶構造学的理解が拓く新しい有機電極活物質デザイン

本研究では、構造学的理解と制御に基づき、安価・大容量電池に資する有機系電極活物質の設計指針を構築することを目的とした。充放電中の有機電極の結晶構造のその場観察から、有機材料の結晶成長が有機電池のサイクル特性劣化の主要因となり得ることを明らかとした。また、この結晶成長の抑制には、電極ー電解液界面制御が有効であることを示した。さらに有機系活物質の適用による次世代エネルギー貯蔵デバイス・電気化学フローキャパシタのエネルギー密度倍増を達成した。エネルギー貯蔵デバイス分野においても、近年有機材料の電極活物質への適用が積極的に検討されている。しかしFETなどの電子デバイスにおいて結晶構造との相関設計が奏功しているのに対し、電池分野では、充放電特性の有機結晶構造依存性の議論は僅少である。本研究では、無機材料を中心に確立されてきた結晶材料構造学に基づく、有機系電極活物質の理解とエネルギー貯蔵デバイスの大容量化を目的とする。まずアントラキノン(AQ)を活物質とした水系電気化学キャパシタにおいて、その劣化時における結晶状態変化をin-situ XRDにて追跡したところ、、電解液への溶解・再析出によって生じる結晶成長(肥大化)がその原因であることが明らかとなった。本結晶で目的とする結晶構造制御による有機電極活物質の特性向上のためには、このような充放電による構造変化以外の要因を排除できる系を作製し解析する必要がある。そこで本年度は、電極をプロトン伝導性高分子であるNafionで被膜して電解液との直接接触を避けることで、電解液への溶解・再析出によって生じる結晶成長の抑制を図った。その結果、Nafion膜のない電極では、充放電サイクルによってAQ結晶が大きく成長し、容量が大きく劣化したのに対し、Nafion被膜した電極では電解液への溶出と結晶成長が抑制され、容量劣化が抑制された。この結果は本研究の目的とする有機活物質の結晶構造制御に不可欠な技術であると同時に、液体との接触界面の制御が有機系電極活物質のエネルギー貯蔵デバイス応用に対し有効であることを示すものである。当初計画においては、初年度(本年度)に異なる結晶構造を持つ有機電極活物質の検討・作製を、次年度にin-situ分析による結晶構造変化追跡システムの構築を行う予定であった。しかしながら活物質検討に先立ち、活物質電解液界面での溶出抑制を検討する必要が出てきたため、次年度に予定したin-situ分析を先行させた。当初検討項目の実施順序の変更はあったが、本年度において、in-situ分析による結晶構造変化追跡システムの構築を行うことが出来たため、全体としては概ね順調に進展していると判断される。エネルギー貯蔵デバイス分野において、近年有機材料の電池電極活物質への適用が積極的に検討されている。本研究では、結晶材料構造学に基づいた有機電極活物質電極の設計指針を確立することを目的とする。本年度においては、まず前年度にin-situ X線回折にて見出された充放電サイクル進行時の結晶成長に起因する未反応有機活物質の比率増加と、実際の充放電反応容量の相関について検討を行った。AQ(アントラキノン)を活性炭に高比率で担持させた電極の充放電反応では、1000サイクル後の充放電容量が理論容量の40%程度維持されているにもかかわらず、XRDの解析結果では、ほぼ全ての活物質が未反応状態で存在している、というずれがあった。そこで熱重量測定を行ったところ、活性炭に担持させた50%程度のAQがナノ細孔中で安定化していることが示唆された。この、活性炭のナノ細孔中に存在し、明確なXRDパターンを示さないナノサイズの有機活物質結晶が長期安定性を呈していると考えられ、結晶成長に起因する未反応有機活物質の比率増加が生じて、有機活物質の長期安定性が失われるとする仮説が支持された。さらに、このナノ細孔中に格納した有機活物質を、近年開発の進むフローキャパシタに適用した。