hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽光による非断熱・非平衡反応過程の第一原理的研究

本研究では、近年目覚ましい太陽エネルギー変換効率の向上を見せる「ペロブスカイト太陽電池」を研究対象とし、太陽光によって生成される光励起キャリアのダイナミクスについて調査した。先行研究から光励起キャリアは自由電子及び自由正孔であることが明らかにされている。だが、静的な理論計算から算出される両者の有効質量には明らかな違いがあるのに対し、実験結果から示唆される拡散距離は同程度という矛盾が生じていた。この問題について、非断熱第一原理分子動力学法に基づく計算機シミュレーションを行い、実際にこれらのキャリアの位置と速度の時間発展を追跡することで、拡散機構の解明に取り組んだ。ペロブスカイト太陽電池は主として、「CH3NH3PbI3」のペロブスカイト構造を太陽光吸収部位として用いており、ここで光励起キャリアが生じる。本研究でもこの構造を用いた。シミュレーションの結果、自由電子・自由正孔の生成と拡散が同程度になることが確認された。そして、拡散機構に対する説明を次のように与えた。まず、光励起キャリアの波動関数をその重心が行うホッピング運動と、波動関数が広がる原子数という2つの観点に分ける。重心運動に注目すると、電子の重心はPb原子が作る格子に沿ってホッピングが起こり、正孔はI原子の格子に沿ってホッピングすることが分かった。ここで重要なのは、Pb原子が作る格子の間隔の方が大きいということである。一方、波動関数の広がりの点では正孔の方が多くのI原子に跨っており、励起電子の波動関数が跨るPb原子数よりも大きい。跨る原子数が多いと、ホッピング率もそれだけ大きくなる。これらの知見から、光励起キャリアの重心の移動距離と波動関数の広がりのトレードオフによって拡散距離が同程度と成り得ることが導かれる。本研究結果は、動的にかつ原子レベルから光励起キャリア拡散機構を理解した、という点で意義があると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。
電力機器の高耐圧化を目指した微小空間領域における絶縁破壊メカニズムの解明

本研究においては、MEMSデバイスを模擬したSiO2ウェハ上のマイクロ沿面ギャップにおける放電機構を検討した。以下に本研究で明らかにしたマイクロ沿面ギャップ放電機構を述べる。負極性電圧印加時は、陰極からの電子放出が放電の主要因となる。陰極から放出された電子は誘電体表面を帯電させ、表面帯電により誘電体表面から離れたアーチ状の放電経路が形成される。したがって、絶縁破壊電圧は陰極表面の電界に依存するため、ギャップ長によらず一定となり、ばらつきが大きい。正極性電圧印加時は誘電体表面から放出された電界電子放出電流が陽極表面を加熱させ、金属蒸気が発生することによりタウンゼント型放電に至る。近年の微細加工技術の発達に伴い、気体中や絶縁物表面の微小ギャップにおける絶縁破壊現象が大きな問題とされるようになった。特にマイクロアクチュエータに代表されるようなトルク出力が要求されるMEMSデバイスでは、出力が電界強度によって決定されるため、μmnmオーダのギャップ間の絶縁の把握が重要な鍵となる。本研究においてはMEMSデバイスを模擬したSiO2ウェハ上のマイクロ沿面ギャップにおける放電機構を検討した。本年度は以前実験で用いたSiO2ウェハの誘電体表面における二次電子放出係数、及び電極材料であるW,Al,Ti表面における光電子放出の測定を行った。光電子放出は電極材料表面における仕事関数を表す。その結果、電極材料表面における光電子放出係数は文献値と比較して大きな値を示し、表面のわずかな酸化が仕事関数、ひいては電極表面からの電界電子放出電流に大きな影響を与える可能性が示された。また、誘電体界面における二次電子放出係数は入射電子エネルギー700eVでピークを持つことが分かった。以上の結果を踏まえ、粒子法(PIC-MCC法)によるシミュレーションを実施すべく、シミュレーションソフトウェア"PEGASUS"を導入し、シミュレーションモデルの構築を開始した。来年度は、本年度実験により取得した二次電子放出係数および仕事関数データを境界条件に組み込んだマイクロギャップ放電シミュレーションを実施する予定である。本年度はマイクロギャップ放電の電極材料、誘電体材料に特化した物性の測定を実施したため、比較対象として考えていた電力用エポキシ樹脂の物性測定は実施しなかった。その分シミュレーションモデルの構築を先駆けて行い、次年度に本格的な放電物理モデル構築を行える見込みを得た。以上の観点から、研究進捗はおおむね順調に進展していると評価する。近年の微細加工技術の発達に伴い、気体中や絶縁物表面における絶縁破壊現象が大きな問題とされるようになった。特にマイクロアクチュエータに代表されるようなトルク出力が要求されるMEMSデバイスでは、出力が電界強度によって決定されるため、μmnmオーダのギャップ間の絶縁の把握が重要なカギとなる。正極性電圧印加時の機構は二通りに分類される。3μm以下のギャップの場合、陰極の表面電界は電界電子放出を発生させるのに十分な電界強度に達しており、負極性印加時と同様に電界電子放出によってアーチ状の放電経路が形成される。3μmを超えるギャップでは陰極からの電子放出の影響は小さく、相対的に陽極近傍の誘電体表面からの電子放出の影響が大きくなる。誘電体表面から放出された電界電子放出電流が陽極表面を加熱させ、金属蒸気が発生することによりタウンゼント型放電に至るものと考えられる。したがって、絶縁破壊電圧は陰極表面、陽極近傍の電界に依存するためギャップ長によらず一定となるが、3μm以下のギャップにおける絶縁破壊電圧ではばらつきが大きくなる。本年度構築を開始したシミュレーションモデルを基本として、雰囲気気体の圧力、印加電圧、極性をパラメータとしたマイクロギャップ放電のシミュレーションを実施する。最終的にマイクロギャップ放電の物理モデルを考案し、微小ギャップを有するデバイスにおける新たな絶縁設計指針を提唱する。28年度が最終年度であるため、記入しない。電力機器工学28年度が最終年度であるため、記入しない。
高機能性金属錯体ホスト化合物の創製と分析化学的展開

