hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「移動巡回型サービス」を用いた地方都市再生の実践的研究

「縮小社会の過疎問題」対策としての「移動巡回型公益サービス」というテーマから、過疎問題に直面する地方都市を対象として研究を進めた。「移動巡回型公益サービス」を定義し、「縮小社会の過疎問題」とこれまでの過疎問題との違いを把握分析し、「移動巡回型公益サービス」がどのような対策となり得るか整理した。移動販売や移動銀行などの移動巡回型公益サービスについて現地調査を行い、可能性と課題を整理した。さらに、各調査地において研究テーマに即した実践的な活動を行った。調査研究と社会的実践で得られた知見は『「移動巡回型公益サービス」を用いた地方都市再生の実践的研究』としてまとめ、日本建築学会における論文発表も予定。「縮小社会の過疎問題」対策としての「移動巡回型公益サービス」というテーマから、人口縮小社会という今後の局面の中で過疎問題に直面する地方都市を対象として研究を進めている。研究では、「移動巡回型公益サービス」を定義した上で、「縮小社会の過疎問題」のこれまでの過疎問題との違いを把握分析し、それに対して「移動巡回型公益サービス」がどのような対策となりうるかを整理した。また、現在、各分野で個別に行われている、移動販売や移動銀行、移動理容室、移動診療、移動市役所などの既存の「移動巡回型公益サービス」を実地調査しているが、ほぼ目的の全てを調査終了し、追加の数事例を残す状況となっている。調査の結果、「移動巡回型公益サービス」が効率的に地域で機能するための拠点サービスの重要性が分かったため、拠点サービス等の実地調査も追加で行い、こちらもほぼ終了した。現在、「移動巡回型公益サービス」によって具体的にどのような政策効果が期待できるかを、現在、研究対象地の一つである新潟県長岡市栃尾地域において、長岡氏の協力のもと、シミュレーションを行っている。また、地域住民との協働を目的として、更なる意見交換を実施している。こうした協働の成果として、今年度、具体的な実践プロジェクトを栃尾地域において行うべく準備を行っている。成果発表として、昨年度は日本芸術工学会において研究発表を行い多くの関心を得た。今年度は日本建築学会での審査論文への応募、東京大学における学位論文の提出を予定している。研究の中間報告として、以下のような出版、報告会等を開催した。研究対象地域A:山形県南陽市赤湯地域で実施中の「環境ツーリズム」プロジェクトに於いて、斜面の耕作放棄地を有効に使うための「ぶどう畑のレストラン」仮設拠点床システムを設計、製作。2012年12月2日「山の資源を活かして火を楽しむワークショップ」にて使用。また、移動型拠点の社会実験として、「軽トラルーフトップバー」を製作。一連の活動の報告会として、赤湯観光センター「ゆーなびからころ館」にて2013年3月24日に実施した「赤湯温泉の森とまちづくりフォーラム」に於いて現地にて使用。「軽トラルーフトップバー」は、その際のフィードバックを得て、現在改装中。研究対象地域B:愛媛県しまなみ海道周辺地域において、報告書「弓削古民家調査プロジェクトアーカイブス2012.4-12」(弓削古民家研究会)を発行(250部)研究報告を寄稿(p66-69)、研究対象地域C:長岡市栃尾地域において、「既存公共施設又は空き家を活用した公共サービスの新たな展開に関する研究」報告会を開催した。(長岡市主催、長岡市栃尾産業交流センターにて2012年12月6日開催、参加者栃尾地域行政職員、及び地域住民を中心に約80名、新潟日報にて記事掲載12月7日)さらに、「ファイバーシティー/長岡2050研究報告会」(長岡市主催、アオーレ長岡市民交流ホールAにて2012年12月19日開催、参加者長岡市行政職員及び地域住民を中心に約180名)を開催した。「縮小社会の過疎問題」対策としての「移動巡回型公益サービス」というテーマから、人口縮小社会という今後の局面の中で過疎問題に直面する地方都市を対象として研究を進めた。研究では、「移動巡回型公益サービス」を定義し、「縮小社会の過疎問題」とこれまでの過疎問題との違いを把握分析し、「移動巡回型公益サービス」がどのような対策となりうるかを整理した。また、現在各分野で個別に行われている、移動販売や移動銀行、移動理美容室、移動診療など既存の「移動巡回型公益サービス」を実地調査し、それが効率的に機能するために「拠点サービス」との連携が不可欠であるとの結論に至ったため、拠点サービスの実地調査も追加して進めた。併せて、各調査フィールドに於いて研究テーマに即した実践的な活動を行い、その検証を行った。長岡市栃尾では、中山間地集落の詳細な調査結果をもとにあるべき公益サービスの姿を考察し、その成果を「既存公共施設又は空き家を活用した公共サービスの新たな展開に関する研究」報告会で広く行政や地域の方々向けに報告した。