フローキャパシタは水系電解液中に活性炭を分散して作製したスラリーをフローさせながら充放電を行うエネルギー貯蔵デバイスであり、低コストで作製が可能で、高入出力特性、長寿命性に優れ、安全性が極めて高いことがその特長である一方、スラリーの容量が小さいことが実用化に向けた課題となっていた。本研究では前述のナノ細孔中に格納した有機活物質の適用により、フローキャパシタスラリーのエネルギー密度の倍増に成功した。以上、本研究を通じ、有機電極活物質構造と相関した設計指針の構築、さらにはその適用が有効な次世代型エネルギー貯蔵デバイスの提案を行うことが出来た。当初計画において初年度に予定していた、異なる結晶構造を持つ有機電極活物質の検討・作製を進める。この際本年度の研究において得られた液体との接触界面の制御の知見を元に、充放電による構造変化以外の要因を排除できる系を作製し、結晶材料構造学に基づく、有機系電極活物質の理解とエネルギー貯蔵デバイスの大容量化を推し進める。エネルギーデバイス化学当初検討項目の実施順序の変更に伴う使用額の変更である。当初計画において初年度に予定していた、異なる結晶構造を持つ有機電極活物質の検討

・作製を進める。この際本年度の研究において得られた液体との接触界面の制御の知見を元に、充放電による構造変化以外の要因を排除できる系を作製し、結晶材料構造学に基づく、有機系電極活物質の理解とエネルギー貯蔵デバイスの大容量化を推し進める。
高速波形処理による宇宙X線検出器の低雑音化

X線検出器のデジタル波形処理による低雑音化が本研究の目標である。科学研究費補助金の支給が決定されたのが平成3年末であったため,今年度は主として予備的な研究を行った。一点は,従来より実験を行ってきたX線撮像型CCDについて,信号出力用のアナログ-デジタル変換回路を作製し,デジタル信号をパーソナルコンピュータに取り込むシステムを完成させたことである。検出器の近傍で信号をデジタル化することにより大型真空槽等,長距離の信号伝送が必要な状況においてもS/N比を劣化させることなく測定ができるようになった。同時にここで使用した回路はデジタル波形処理の回路を作製する際の基礎となるものと考える。第二点は,デジタルストレージ型オシロスコープを使用して検出器の信号波形を採取しコンピュータにデータとして蓄えるシステムを完成したことである。現在,実際に比例計数管のプリアンプ出力を取り込みそのデータを解析している。平成4年3月末には高エネルギー物理学研究所フォトンファクトリーにおいて高い偏光度をもったX線ビームを比例計数管に照射して,比例計数管の芯線と偏光方向の関係によって(偏光方向によって検出器中で生成される電子雲の方向分布が変ってくることが予想される)信号波形が異なるかどうか検証したい。もし有意な差異が観測されれば新しい型のX線偏光度検出器の開発につながるはずである。来年度は,まずこのようにして取得した信号波形の詳細な解析を行った上で波形処理の方法を具体的に検討し,最終的には検出器(比例計数管)用の専用波形処理回路を製作しシステムとして完成させたい。科学研究費補助金の支給が決定されたのが平成3年末であったため、今年度は主として予備的な研究を行った。一点は、従来より実験を行ってきたX線撮像型CCDについて、信号出力用のアナログ-デジタル変換回路を作製し、デジタル信号をパ-ソナルコンピュ-タに取り込むシステムを完成されたことである。検出器の近傍で信号をデジタル化することにより大型真空槽等、長距離の信号伝送が必要な状況においてもS/N比を劣化させることなく測定ができるようになった。第二点は、デジタルストレ-ジ型オンロスコ-プを使用して検出器の信号波形を採取しコンピュ-タにデ-タとして蓄えるシステムを完成したことである。現在、実際に比例計数管のプリアンプ出力を取り込みこのテ-タを解析している。平成4年3月末には高エネルギ-物理学研究所フォトンファクトリ-において高い偏光度をもったX線ビ-ムを比例計数管に照射して、比例計算管の芯線と偏光方向の関係によって(偏光方向によって検出器中で生成される電子雲の方慶分布が変ってくることが予想される)信号波形が異なるかどうか検証したい。