イオン種に対する新しいホスト分子として,2,3-ピリジンジオラートを架橋配位子とするアレーンルテニウムの大環状三核錯体や1,1,1-トリス(N-サリチリデンアミノメチル)エタン誘導体の単核錯体のような金属錯体を合成し,イオンに対するそれらの認識能力及び分析化学的応用性について検討した。また,イオンの抽出溶媒及び錯体型ホスト分子の希釈剤として,疎水性イオン液体に注目し,その特性を詳しく調べた。(1)アルキルベンゼン類をπ配位子,2,3-ピリジンジオラート(pyO_2^<2->)を架橋配位子とする一連の環状Ru三核錯体[(alkylbenzene)Ru(pyO_2)]_3を合成した。これらの錯体(L)を溶かしたジクロロメタン溶液によって水中のアルカリ金属ピクリン酸塩(MA:M=Li^+,Na^+;A^-=ピクラートイオン)の抽出を行った。抽出速度は一般に遅く,平衡基到達までに24h以上を要するものもあった。平衡解析の結果,アルカリ金属イオンはMLAの三元体として抽出されることが示された。また,いずれの錯体もLi^+に対して高い的も了選択性を示し,[(1,3,5-トリメチルベンゼン)Ru(pyO_2)]_3ではLi/Na間の分離係数が1.7×10^3であった。これは,従来のリチウム選択性クラウエーテルを大きく凌ぐ選択性である。錯体の立体構造・電子構造をDFT計算によって評価し,π配位子のアルキル基による立体効果が,高いLi^+選択性に寄与していることを明らかにした。(1)上記錯体のπ配位子に配位性官能基(メトキシ基)を導入した新規錯体を合成した。これらの錯体はアルカリ金属塩をMLA及びML_2Aの化学形で有機溶媒に抽出し,[(アルキルベンゼン)Ru(pyO_2)]_3類よりも速以抽出速度,高い抽出能,高い抽出選択性を示すことが明らかになった。また,[(3,5-ジメチルアニール)Ru(pyO_2)]_3のジクロロメタン溶液を用いて海水からのLi^+の抽出を検討した。その結果,1回の抽出と,水による1回の有機相洗浄によって,海水中のLi^+のみを有機相へ効果的に分離できることが実証された。(1)イオン認識能を有する多核金属錯体の創製:当初計画していた大環状ホウ素多核錯体は,生成した錯体が水と反応し易く不安定であったため,イオノホアとしての研究は困難であると結論付けられた。次に,サリチルヒドロキサム酸を架橋配位子とする鉄(III)の大環状多核錯体の合成を試みたところ,比較的安定な四核及び五核の錯体が混合物として得られた。これらの錯体はアルカリ金属イオンに対して明確な抽出能を示したが,錯体が混合物であるため選択性の評価には至らなかった。(2)イオン認識能を持つ単核金属錯体の創製:三脚型の三価六座配位子である1,1,1-トリス[(サリチリデンアミノ)メチル]エタン及びそのメトキシ置換誘導体1,1,1-トリス[(3-メトキシサリチリデンアミノ)メチル]エタンを合成し,さらにこれらの配位子と三価金属(CoIII及びAlIII)との中性錯体を得た。これらの錯体は非常に安定であり,またそのジクロロメタン溶液をアルカリ金属塩の水溶液と振り混ぜた結果,アルカリ金属イオンがLi+<Na+<K+〓Rb+〓Cs+の序列で抽出されることが見いだされた。特に,メトキシ誘導体の抽出能と抽出選択能は,ジベンゾ-24-クラウン-8に匹敵するレベルであった。これより,このタイプの錯体がホスト化合物として機能することが確認された。(3)錯体可溶溶媒としてのイオン液体の研究:いくつかの金属錯体は通常の疎水性溶媒に溶け難く,このことが錯体型ホスト化合物をイオノホアとして応用する際の課題となっていた。そこで,イオン液体を溶媒に用いることを考えた。平成23年度は基礎検討として,中性分子(芳香族化合物)及びイオン(有機イオン,レアメタル等金属イオン)に対するイオン液体自身の抽出能力を評価した。(1)アニソールをアレーン配位子,2,3-ピリジンジオール(py(OH)2)を架橋配位子とする環状有機金属化合物[{Ru(anisole)(pyO2)}3](1)と,1に類似の立体構造を有する環状有機化合物オキサカリックス[3]アレーンメチルエーテル(2)を合成した。これらの環状化合物を用いて水からジクロロメタンへのアルカリ金属ピクリン酸塩の抽出を行い,抽出平衡定数を決定し,抽出能力と選択性について相互に比較した。その結果,1はリチウムイオンに,2はセシウムイオンに対して最も高い抽出能力を持つことが示され,1と2で抽出選択性が全く異なることが明らかになった。

分子軌道法を用いた立体構造・電子構造に関する考察によって,これらの化合物の選択性の違いは,空孔の大きさと構造の柔軟性の違いに帰着された。(2)三脚型配位子である1,1,1-トリス(サリチリデンアミノメチル)エタンのコバルト(III)錯体を合成し,この錯体を用いて水からジクロロメタンへのアミノ酸メチルエステルピクリン酸塩の抽出を行った。その結果,種々のアミノ酸メチルエステルのプロトン付加体が,錯体及びピクリン酸イオンとの三元体として抽出されることが示された。また,同錯体は,アルカリ金属イオンよりもアミノ酸メチルエステルのプロトン付加体に対して高い抽出能力を持つことが明らかになった。(3)金属錯体をよく溶かすイオン液体を探索する過程で,塩酸溶液中の金イオン(テトラクロロ金(III)酸イオン)やガリウムイオン(テトラクロロガリウム(III)酸イオン)に対して高い抽出能力を持つイオン液体が見い出された。このイオン液体を用いて,金やガリウムの抽出分離を検討し,良好な結果を得た。平成23年度に合成を計画していた錯体型ホスト化合物のうち,一部の多核錯体については,安定性や純度の問題によりイオノホアとしての研究を断念した。一方単核錯体では,イオノホアとして有望なものが見いだされた。また,錯体を溶かす媒体(溶媒)として新たにイオン液体に注目した結果,通常の溶媒には溶けにくい錯体を可溶化する可能性が見いだされ,錯体型ホスト化合物の分析化学的応用の可能性が広がった。24年度が最終年度であるため、記入しない。錯体型ホスト化合物としては,この2年間の研究で化学的安定性やイオン認識能力が確認された(アレーン)ルテニウム三核錯体と1,1,1一トリス[(サリチリデンアミノ)メチル]エタン誘導体錯体に絞り,これらをイオン液体等の種々の疎水性媒体に溶かしてイオノホアとしての機能を評価することによって,分析化学的有用性を確かめる。ゲストとしては,金属イオンのほかに,アミノ酸エステル等の有機イオンも検討する。
血管位置自動追尾手法を用いた超音波血流計測装置の試作