来年度は、まずこのようにして取得した信号波形の詳細な解析を行った上で波形処理の方法を具体的に検討し、最終的には検出器(比例計数管)用の専用波形処理回路を製作しシステムとして完成させたい。当初の本実験の目標は、比例計数管の出力波形のデジタル処理による低雑音化であった。しかし、昨年度末に、高エネルギー研放射光施設において偏光度をもったX線ビームを照射した結果より、出力波形処理によってX線の偏光を検出できる可能性があることがわかった。これは、検出器中で生じる一時電子雲が、入射X線の偏光面の方向により大きく広がるため、その方向と芯線の方向の関係によって、出力パルスの立ち上がり時間に差が生じるものとして理解される。X線偏光の検出は、X線天文学の分野でも未発達で、優れた検出技術の開発が待望されている。

そこで、今年度の研究の重点を、比例計数管の出力波形デジタル処理による偏光検出に置き、放射光施設における2度の実験を中心に装置の開発、取得データの解析、検討を行った。まず、昨年度3月に高エネルギー研放射光施設で行った実験では、出力波形取り込みの速度が遅かったために、十分な量のデータがとれなかった。これを反省して、今年度7月岡崎分子科学研究所で行った実験では、特にソフトウェアの面で取り込みシステムの改良を行った。ただし、この時の実験では入射X線エネルギーが低いこともあって期待されるような結果はでなかった。つづいて、実験室内で放射線源を用いた実験を行い、基本的なデータを積み重ねたうえで、11月に再び高エネ研放射光施設において実験を行った。少なくとも20keV以上のエネルギーの偏光X線に対して、比例計数管の出力波形より求めたパルス立ち上がり時間が、比例計数管の芯線と入射X線の偏光面のなす角に依存しているという結果が得られた。現在は、この実験のデータ解析においておいて問題となった立ち上がり時間の絶対値の再現性の問題に取り組むとともに、現象理解のための数値計算を行っている。今年度の研究によって、新しい形式のX線偏光測定システムのための基礎データが得られたものと考える。
神経栄養因子様作用を有する漢方薬・抑肝散の神経変性に対する有効性の検証

認知症の諸症状を改善する為、多くの漢方薬が臨床で使用されているが、その詳細な作用機序は不明なものが多い。我々は、漢方薬の一つ抑肝散は5-HT神経系やAch神経系を賦活して認知機能障害など認知症の諸症状を改善すること、これには神経保護効果が寄与することを明らかにしてきた。さらに、抑肝散には神経の分化・再生など神経機能維持に重要な神経栄養因子と類似した作用あることを見出した。このように抑肝散には神経栄養因子様作用があり、神経保護や神経突起伸展・神経新生作用を持つ可能性が示唆されたが、変性神経に対する保護・機能改善効果の詳細は未だ不明である。そこで当研究では、脳内細胞構成を反映した新規神経変性モデルを用いて、神経変性や軸索伸展に対する抑肝散の『神経栄養因子様作用』を検証し、抑肝散を新たな認知症治療薬として確立させることを目的に研究を遂行した。まず、シナプス数減少などの神経機能低下や軸索退縮などの神経形態変化を反映するニューロン・アストロサイト共培養系オータプス培養標本の構築を行った。島状に接着領域を区分化したガラス基板上にアストロサイトを培養し、その上に単一ニューロンを独立して培養することによって、複雑な神経回路を簡素化して解析することが可能となった。さらに、この培養標本に各処置を施し、軸索退縮やシナプス機能低下などの神経変性を反映させたモデルの構築を行った。その結果、長期培養アストロサイトを用いたシナプス伝達低下加齢モデルや、Aβ処置による神経変性モデル、Sema3A処置による軸索特異的変性モデルなどを構築できた。AβやSema3A処置による神経変性モデルにそれぞれ漢方薬である抑肝散を処置し、ニューロン形態変化(軸索退縮など)や、シナプスの形成およびシナプス密度に対する影響を解析した。その結果、いずれのモデルにおいても、神経変性に対する抑肝散の改善効果の傾向が認められた。認知症の諸症状を改善する漢方薬「抑肝散」が脚光を浴びている。