運動中は筋肉の収縮・弛緩作用によって血管位置が動くため、1.超音波ドップラービームの照射位置、あるいは熱希釈法に用いる熱電対センサーが対象血管からずれやすい、2.血管の断面積や形状を正確に測ることは難しいことが指摘されてきた。今回の研究では、血管位置計測用超音波で運動に伴う血管位置の移動と血管断面積を自動検出し、検出された対象血管内部だけに超音波を限定的に照射して、血流量を定量する方法に着目した。この方法によって血管外組織への超音波照射を無くすことが可能となり、市販の超音波ドップラー装置では不可能であった、動きが激しい運動中の筋肉血流量計測という課題をブレークスルーできる。本研究では血管位置自動追尾手法を用いて、動的な運動における超音波血流測定装置を開発した。ソフト設計:血管位置と血管断面積の画像をパターン認識できるソフト、および受信信号を血流速度成分に変換する処理ソフト(高速フーリエ変換)を設計した。装置の組立・評価・実証実験:製作したプローブと低ノイズ超音波送受信回路、処理ソフトを結合し、動作確認を行った。最後に、上腕動脈の表面に超音波プローブを取り付けて掌握運動中の筋血流計測を試み、血管位置の自動検出と追尾、および血流量を定量することが可能かどうかを検証した。結果として、安静状態における血管位置と血管断面積を正確に認識することによって、運動に伴う血管位置の移動と血管断面積の変化を自動的に検出できた。そして、検出された対象血管内部だけに超音波を限定的に照射して、血流量を定量することに成功した。運動中は筋肉の収縮・弛緩作用によって血管位置が動くため、1)超音波ドップラービームの照射位置、あるいは熱希釈法に用いる熱電対センサーが対象血管からずれやすい、2)血管の断面積や形状を正確に測ることは難しいことが指摘されてきた。2つの超音波を使い、まず、第1の超音波を発するトランスデューサを列状に配したプローブから、均一な超音波を血管に向けて幅広く照射した。プローブに受信される反射信号は、血管の有無を反映したものとなり、血管の位置と幅が測定された(受信信号の時間的変化は血管の深さと断面積を表す)。次に、この位置検出結果を基にして、第2の超音波を照射するトランスデューサの位置を切り替えることによって、照射する超音波を血管の幅内に限定した。さらに受信された反射信号を血管の深さと断面積に応じた時間変化を基に抽出することによって、血管内からの反射だけを取り出すことができた。リニアアレイ型プローブの設計と製作:血管位置検出用と血流速度計測用のトランスデューサ列を1つのプローブに組み込んだリニアアレイ型プローブを試作した。低ノイズ超音波送受信回路の設計・製作:CADシステムを用いて、測定原理に基づいた処理を可能とするアナログ・デジタル混在型の送受信回路を設計した。また、高周波回路技術やノイズ対策技術などを使って、回路のS/N比の向上に努めた。
ＥＣＲスパッタ法より形成したＨｆＯＮ薄膜の３次元ゲートデバイス応用

高性能、低消費電力CMOS-LSIにおいて、MOSFETの駆動電流は重要な要素である。ITRSで要求されているMOSFET駆動電力とEOTの年推移では、2020年からは3次元ゲートデバイスにおいても0.6nm未満のEOTが要求されている。絶縁膜としてSiO_2の薄膜化には直接リーク電流の増大などの問題があり、high-k材料の3次元構造上への形成が必要とされている。High-k材料の形成方法としてCVD法はプリカーサー成分の薄膜中への残留により薄膜化に懸念があるため、本研究では高密度で低ダメージなプラズマにより物理蒸着が可能なECRスパッタ法を用いて堆積を行い、3次元構造上にデバイス応用が可能である良質な薄膜およびゲートスタック構造を形成する条件を見出すことを目的とする。まず、ECRスパッタ法により大気暴露することなくin-situでHfN/HfSiONゲートスタック構造を形成することで、ex-situでHfN電極を形成した場合と比較してEOTが0.56nmから0.5nmまで薄膜化すると同時にD_<it>およびリーク電流が改善されることが分かり、in-situプロセスによってコンタミの混入を抑制したことでゲート電極と絶縁膜界面の界面特性を向上したことが分かった。さらに、3次元構造MOSFETの基礎実験として側壁部の面方位として有望なp-Si(110)面上での評価を行った。p-Si(100)面上でのEOTはp-si(100)面の場合と比較して0.05nm程度厚膜化していることが分かり、p-si(110)面上に形成したC'Oのラフネスが大きいためIL層が厚く形成されるとともに、Si(110)面上における面密度がsi(100)面よりも大きいことから、HfON形成前に成長させたC'O膜厚が厚くなるためILの膜厚が増加したことが分かった。次に、3次元構造上に形成したHfSiON絶縁膜、およびHfN電極の段差被覆性を確認するため、堆積中の成膜室内圧力とプラズマ処理中の成膜室内圧力を変更して形成した薄膜の電気特性とTEM像から評価した。HfN(5nm)堆積時の成膜室内圧力を0.15Paから0.19Paへ増加させて限定的ではあるものの平均自由工程を7cmから5cmに短くすることにより側壁部膜厚を改善でき、電気特性を向上したことを明らかにした。絶縁膜としてSiO2の薄膜化には直接リーク電流の増大などの問題があり、high-k材料の3次元構造上への形成が必要とされている。まず、p-si(100)平面上に形成したHfsioN薄膜のEOT低減を目的とし、ECRスパッタ法により大気暴露することなくin-situで形成することで、コンタミの影響を抑制して形成したHfN/HfSiONゲートスタック構造において、熱処理条件を検討することで積層構造内での原子の相互拡散を抑制し、界面の特性を向上すると同時に、EOT=0.5nmを実現した。また、3次元構造上に形成したHfN/HfSioN積層構造において、ITRSで2020年の要求値であるEOT=0.6mmを下回る0.53mmを実現した。更に、上記のゲートスタック構造の形成条件に関する検討に基づいて、2次元上でMISFETを作製し、移動度の評価を行った。MIS構造と同様、熱処理温度を検討することで界面の特性を改善し、結果クーロン散乱による低電界側での移動度の劣化を改善できることを明らかにした。

p-Si(100)面上でのEOTはp-si(100)面の場合と比較して0.05nm程度厚膜化していることが分かり、p-si(110)面上に形成したC'Oのラフネスが大きいためIL層が厚く形成されるとともに、Si(110)面上における面密度がsi(100)面よりも大きいことから、HfON形成前に成長させたC'O膜厚が厚くなるためILの膜厚が増加したことが分かった。次に、3次元構造上に形成したHfSiON絶縁膜、およびHfN電極の段差被覆性を確認するため、堆積中の成膜室内圧力とプラズマ処理中の成膜室内圧力を変更して形成した薄膜の電気特性とTEM像から評価した。HfN(5nm)堆積時の成膜室内圧力を0.15Paから0.19Paへ増加させて限定的ではあるものの平均自由工程を7cmから5cmに短くすることにより側壁部膜厚を改善でき、電気特性を向上したことを明らかにした。
循環型社会形成と農業・農村の役割に関する国際比較研究

当研究においては、以下の結果が得られた。(1)循環型社会形成における農業・農村の役割はきわめて大きいが、そのためには当の農業が循環的なものでなければならない。農業の近代化(化学化と機械化)は食料の大量生産・大量消費を可能としたが、農業がもっていた自然循環は分断された。かつての資源循環的な農業を現代にあわせて再構築する必要がある。そこにこそ動植物の生命活動を基礎とする農業が果たすべき役割があろう。(2)農業の近代化の端的な例が家畜糞尿処理問題である。家畜使用密度が高いオランダやベルギーでは過剰な糞尿による環境負荷の増大を抑えるために、家畜使用頭数の削減が求められている。日本においてもあらためて耕畜連携が課題となろう。(3)これは大量の飼料を輸入に依存している日本の畜産に対する警鐘ともなりえる。日本という単位で考えれば、資源を国外から輸入し、国内で消費し、国内に廃棄しているに等しく、正常な物質循環からは程遠いからである。(4)現代にあわせた資源循環の試みとして、堆肥化センターなどによる再資源化事業が各地でなされている。しかし収益性を向上させるための多大の努力にもかかわらず、ほとんどの経営は赤字である。経済的にみれば成り立ちがたいのが現状である。デンマーク等でのバイオマスプラントはエネルギー政策の面から政府の支援を受けている。(5)循環型社会は狭域の循環と広域の循環が複雑にからみあいながら重層している。循環の単位が多層的なのである。たとえば、農業・農村という狭域の循環と、都市と農村をつなぐ広域の循環があるが、両者の関連は必ずしも分明となっていない。(6)地域の循環システムを支えるためには、住民の参加が不可欠である。生ごみの堆肥化事業を支えているのは、生ごみの分別により多くかかわる主婦層である。このように地域循環システムは地域社会のあり方と密接に関連する。(7)世界的にみれば、先進国と途上国の相違が大きい。環境先進国である北欧やドイツなどでは環境問題の解決を循環型社会に求めているが、途上国では貧困問題の解決なしには環境問題の抜本的解決は困難である。(1)海外調査については、デンマーク、ドイツ、ベルギーを取り上げて実施した。デンマーク、ドイツはクリーンエネルギー、再生可能なエネルギーの開発に力が注がれ、その一環として家畜糞尿や生ゴミ等の有機性廃棄物の資源化、バイオガス生産の取り組みが進んでいるところで、そうしたバイオガスプラントによる資源リサイクル、発電等の取り組みの実態、それを支えている政策や経済的条件等について関係機関や農業者、研究者から聞き取り調査、資料収集を行った。ベルギーはN、P等についてのEU理事会指令とも関連して家畜糞尿の投入、過剰施肥が問題となっているところであるが、そうした畜産の糞尿問題とそれに対する対策を中心にして関係機関や研究者からの聞き取り、資料収集を行った。(2)国内調査では、家庭生ゴミ、家畜糞尿の堆肥化を軸に農家と消費者をつなぐ地域循環システムの構築と環境保全型農業の育成とをつなげる取り組みを進めている事例として、一つはそれを市民主導で進めている山形県長井市の「レインボープラン」の取り組み、もう一つは行政主導でそれを進め、全町的な広がりをもって展開している宮崎県綾町の取り組みについて、行政の担当者、農業者、消費者からそれぞれ聞き取り調査、資料収集を行った。

(3)「循環型社会形成」研究会を開催し(6回)、循環型社会についての研究レビュー、当該課題についての研究課題と論点の整理、有機性廃棄物の資源化に対する取り組みの全国動向について検討(外部の専門家による報告討論)、海外調査、国内調査結果の検討等を行った。なお、調査結果については最終年度のとりまとめの他に中間的な取りまとめも随時考えていきたい。1「循環型社会形成研究会」の開催今年度は下記のような実態調査のための準備を兼ねた研究会、これまでの調査研究結果の中間的検討のための研究会を実施した。(1)BMW技術運動の歴史と現状(6/26)BM技術協会秋田忠彦(2)オランダにおける家畜糞尿政策の展開(10/3)法政大学西沢栄一郎(3)農業における有機性資源の循環的利用の現状と課題(12/11)農林水産政策研究所合田素行(4)イギリス有機農業と共通農業政策(2/10)東京経済大学福士正博2国内での取り組みに関する調査研究循環型社会形成をめぐる諸問題が純粋、鮮明に現れると考えられる離島での取り組みの検討のため、東京都八丈島の事例を取り上げ、資源の循環的利用の現状と問題点に関する実態調査を共同で行った(04年1月)。この他、秋田県JA鹿角におけるBMW技術を活用した家畜糞尿等の地域資源の循環的利用の取り組み等の実態調査を個別に行った。3海外での取り組みに関する調査研究農業における資源の循環的利用の取り組みの一環として近年ヨーロッパで発展が目覚しい有機農業とそれに対する政策的支援の取り組みを取り上げ、イギリスにおける有機農業に取り組む農場の実態調査を行った(04年2月)。関連してイギリスおよびフランスの酪農経営調査(03年6月)やイタリアの実態調査(04年3月)、オランダにおける畜産糞尿対策の調査(04年2月)を行った。合宿研究会を開催し(3/93/11)、以上のような今年度の調査研究結果の総括的検討と次年度の研究計画の検討を行った。本年度は平成14年度から始まる3年間の研究の最終年度に当たり、これまでの実態調査の取りまとめと論点の整理を行った。そもそも本研究の趣旨は、循環型社会の形成において、農業・農村を積極的に位置づける点にある。従来の議論は、主に都市生活や工業生産から生じる大量廃棄物問題に焦点をあててきた。しかしそれでは不十分で、農村・農業を組み込んだ循環型社会の形成が求められる。それは、(1)農村・農業における廃棄物問題ばかりでなく、(2)都市農村の相互補完システムの構築が、きわめて重要な焦点になるからである。このため本研究は以下のように整理し、取りまとめた。(1)国内の実態調査報告としては、農村地域における循環型社会形成の取り組み(山形県長井市のレインボープラン)、離島における循環型社会形成の諸問題(東京都八丈島の事例)、有機農業と地域資源循環(宮崎県綾町の自然生態系農業)、食品工業の有機性廃棄物の循環的利用(九州の酒造業の事例)、を取り上げた。
分子ナノシステムの組織的動態解明を目指す超多価プローブの開発