我々はこれまでの研究において、抑肝散はセロトニン神経系やアセチルコリン神経系を賦活して認知機能障害など認知症の諸症状を改善すること、これには神経保護効果が寄与することを明らかにしてきた。さらに、抑肝散には神経の分化・再生など神経の機能維持に重要な神経栄養因子と類似した作用あることを見出した。このように抑肝散には神経栄養因子様作用があり、神経保護や神経突起(軸索)伸展・神経新生作用を持つ可能性が示唆されたが、変性神経に対する保護・機能改善効果の詳細は未だ不明である。そこで当研究では、脳内細胞構成を反映した新規神経変性モデルを用いて、神経変性や軸索伸展に対する抑肝散の『神経栄養因子様作用』を検証し、抑肝散を新たな認知症治療薬として確立させることを目的に研究を遂行している。初年度である当該年度は、シナプス数減少などの神経機能低下や軸索退縮などの神経形態変化を反映するニューロン・アストロサイト共培養系オータプス培養標本の構築を行った。通常のニューロン分散培養では、ニューロン同士が複雑に軸索を伸展して互いにシナプスを形成するため、一つのニューロンに対する軸索やシナプス解析が難しいが、ガラス基板上にドット状にアストロサイトを培養して接着領域を区分化し、そのアストロサイト層上に単一ニューロンを独立して培養することができるため、複雑な神経回路を簡素化して解析することが可能となった。また、ニューロンやアストロサイトの種類や混成比を制御することもできるようになった。その結果、長期培養アストロサイトを用いたシナプス伝達低下加齢モデルや、Aβ処置による神経変性モデル、Sema3A処置による軸索特異的変性モデルなどを構築した。オータプス培養標本を用いて神経機能低下や神経形態変化等の神経変性過程の各状態を反映した新規神経変性モデルを構築し、漢方薬・抑肝散の神経変性に対する改善効果を検証する本研究のうち、当該年度は神経変性を反映した新規モデルの開発を計画していた。その中で、加齢や神経変性を想定した処置を施した新規神経変性モデルの構築がほぼ達成された。次年度は、このモデル培養系を用いて抑肝散の神経変性に対する改善効果の検討を実施する予定であり、その実施に速やかに移行できる状態である。初年度は、シナプス数減少などの神経機能低下や軸索退縮などの神経形態変化を反映するニューロン・アストロサイト共培養系オータプス培養標本の構築を行った。

2年目である当該年度は、構築したモデルのうち、アルツハイマー病を想定したAβ処置による神経変性モデルと、Sema3A処置による軸索特異的変性モデルにそれぞれ漢方薬である抑肝散を処置し、ニューロン形態変化(軸索退縮など)や、シナプスの形成およびシナプス密度に対する影響を解析した。ニューロンの樹状突起をMAP2抗体、軸索をTau抗体、シナプスをVGlut1抗体、アストロサイトをGFAP抗体で免疫染色し、共焦点顕微鏡を用いて蛍光観察し、Sholl analysis法により、ニューロンに投射するシナプスの形成部位、シナプスのサイズ、樹状突起と軸索の伸展程度を定量化した。その結果、いずれのモデルにおいても、神経変性に対する抑肝散の改善効果の傾向が認められた。オータプス培養標本を用いて神経機能低下や神経形態変化等の神経変性過程の各状態を反映した新規神経変性モデルを構築し、漢方薬・抑肝散の神経変性に対する改善効果を検証する本研究のうち、初年度は神経変性を反映した新規モデルの開発を実施し、加齢や神経変性を想定した処置を施した新規神経変性モデルの構築がほぼ達成された。2年目である当該年度は、このモデル培養系を用いて抑肝散の神経変性に対する改善効果の検討を実施した。ニューロン形態変化を示したAβ処置による神経変性モデル、Sema3A処置による軸索特異的変性モデルに抑肝散を処置しニューロンに投射するシナプスの形成部位、シナプスのサイズ、樹状突起と軸索の伸展程度などを解析したところ、神経変性に対する抑肝散の改善効果の傾向が認められた。認知症の諸症状を改善する為、多くの漢方薬が臨床で使用されているが、その詳細な作用機序は不明なものが多い。