本研究において有機合成的に可能であり、できる限り多くの電荷を備えたプローブを開発することを第一の目的とし、これを標的分子に導入し、イオン化する手法を確立した。これにより、コールドスプレーを始めとする極めてソフトなイオン化を用いて高質量タンパク質などの構造、及びこれらと種々の低分子薬物との溶液での相互作用を解析することが可能となる。本研究を進めたことにより、電荷を積極的に被験分子に付与し、ソフトな条件でイオン化を行う多価イオンプローブの有用性が明らかとなった。また15Nラベル化プローブの導入は、単に構造解析効率の改善を果すにとどまらず、同位体効果を活用するイオンピーク比の測定によるトレース実験にも応用可能であった。また、このプローブは生体分子のみならず、ソフトな条件でイオン化困難な炭素クラスター類にも適用できる。さらに金属としてガドリニウムを用いればMRIの増感剤としても利用できる可能性力がある。本手法では複数の電荷をプローブにより生体高分子等に電荷を付与するため、質量分析の際、低質量領域に多価イオンを検出することができる。。当該プローブは1.charged site、2.linker、3.anchoring siteの3つの部分から構成され、1では、配位子の性質及び用いる金属、2では配位子と標的化合物を繋ぐ鎖の長さ、そして3では標的化合物と反応する最適活性化基について、標的分子に合わせて検討した。その結果,本研究において生体分子用多価イオンプローブの開発に成功した。さらに,この手法をイオン化が難しいとされる無置換のフラーレンやナノチューブおよびナノホーン等各種炭素クラスターに適用し、これらの簡便な多価プローブによるイオン化法を確立した。すなわち、本プローブを構成するanchoring siteとしてsarcosineやethyl malonateを用い、フラーレン類に容易に導入する手法を確立した。また、プローブ本体を導入後、pybox-Laで錯体を形成し、さらにこのリガンドの2つの窒素を^<15>Nでラベルすることにより、構造決定や各種トレース実験に用いることを可能とした。ペプチドや核酸等の生体高分子の質量分析は近年長足の進歩を呈しているが、複雑で分子量の大きなタンパク質のイオン化は依然として困難な場合が多い。本研究で開発している質量分析用多価イオン化プローブは、これらのイオン化に役立つ。本年度において、プローブの有機合成上の問題点を解決し、各種生体高分子化合物へのプローブ導入及び多価イオン化が可能となった。現在までに合成された各種プローブを用いてアミノ酸やペプチドの多価イオン化を行った。ペプチドとして数残基のポリペプチドからはじめて、当該プローブが1-3個導入された6価程度のイオンを容易に得られることがわかった。現在さらに、何価まで電荷を増やせるのかを検討中である。価数を増大することにより質量電荷比(m/z)の定義から、高分子を低分子領域で検出できるようになることから、利用価値が高い。さらに、当該プローブに同位体標識能を持たせるため、安定同位体をcharged siteに導入した。配位子であるpyboxのoxazoline環はアミノ酸由来のため、^<15>Nのアミノ酸を用いることで容易に導入できることがわかっている。現段階で一部の多価プローブへの導入に成功している。現在、合成された全てのプローブに同位体標識能を持たせるよう検討中である。また、金属によるシフト効果を持たせるため、La以外の金属の導入について検討した結果、数種類のlantanideの導入のめどが立った。特にTbを導入するとリガンド構造に特有の蛍光を発することを見出し、現在有機ELへの応用も視野に検討中である。。

また、プローブ本体を導入後、pybox-Laで錯体を形成し、さらにこのリガンドの2つの窒素を^<15>Nでラベルすることにより、構造決定や各種トレース実験に用いることを可能とした。
わが国国債流通市場の分析

昭和53年第2・4半期から59年第1・4半期までの都市銀行,地方銀行,信託銀行・長期信用銀行,相互銀行,信用金庫,農林系統金融機関,生命保険会社を対象とし、それらの国債・コール・手形・貸出しの3金融資産の保有行動を分析した。得られた主要な結果は次のとおりである。1. 3資産の市場の構造分析によれば、4半期を単位期間とすると、国債とコール・手形の各市場は均衡にあるのに対し、貸出し市場は業態別の6つの部分市場全てにおいて不均衡にある、と判定された。このことは、貸出し金利として名自金利を用いても実効金利を用いても同様である。2.貸出し市場における超過供給が他資産の保有に与える影響、すなわち漏出効果(spill-cver effect)は、国債の場合、生命保険会社においてのみ見られるのに対し、コール・手形については、相互銀行・信用金庫を除き、おおむね見られる。3. 3資産の保有関数の分析によれば、多くの業態において、国債とコール・手形は貸出しのバッファーとして保有されている。3資産の保有に対する各レートの影響を所望保有額に対するそれで見ると、全般に価格メカニズムに従う行動をとっているとの結果は得られない。なお、国債と貸出しの保有についてはその結果の一部を説明しうる。4.得られた資産保有関数と市場均衡条件から、国債利回りとコール・手形レートの推定値が求められたが、一部のケースを除き、現実値の動きをある程度説明している。
肝不全の診断と治療のための血中ケトン体比高感度連続自動分析装置の試作研究

我々は血中ケトン体比(アセト酢酸13-ヒドロキシ酪酸)の測定が肝の病態とそれに伴う全身の代謝失調の経時的把握を可能にせしめ、さらに治療法の選択,予後の判定に必須不可欠の臨床検査であることを明確にしてきた。そして今回、その実用化を目標として測定キットの改良及びその簡易検査専用機の試作をした。ヘパリン加血漿を過塩素酸で除蛋白した上清を過塩素酸イオンを除去することなしに補酵素を含有する緩衝液で一度に至適PHとし、高精製した3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素(比活性600/mg以上,共存リンゴ酸脱水素酵素活性0.3%以下)により酵素反応させる測定法を確立しキット化した。このキットは、除蛋白液,補酵素試薬とその溶解液(緩衝液)及び酵素試液からにり測定操作は除蛋白工程,検体ブランク測定工程,酵素反応工程の3工程と簡便である。性能面での従来問題とされていた測定時の吸光度ベースラインの変化は高精製した酵素の使用とPH緩衝能力のアップにより解消され、低濃度領域での再現性もCV値で約3%と飛躍的に向上し、さらには数μmol/lの濃度差も識別可能となった。従来法との相関はγ=0.98以上と良好であった。又同時に本測定キットに対応し、小型ながらインキュベータ,プリンタ,タイマーをも装備し、かつ反応容器兼セルの専用ペアーセルを使用することにより検体毎にアセト酢酸,3-ヒドロキシ酪酸濃度及びケトン体比を自動的に演算しプリントアウトできる半自動専用機を試作した。この専用機によれば従来の分光々度計法に比べ簡便迅速かつ精度良く(CV値で約1/2)ケトン体化を求めることができた。
ペプチドタグを利用した光合成関連タンパク質の集合体形成と機能解析

生物が行なう光合成反応では、光エネルギーを利用して電子を流す(電流を発生させる)コアアンテナー反応中心膜タンパク質(LH1-RC)と、LH1-RCが利用できない短い波長の光エネルギーを集め、LH1-RCの使えるエネルギーレベルに下げてLH1-RCへ伝達する周辺アンテナ膜タンパク質(LH2)が、隣接し協同的にはたらくことで、広い波長域での光エネルギー電流変換を実現している。本研究では、LH1-RCとLH2をペプチドタグにより人為的に基板上に集積化(固定化)させた。電気化学計測で光照射時と非照射時で電流値に差がみられかつ、LH1由来の吸収帯の光によって電流が誘起されることが明らかになった。生物の行なう光合成反応では、光エネルギーで電荷分離反応を行なうコアアンテナー反応中心膜タンパク質(LH1-RC)と、LH1-RCが反応に使えない短波長域の光エネルギーを集め、LH1-RCの使えるエネルギーレベルに下げてLH1-RCへ伝達する周辺アンテナ膜タンパク質(LH2)が隣接し協同的にはたらくことで、幅広い波長域での光エネルギー変換を実現している。本研究では、LH1-RCとLH2を人為的に集合化させ、その集合体の物性評価から得られる知見をもとに、生体高分子を用いた光エネルギー変換素子の構築を目指す。平成25年度では、光合成細菌Rhodobacter sphaeroidesの遺伝子改変を加え、LH1, LH2の変異株を作成した。作成した変異株は、LH1-αのN末端、C末端、LH2-αのC末端、LH2-βのN末側にそれぞれヒスチジンタグを導入した。また、LH2-αのC末端、LH2-βのN末側にそれぞれシステインを導入した。変異を加えたLH1, LH2を発現する光合成細菌を培養し、変異LH1-RC, LH2を単離、精製した。ヒスチジンタグの導入したLH2, LH1-RCに関しては、ニッケルアフィニティークロマトグラフィーで精製を行なった。システインを導入したLH2に関しては、従来の精製法で用いる陰イオン交換クロマトグラフィーで精製した。ヒスチジンタグの導入されたLH1-RC, LH2をそれぞれDithiobis(C2-NiNTA)で表面修飾した透明ガラス電極(ITO電極)に固定化した。電極上のLH1-RC, LH2と水溶液中のLH1-RC、LH2の吸収スペクトルは、良く一致し電極上でLH1-RC, LH2は変性していないことが明らかになった。また、ITO電極上に固定化したLH1-RCにLH1-RCの最大吸収波長を照射することにより、引き起こされる電子の流れを計測した。本研究では、光合成生物からLH1-RCとLH2をそれぞれ単離し、その物性評価から得られる知見をもとに、生体高分子を用いた光エネルギー変換素子の構築を目指す。平成26年度では、紅色光合成細菌Rba.sphaeroidesのLH1, LH2の遺伝子に改変を加え、変異株を作製した。作製した変異株は、LH1-αのN末端、C末端、LH2-αのC末端、LH2-βのN末側にそれぞれヒスチジンタグを導入した。ヒスチジンタグの導入されたLH1-RC, LH2をそれぞれDithiobis(C2-NiNTA)で表面修飾したITO電極、金電極に固定化した。また、電極上に固定化したLH1-RCにLH1-RCの最大吸収波長を照射することにより、引き起こされる電子の流れを計測した。観測された電子の流れは、ヒスチジンタグにより分子配向されたLH1-RCの分子配向と一致したため、ヒスチジンタグによりLH1-RCの分子配向が制御可能であることを明らかにした。平成25-26年度では、紅色光合成細菌Rba.sphaeroidesのLH1, LH2の遺伝子に改変を加え、変異株を作製した。ヒスチジンタグの導入されたLH1-RC, LH2をそれぞれDithiobis(C2-NiNTA)で表面修飾した金電極に固定化した。電極上のLH1-

RC, LH2と水溶液中の吸収スペクトルは、良く一致し電極上でLH1-RC, LH2は変性していないことが明らかになった。また、電極上に固定化したLH1-RCにLH1-RCの最大吸収波長を照射することにより、引き起こされる電子の流れを計測した。観測された電子の流れは、ヒスチジンタグにより分子配向されたLH1-RCの分子配向と一致したため、ヒスチジンタグによりLH1-RCの分子配向が制御可能であることを明らかにした。平成27年度では、膜タンパク質の基板上への固定化量を明らかにするため、金をコートした水晶発振子上へのLH1-RCの固定化を進めた。LH1-RCの固定化量を求めたところ、単分子レベルで吸着している量とよく一致し、吸収スペクトルから求められる吸着量とほぼ一致した結果が得られた。生物が行なう光合成反応では、光エネルギーを利用して電子を流す(電流を発生させる)コアアンテナー反応中心膜タンパク質(LH1-RC)と、LH1-RCが利用できない短い波長の光エネルギーを集め、LH1-RCの使えるエネルギーレベルに下げてLH1-RCへ伝達する周辺アンテナ膜タンパク質(LH2)が、隣接し協同的にはたらくことで、広い波長域での光エネルギー電流変換を実現している。本研究では、LH1-RCとLH2をペプチドタグにより人為的に基板上に集積化(固定化)させた。電気化学計測で光照射時と非照射時で電流値に差がみられかつ、LH1由来の吸収帯の光によって電流が誘起されることが明らかになった。ヒスチジンタグを導入したLH1-RC, LH2を基板上に固定化、光電流計測により配向性を確認する段階まで進んでいるので、今後のLH1-RC,LH2の同一基板上への固定化(共存系)を進める足掛かりをつかんでいるため、しかしながら、システインを導入したLH2に関して、基板上への固定化配向制御の確認ができていないため、また、LH1-RC, LH2を隣接させるペプチドタグの導入研究がすすめられず研究はやや遅れている。生体関連化学平成26年度LH1-RCの光電流計測による配向性を確認する作業を更に進め、LH2と同一基板上に固定化し、共存させる段階まで進める。また、平成25年度で実施して明らかになった光合成細菌のLH1, LH2の生合成許容範囲を参考に、LH1, LH2を隣接させるペプチドタグ(変異アミノ酸)を導入する。LH1, LH2タンパク質のN末、C末にそれぞれ変異を加えたLH1, LH2を発現する光合成細菌を調製した。変異の導入位置によっては、光合成細菌に発現されないアミノ酸配列もあったので、光合成細菌のLH1, LH2の生合成許容範囲をつかめたのは、今後の変異株作製作業を行なうために重要な点であった。また、ヒスチジンタグを導入したLH1-RC, LH2を基板上に固定化する段階まで進んでいるので、今後のLH1-RC,LH2の同一基板上への固定化(共存系)を進める足掛かりをつかんでいるので、研究は順調に進展している。光合成関連タンパク質に導入するペプチドタグを金へ選択的に吸着するペプチドタグへ変更し研究を進めたので、光合成関連タンパク質を基板上へ固定化する段階まで進まなかった。そのため、原子官職顕微鏡を利用した実験・評価まで至らず、実験に使用する消耗品を購入しなかったため、未使用金額が発生した。
空間探索における海馬とワーキングメモリの相互作用の回路モデル