我々は、漢方薬の一つ抑肝散は5-HT神経系やAch神経系を賦活して認知機能障害など認知症の諸症状を改善すること、これには神経保護効果が寄与することを明らかにしてきた。さらに、抑肝散には神経の分化・再生など神経機能維持に重要な神経栄養因子と類似した作用あることを見出した。このように抑肝散には神経栄養因子様作用があり、神経保護や神経突起伸展・神経新生作用を持つ可能性が示唆されたが、変性神経に対する保護・機能改善効果の詳細は未だ不明である。そこで当研究では、脳内細胞構成を反映した新規神経変性モデルを用いて、神経変性や軸索伸展に対する抑肝散の『神経栄養因子様作用』を検証し、抑肝散を新たな認知症治療薬として確立させることを目的に研究を遂行した。まず、シナプス数減少などの神経機能低下や軸索退縮などの神経形態変化を反映するニューロン・アストロサイト共培養系オータプス培養標本の構築を行った。島状に接着領域を区分化したガラス基板上にアストロサイトを培養し、その上に単一ニューロンを独立して培養することによって、複雑な神経回路を簡素化して解析することが可能となった。さらに、この培養標本に各処置を施し、軸索退縮やシナプス機能低下などの神経変性を反映させたモデルの構築を行った。その結果、長期培養アストロサイトを用いたシナプス伝達低下加齢モデルや、Aβ処置による神経変性モデル、Sema3A処置による軸索特異的変性モデルなどを構築できた。AβやSema3A処置による神経変性モデルにそれぞれ漢方薬である抑肝散を処置し、ニューロン形態変化(軸索退縮など)や、シナプスの形成およびシナプス密度に対する影響を解析した。
農林畜産業に由来する温室効果ガス排出量とその削減ポテンシャルの将来推計

今年度の研究成果は大きく次の5つに分けられる。■共通社会経済シナリオ(SSP)を用いた飢餓リスクシナリオの開発■農業における適応策による食料消費と栄養不足への効果の評価将来の気候変化が作物収量の低下を通じてもたらす、食料消費(消費カロリー)・栄養不足に影響を、農業における適応策によってどの程度軽減するかを解析した。このとき、気候モデルと将来の社会経済条件、温室効果ガス(GHG)排出シナリオによって生じる不確実性を明らかにした(Hasegawa et al., 2014)。■気候変化と緩和策による食料消費および栄養不足への影響評価将来の気候変動問題は、気候変化の影響と緩和策という両面で農業・食料に影響をもたらす。気候変化とその緩和策の実施により生じる要因として、i)気候変化による作物収量の変化、ii)バイオエネルギーの導入による食料作物とエネルギー作物との土地の競合, iii)緩和策の実施によるマクロ経済の変化、が挙げられる。この3要因による食料消費と栄養不足への影響を定量化した(長谷川ら, 2013)。■アジアを対象とした農業・土地利用に由来する温室効果ガスの排出量・削減量の将来推計アジア諸国を対象に農業・土地利用変化に由来するGHG排出削減量と対策による削減効果の推計を行った(Hasegawa and Matsuoka, in press)。■国際農業モデル比較プロジェクトAgMIPへの参加AgMIPにこれまで開発してきた世界経済応用一般均衡モデルを用いて参加した。AgMIPでは9つの農業共通社会経済シナリオ(Shared Socioeconomic Pathways, SSP)の国際的な開発のタイミングに合わせて、SSPを用いた飢餓リスクに関する将来シナリオを開発し、論文にまとめ投稿することができたため.本研究課題はH25年度が最終年度である。課題終了後の今後の研究方針は次の2点である。第一に、農業・土地利用由来の温室効果ガス排出削減評価モデル(AFOLUモデル)と世界経済応用一般均衡モデル(CGEモデル)とを統合化は現在進行中である。今後も継続的に遂行する予定である。第二に、CGEモデルの改良である。近年、農畜産業生態系及び森林から農地や牧草地等への土地利用変化からの温室効果ガス(GHG)排出の問題が明らかにされ、現在の地球温暖化の一因として指摘されている。本研究では、アジアに重点を置く35地域に世界を区分し、将来における農林畜産業及び土地利用変化に由来するGHG排出量とGHG削減対策の導入による削減可能量を推計することを目的とする。とりわけ、東南アジア諸国などでは、国内排出量の大部分が非エネルギー部門に由来するため、この削減をテーマとする本研究は社会的重要性・緊急性が高いといえる。モデル開発は所属研究室及び京都大学との共同で行い、関連する文献のレビューを基に議論を重ねて行った。特に、温室効果ガス排出とそれに対する具体策の実施についてモデルでの記述について多く議論した。モデルへの入力となる将来のシナリオ(想定)の策定及び温暖化対策のデータベースの構築にあたっては、対象とする国固有の条件を反映させるため、各国政府による統計書や将来計画書等を参照した。また、今年度の後半では、受け入れ研究室で開発中の世界CGEモデルを農業部門の重点化を担い、これを用いて、気候変動による食料消費・食料安全保障への影響を分析した。以上の研究成果をまとめ、国際学会で発表、国際雑誌へ投稿した。2つの内容について研究を実施した。一つは、国・地域レベルで、農業・土地利用部門における具体的な排出緩和策の情報に基づき、温室効果ガス排出量・削減量を計算するボトムアップ型モデル、AFOLUモデルを開発した。本モデルを国内排出の65%(2005年時点)が土地利用に由来するインドネシアに適用し、2030年までの一定の削減費用下における土地利用部門の削減効果の分析を行った。土地利用部門における緩和策には、対策の実施、費用とその削減効果には特徴的な時間的変化がある。例えば、森林伐採の防止は対策の実施直後に効果が表れるが、一方、植林は実施してから削減効果が現れるまでに長期間を要する。したがって、どのような時間スケールで削減目標を設定し、どのような時間スケールで削減効果を評価するのが有効かについて検討した。これらの検討のため、異なる2つの技術選択を行う時間スケールと、異なる2つの費用・削減効果を評価する時間スケールを組み合わせた、技術選択評価体系を準備した。結果として、1)2050年など長期削減目標の設定は一定の削減費用下における削減効果を増加させる、2)遅生樹による再植林、森林再生の強化は長期間を要するが削減効果の増加させる、また、3)政治的・財政的問題など短期的な事情による対策の中断は削減効果を低下させるということが示された。もう一つは、世界経済モデルAIMICGEモデルと作物モデルM-GAEZを用い、気候変化による作物収量変化が,食料消費,栄養不足に対してどの程度影響するのかを分析した.将来の社会経済条件,気候条件や適応策の取り方などの諸条件をシナリオとして与え,各条件下で予測される影響量を比較することで気候変化によってもたらされる農業部門への影響を関連諸因子の不確実性を総合的に考慮して解析した。

このとき、気候モデルと将来の社会経済条件、温室効果ガス(GHG)排出シナリオによって生じる不確実性を明らかにした(Hasegawa et al., 2014)。■気候変化と緩和策による食料消費および栄養不足への影響評価将来の気候変動問題は、気候変化の影響と緩和策という両面で農業・食料に影響をもたらす。気候変化とその緩和策の実施により生じる要因として、i)気候変化による作物収量の変化、ii)バイオエネルギーの導入による食料作物とエネルギー作物との土地の競合, iii)緩和策の実施によるマクロ経済の変化、が挙げられる。この3要因による食料消費と栄養不足への影響を定量化した(長谷川ら, 2013)。■アジアを対象とした農業・土地利用に由来する温室効果ガスの排出量・削減量の将来推計アジア諸国を対象に農業・土地利用変化に由来するGHG排出削減量と対策による削減効果の推計を行った(Hasegawa and Matsuoka, in press)。■国際農業モデル比較プロジェクトAgMIPへの参加AgMIPにこれまで開発してきた世界経済応用一般均衡モデルを用いて参加した。