マウスが意思決定を行うためにTジャンクションに近づくと、嗅内野皮質(EC)3層にシータ波のコヒーレンスの緩やかな増大が見られる。EC(EC2/3層+EC5層)と海馬CA1の情報連絡を再現する局所回路モデルを構築し、行動依存のシータ波の変化の再現に成功した。このモデルの主な予言を列挙すると、1.ワーキングメモリの呼び出し時には、CA1の興奮性細胞と抑制性細胞にコリン作動性の活性化が起こる。2.ワーキングメモリ回路が一時記憶を保持する場合としていない場合とでは、シータ波に対するスパイク発火のECとCA1の位相が課題遂行中に動的に変化する。3.一時記憶の局所回路内での読み出しと移送に於いて、実験で示唆されたガンマ波の役割りは、シータ波のそれに比較すると重要ではない。ただしガンマ波の存在は、局所回路外部からの情報の読み出しを促進することがわかった。最終年度はこれらの予言の検証を山本、利根川らの実験グループからデータを入手して試みた(Yamamoto et al., Cell 2014)。ただ残念ながら実験データではCA1のスパイク数が不足しており、あらゆる方法を試みたものの、統計的に有意な結果を得ることは出来なかった。また年度初めに計画した、ガンマ波とシータ波の結合状態のモデルに依る再現は、実験データの解析に時間がかかったため思うように進捗しなかった。そこで現在、他のグループが公開している実験データにもあたり、理論の予言と実験的検証を統合する論文の作成に注力している。ただし科研費で雇用していたポスドクが大学に就職することが決まるなど、時間的制約が厳しいことを考慮し、不本意ではあるが回路モデルのみ発表することも考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。脳の領野間コミュニケーションのメカニズムの解明は、記憶のみならず、脳全体の機能の理解にとってもきわめて重要である。ワーキングメモリを必要とする空間ナビゲーション課題において、嗅内野皮質(EC)と海馬CA1領域で形成されるループ回路が、一時的記憶の読み出しにとって重要なことと、その過程には速いガンマ振動が関与することが、マウスの実験により示唆された。そこで海馬と大脳皮質間の情報伝達の機序を解明するために、興奮性細胞、PV抑制性細胞、SOM抑制性細胞によって構成されるECの局所回路モデル(EC2/3層+EC5層)を構築した。実験ではガンマ波の重要性が強調されたが、我々は意思決定地点に近づくにつれ、嗅内野(EC)3層で増大するシータ波のコヒーレンスがより重要なのではないかと考えた。構築したモデルはこの結果を再現することに成功した。モデルでは理論的仮定をいくつかおいたが、とくにワーキングメモリの呼び出し時に興奮性細胞と抑制性細胞にコリン作動性の活性化が起こることを仮定している。この仮定の妥当性を、文献等を調査してさらに検討し、自然な仮定であるという自信を得た。またモデルはシータ波に対するスパイク発火の位相が、ECとCA1では異なること、またそれらはPV抑制性細胞の活性化により、課題遂行中に動的に変化することを予言した。実験グループ(Yamamoto et al., Cell 2014)からデータを入手し、Hilbert変換を用いて位相情報を抽出し、この予言が正しいかを検証した。ある程度きれいに多細胞のスパイク発火が記録できたマウスは少ないが(5匹)、そのうちの2匹を調べたところ、一匹では予言がよく再現されていることがわかった。しかし他の一匹では肯定とも否定とも言えない結果が得られたため、モデルの予言の成否については、他の3匹の結果を得てから判断する状況にある。生物学的な神経回路モデルを構築するにあたっては、どうしても実験的にはわかっていないことについて仮定を置く必要がある。仮定の是非を直接的に実験で検証することが困難な場合、他の実験から得られる傍証やモデルの振る舞いの妥当性、実験結果と合致する振る舞いを示すパラメタ空間の広さなどで、総合的に判断する他ない。構築した回路モデルの振る舞いには、対象としている、あるいはそれ以外の実験結果と著しく齟齬するものはなく、比較的自然で信憑性があるものと判断できる。これはモデルの回路構造の複雑さを考えると、順調に結果が得られていると言って良いだろう。またモデルの予言の検証においては全頭の検証を済ませることはできなかったものの(これは緊急の対応を要する他の研究プロジェクトに集中したためである)、2匹中の1匹においてはかなりきれいに一致する結果を得た。別の一匹の結果も明確に仮説しないだけで、否定するものでもない。今後の検証結果にも期待がモデルのではないかと考えている。また現状のモデルでは説明できない実験結果も残るが、領野間連絡におけるシータ波活動の機能的役割については新規な結果や検証可能な予言もあるため、研究計画期間内で論文を投稿してアクセプトされる可能性もある。これらの状況を踏まえると、総合的には概ね順調であると言って良いと考える。あるいは実験の報告ではシータ波の機能についてはあまり注意が払われなかった点を考慮すると、モデルは予想外の結果をもたらしたと言うことができる。

このモデルの主な予言を列挙すると、1.ワーキングメモリの呼び出し時には、CA1の興奮性細胞と抑制性細胞にコリン作動性の活性化が起こる。2.ワーキングメモリ回路が一時記憶を保持する場合としていない場合とでは、シータ波に対するスパイク発火のECとCA1の位相が課題遂行中に動的に変化する。3.一時記憶の局所回路内での読み出しと移送に於いて、実験で示唆されたガンマ波の役割りは、シータ波のそれに比較すると重要ではない。ただしガンマ波の存在は、局所回路外部からの情報の読み出しを促進することがわかった。最終年度はこれらの予言の検証を山本、利根川らの実験グループからデータを入手して試みた(Yamamoto et al., Cell 2014)。ただ残念ながら実験データではCA1のスパイク数が不足しており、あらゆる方法を試みたものの、統計的に有意な結果を得ることは出来なかった。また年度初めに計画した、ガンマ波とシータ波の結合状態のモデルに依る再現は、実験データの解析に時間がかかったため思うように進捗しなかった。そこで現在、他のグループが公開している実験データにもあたり、理論の予言と実験的検証を統合する論文の作成に注力している。ただし科研費で雇用していたポスドクが大学に就職することが決まるなど、時間的制約が厳しいことを考慮し、不本意ではあるが回路モデルのみ発表することも考えている。本年度は更なる実験のデータ解析と回路モデルの改良を行う。まずシータ波に対するスパイク発火の位相がECとCA1では異なり、しかもそれらの位相が課題遂行中に動的に変化するというモデルの予言を、残る3匹のマウスの実験データを用いて、さらに検証する。この検証の結果はモデルの信憑性に対する実験的サポートを与えるため、細心の注意を払い慎重に行う。万が一過半数の動物で仮説を支持する結果が得られなかった場合には、モデルを用いてこの予言が成立していなくても、EC-CA1間の連絡が可能になるような状況が存在しているかを調べる。あるいはそもそもシータ波が存在することで得られる機能的利点は何なのかも検討する。過去の実験結果に照らして有望な仮説は、CA1錐体細胞においてシータ波が樹状突起から細胞体に信号を効率的に伝えるために必要であるというものである。この仮説に沿ってモデルの検証を進める。またワーキングメモリ課題のサンプル試行からテスト試行に移る数十秒の間、ECとCA1間のシータ波活動のコヒーレンスが下がるという実験事実がある。これによってワーキングメモリは阻害されないが、現状の回路モデルでは現象を説明できないため、神経調節因子の効果などを取り入れることで、再現を試みる。この現象を再現するメカニズムの解明は、領野間連絡におけるシータ波活動の役割の理解にヒントを与える可能性がある。ここまでで研究成果を一旦まとめ、論文発表を行うことを目指す。次に、現状のモデルはSOM+抑制性細胞とPV+抑制性細胞を回路に取り込んでいるにも拘らず、ガンマ波とシータ波の結合状態を再現することができない。具体的にはガンマ波活動をうまく再現できていない。この点を改善するためにモデルを改良し、ガンマ波活動が領野間連絡に果たす役割について、何らかの仮説を立てる。また時間が許せば、仮説を実験データで検証することも可能かもしれない。
公共施設再編における市民合意形成手法の開発