AgMIPでは9つの農業本研究課題で用いる一つの重要なモデルとなる、土地利用変化由来のGHG排出量推計モデルの開発が、当初の予定通り進んでいるため。本研究課題で用いる一つの重要なモデルとなる、土地利用変化由来のGHG排出量推計モデルの開発が、当初の予定通り進んでいるため。共通社会経済シナリオ(Shared Socioeconomic Pathways, SSP)の国際的な開発のタイミングに合わせて、SSPを用いた飢餓リスクに関する将来シナリオを開発し、論文にまとめ投稿することができたため.AFOLUBモデルの世界への適用。世界食料モデルの開発を進める,AFOLUBモデルとAIM/CGEモデルを組み合わせて、世界全体に適用し、農業・土地利用変化に由来する温室効果ガス排出削減シナリオを開発する。本研究課題はH25年度が最終年度である。課題終了後の今後の研究方針は次の2点である。第一に、農業・土地利用由来の温室効果ガス排出削減評価モデル(AFOLUモデル)と世界経済応用一般均衡モデル(CGEモデル)とを統合化は現在進行中である。今後も継続的に遂行する予定である。第二に、CGEモデルの改良である。
糖鎖の高次構造とその機能発現機構に関する研究

アルギン酸,ジェラン及びアミロースの多糖の孤立鎖形態及びゲル構造を小角X線散乱法(SAXS)により観察した。同時にモンテカルロ法計算機シミュレーションによりオリゴ糖の孤立鎖形態を調べ,SAXS結果と比較した。得られた新たな知見を以下にまとめる。1.アルギン酸アルギン酸はα-L-グルロン酸とβ-D-マンヌロ酸のコポリマーであるが、その組成の異なる試料(前者の分率Fg=0.26,0.50,0.68)を調製し,Ca^<2+>イオンにより誘起されるゲル構造を調べた。Ca^<2+>イオン濃度を増加させるとFgの低い試料では鎖の二量化が観測されるのみであるが,高Fg試料は鎖のラテラル方向への凝集が観察された。ゲル構造はα-L-グルロン酸シークエンス部分が,いわゆるエッグボックスを形成し,それらがさらに凝集することによりゲル化が進むことが明らかになった。現在,より理解を深めるため,ゲル化過程の時分割SAXS測定と粘弾性測定の結果との検討進めている。2.ジェランナトリウム型ジェランのゲルからのSAXS散乱曲線を,ブロ-クンロッドモデルとドメイン間干渉項を考慮する事で再現した。ゲル化挙動の強い対イオン種依存性を見いだし,原子番号の大きい対イオンほど2重螺旋鎖をラテラル方向により凝縮させることが明らかになった。3.アミロースモンテカルロ法によりマルトース,マルトトリオース,マルトペンタオース,マルトヘプタオースの形態をシミュレーションし,SAXSとの比較し、良い一致をみた。このシミュレーションを高分子量まで拡張し,アミロース鎖が水溶液中でも螺旋上の形態を取っているとのシミュレーション結果を得た。
CNT複合シートの超音波振動を利用した滑雪性能革新および滑雪メカニズムの解明

加振による滑雪性メカニズムを明らかにするために,本研究では,振動させたシリコーンシートと氷球間に働く摩擦力測定を行った.固体表面上の水滴を滑り落とす機能を滑水性と呼び,本研究室で開発しているシリコーンシートは高い滑水性を有している.固体表面上の雪を完全に滑り落とす機能を滑雪性と呼び,シリコーンシートを用いて,加振が滑雪性にあたえる影響を詳細に検討することを目標としている.これまでに,本研究室において周波数の増加がシリコーンシートの滑雪性の向上に寄与することを確認していた.今年度は加振したシリコーンシート上の雪粒をせん断させた際,雪粒との界面ではどのような潤滑状態が支配的であるか確認するため,振幅を増加させたときのシリコーンシートと氷球間の摩擦力測定を行った.測定に必要な摩擦力測定装置は本研究室で作製した.測定は,プレハブ冷凍庫内で行い,氷球を自作のプルゲージにより摺動させ,摩擦力を測定した.測定の様子はビデオカメラで動画を撮影し,測定結果と氷球の挙動を比較した.今年度,本研究により得られた成果は以下のとおりである.1摩擦力測定を行った結果,加振によりシートと氷球間の摩擦力が減少することが分かった.2振動の全振幅の増加にともないシートと氷球間の摩擦力は減少し,全振幅100μmで振動させた時の摩擦力は振動させなかった時の摩擦力の1/3程度になった.振動による滑雪性の向上が期待できる結果が得られた.3全振幅の増加により摩擦力の減少率は徐々に低下し,全振幅が100μmを超えると,氷球の跳躍が起こるために,これ以上の振幅の増加は不要であることが明らかになった.今後,周波数を変動させたときの摩擦力測定など様々な条件で測定を行い,雪質に依存しない最適な振動の周波数や振幅が明らかになることで,着雪防止技術の飛躍的な発展が可能となることから,その社会的意義は大きい.計画では,2019年7月までに,振動の振幅,周波数を変化させ,シート上の雪粒のせん断挙動を撮影し,測定された雪粒の摩擦力と比較検証するとしている.雪粒が微小であることから,シート上の雪粒の摩擦力を測定することは困難であった.現在までに,本研究では雪粒の替わりに氷球を使用することで,シートと氷球間の接触面積を予測でき,かつ振動したシートとの摩擦力を測定することに成功している.シートを振動させることで摩擦力が減少することも分かっており,計画通りに研究が進んでいる.ビデオカメラを使用して,氷球の挙動を観察することもできており,氷球の接触部が停止と滑動を繰り返しているように見えたため,シリコーンシートと氷球間ではStick-Slip(摩擦面間で生じる付着と滑りの繰り返しによって引き起こされる自励振動)が発生している.今後,ビデオカメラを顕微鏡付きカメラに替えて,水の発生の有無,真実接触面積の測定など,より詳細な界面状況の観察を行うことで滑雪メカニズムの解明が可能となる.その結果,新たな応用研究創出にもつながるため,本研究の重要性は高いと考えられる.すでに顕微鏡付きカメラの準備はできており,動画とせん断力の比較が可能になると考えられる.以上のことから,本研究はおおむね順調に進展しているということが言える.本研究では,振動させたシリコーンシートと氷球間の摩擦力を測定することにより,滑雪性の向上に関する考察を行った.本研究では,加振によりシートと氷球間の摩擦力は減少することが確認できたが,その力は測定中,周期的な増減を繰り返していたため,滑雪メカニズムや滑雪性向上に関する詳細な考察を行うに至っていない.摩擦力の周期的な増減と測定時に撮影した動画と比較した結果,氷球の挙動が関係していると考えられる.氷球は滑動方向に躓くような現象が確認できており,これが摩擦力の上下変動に影響している可能性がある.そのため,氷球が躓かないように以下のように対策する.これまでは,シートと氷球は1点で接触しており,氷球が回転しやすい状態で摩擦力の測定を行っていた.そこで,シートと氷球を3点接触させることで氷球が回転しにくい状態で摩擦力測定が可能となり,摩擦力の周期的な増減が大幅に減少すると考えている.測定の準備はすでに整っており,すぐに測定ができる.測定時に撮影した動画は氷球の挙動を確認できた.現在,シートと氷球間の水の発生は確認できておらず,シートと氷球間の潤滑状態は,固体潤滑状態であることが示唆される.水の発生有無,せん断時の水の変形の様子を撮影するために,今後は,顕微鏡付きカメラを使用した界面状況の観察を行う.顕微鏡付きカメラは用意できているため,装置の設置ができれば観察可能になると考えている.その後は,シートと氷球界面の水の発生有無,せん断時の水の変形を有限要素法解析より計算し,振動の振幅,周波数と摩擦力の関係を定量的に評価することで,滑雪メカニズムや振動による滑雪性向上への影響を明らかにする.加振による滑雪性メカニズムを明らかにするために,本研究では,振動させたシリコーンシートと氷球間に働く摩擦力測定を行った.固体表面上の水滴を滑り落とす機能を滑水性と呼び,本研究室で開発しているシリコーンシートは高い滑水性を有している.固体表面上の雪を完全に滑り落とす機能を滑雪性と呼び,シリコーンシートを用いて,加振が滑雪性にあたえる影響を詳細に検討することを目標としている.