本研究は、自治体と市民との連携にもとづく公共施設再編の方法を開発することを主眼として、使い手である市民が知恵を出し合うことで、地域の実状に合致し、かつ市民の交流を促進するような公共施設再編のための市民合意形成手法を開発した。実際に公共施設の再編を検討している自治体・市民と連携して社会実験を繰り返し行い、また先駆的な取り組みを行っている国内外の自治体や市民の取り組みを調査することで、1公共施設再編デザインゲームの開発、2公共施設再編のための市民・自治体連携方法の確立、3市民合意形成のための情報発信方法の確立、4地方自治体の公共施設再編に向けた取り組みの把握、から市民合意形成の手法を開発した。本研究は、自治体と市民との連携に基づく公共施設再編の方法を開発することを主眼とし、使い手である市民が知恵を出し行動することで地域の実情に合致する公共施設の再編が進むことを目指して、公共施設再編における市民の合意形成手法を開発することを目的としている。研究方法は、実際に公共施設の再編を検討している自治体・市民と連携して社会実験を繰り返し行うことで、市民合意形成の手法を開発していく。市民合意形成の手法は、「公共施設再編デザインゲームの開発」「市民・自治体連携方法の確立」「情報発信方法の確立」から成る。また、地方自治体の公共施設再編に向けた準備状況と取り組みの姿勢を把握することを加えて、以下の4点から研究を進めている。1)公共施設再編デザインゲームの開発:さいたま市と市川市を対象として、デザインゲームを実施し、その結果を分析することで、「先進事例視察と対象施設視察ゲーム」「公共施設複合化イメージゲーム」「公共施設複合化計画ゲーム」「公共施設複合化デザインゲーム」の開発がほぼ完了している。2)公共施設再編のための市民・自治体連携方法の確立:さいたま市と市川市を対象としたデザインゲームの実践と、国内地方自治体の公共施設再編に向けた市民・自治体の連携体制に関する調査・分析、また海外の先進事例を対象とした調査・分析によって、連携方法の把握を進めている。3)市民合意形成のための情報発信方法の確立:さいたま市と市川市を対象としたデザインゲームの実践と、国内地方自治体の公共施設再編に向けた市民・自治体の連携体制に関する調査・分析から、情報発信方法の把握を進めている。4)公共施設再編に向けた取り組みの把握:全国・地方自治体の市民参加による公共施設再編の取り組みに関する調査・分析と、海外の先進事例を対象とした調査・分析を進めており、取り組み方法の把握がほぼ完了している。本研究は、公共施設再編における市民合意形成手法を「公共施設再編デザインゲームの開発」「市民・自治体連携方法の確立」「情報発信方法の確立」の3点から確立することを構想しており、研究の方法として、公共施設再編デザインゲームの実践と、地方自治体の公共施設再編に向けた取り組みの把握の2つから調査・分析を進めている。公共施設再編デザインゲームの実践では、すでに研究代表者と自治体間で信頼関係ができていたことから、さいたま市と市川市において、デザインゲームを予定以上に実施することができ、その結果を分析することで、「先進事例視察と対象施設視察ゲーム」「公共施設複合化イメージゲーム」「公共施設複合化計画ゲーム」「公共施設複合化デザインゲーム」の開発がほぼ完了した。この研究成果については、早速、日本建築学会の全国大会で発表することを予定している。また、さいたま市と市川市における実践から、市民・自治体連携方法の確立と情報発信方法の確立に関しても十分な情報を得ることができている。地方自治体の公共施設再編に向けた取り組みの把握については、全国の自治体を対象として、ウェブサイトとアンケート調査、ヒアリング調査を実施し、市民参加の傾向と実施理由、公共施設再編の取り組みについて段階毎に把握することができた。この研究成果についても、日本建築学会の全国大会で発表することを予定している。また、この全国調査から、市民・自治体連携方法の確立と情報発信方法の確立に関しても十分な情報を得ることができている。本研究は、自治体と市民との連携にもとづく公共施設再編の方法を開発することを主眼として、使い手である市民が知恵を出し合うことで、地域の実状に合致し、かつ市民の交流を促進するような公共施設再編のための市民合意形成手法を開発することを目的としている。研究方法は、実際に公共施設の再編を検討している自治体・市民との連携して社会実験を繰り返し行うことで、市民合意形成の手法を開発していく。市民合意形成の手法は、「公共施設再編デザインゲームの開発」「市民・自治体の連携方法の確立」「情報発信方法の確立」からなる。また、先駆的な取り組みを行っている国内外の自治体や市民の取り組みを把握する。平成28年度を中心とする研究実績は、以下のように整理できる。1)公共施設再編デザインゲームの開発:さいたま市で継続して研究を行い、小学校を中心とする複合化基本設計案を策定するデザインゲームを実施、交流シーンカードの有用性を明らかにした。2)公共施設再編のための市民・自治体の連携方法の確立:ドイツ・ミュンヘン市でのミニ・ミュンヘンという子どものまちづくり学習の取り組みを視察するなどした。ミニ・ミュンヘンは、NPOとミュンヘン市、州政府、民間企業の連携で実施されている。3)市民合意形成のための情報発信方法の確立:さいたま市と市川市を主な対象として、PFI事業を用いる場合などでの市民への情報発信の実績・状況、また特にPFI事業での市民への情報発信や対話に関して課題があることを把握した。4)公共施設再編に向けた取り組みの把握:公共施設の中で、最も数が多い学校施設における市民参加の方法について研究を進めた。昨年度までの全国調査を踏まえて、学校施設の再編・複合化を先駆的に進めている自治体に対して調査を行い、学校施設の適正規模・適正配置の検討を踏まえた市民参加の取り組みを把握した。