南陽市赤湯では景観に優れた耕作放棄地を観光拠点として活用するための移動型のカフェユニットや耕地に設置できる床のシステムを開発して社会実験を行い、成果発表会を開催した。また、愛媛県しまなみ海道周辺地域では、観光利用と併せて「移動巡回型公益サービス」の拠点となる「海の駅舎」の提案を行い、地域の方々を交えたワークショップを経て現在、同実施の設計を進めている。集落内に点在する空き家についても改装設計を行い、海の駅舎と連携して活用されることとなった。これらの実践的活動は本研究の主眼であり、大きな成果と考えている。上記の調査研究と社会実験で得られた知見は『「移動巡回型サービス」を用いた地方都市再生の実践的研究』という本にまとめた。さらに、日本建築学会に於ける論文発表も今後予定している。建築計画学調査はほぼ終了したため、概ね目標通りといえるが、昨年の冬、栃尾地域において、冬季の雪害が多大であったため、若干の遅れが生じている。年度内にある程度の成果が出るよう、継続して研究を進めていきたい。予定していた海外調査を都合により次年度に持ち越したことにより、やや遅れているが、今年度実施する予定としている。今後は既に終了した調査の分析およびシミュレーションと追加調査、地域住民との協働参画実践プロジェクトが残されている。特に、政策提案要素を含む「移動巡回型公益サービス」の有効性に関するシミュレーションは、評価軸の設定や地域住民との意見交換等の時間のかかる作業が残されており、研究の骨子でもあるため中心的に取り組みたい。協働参画実践プロジェクトについては、調査対象地の様々な状況も勘案しながら、できるだけ年度内に成果を出すようにし、来年度以降も引き続き、継続して実施していく予定で、各自治体や地域住民と共同で取り組んでいる。国内追加調査及び、海外調査を実施し、ウェブサイトの整備と出版準備を行う。また、日本デザイン学会の秋季大会における研究発表も予定している。研究対象地での実践研究プロジェクト遂行のための準備に時間を要しているが、これは現地の雪害等のやむを得ない状況を勘案したものである。予定通り、追加の現地調査および研究対象地での実践研究プロジェクトを実施したい。海外調査費用1,000,000円出版費用500,000円ウェブサイト整備200,000円学会発表200,000円その他消耗品、通信費等
Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ　ｆａｃｔｏｒ‐１によるヒトＡＴＰ合成酵素の制御機構の解明

顕微鏡一分子観察によりヒトF1の回転スキームを決定し、それはバクテリアF1のものとは異なる事を明らかにした。この成果により、今まで解釈不能であった多数のウシF1のX線結晶構造の機能的解釈を行うことが可能となった。IF1による回転の阻害を分析した結果、IF1は回転を加水分解の素過程を待つ角度である90度で停止させたが、外部磁場によりヒトF1をATP合成方向に強制回転させることにより、阻害が解除される事が明らかになった。これらの結果は、IF1はATP加水分解の素過程を阻害し、ATP合成反応は阻害しないという結晶構造解析や生化学的解析結果と一致し、将来的なATP合成酵素の制御の手がかりを得た。本研究課題では第一年度に、IF1の阻害対象であるヒトF1の分子特性(回転触媒機構)と、IF1による阻害の概略を明らかにした。そして第二年度では、第一年度に見出した知見を論文出版するために、様々な分析を詳細に行った。ヒトF1の回転触媒機構はバクテリアのものと大きく異なり、さらに高速で回転する特性を持っていたために、分析・解析には一年間の時間を要した。そのため第二年度中での新しい発見は限られるが、第一年度に見出した一つ一つの科学的発見を確実にし、論文投稿(現在revise段階)を行ったという点で重要な一年であったと言える。第二年度までの研究の結果、ヒトF1は一回転あたり9点ステップし、ATP一分子分で回転する120度中では3点の止まり(dwell)が存在する事が明らかになった。それらのdwellはATP結合を0度とすると、生成物リン酸の解離が65度、加水分解が90度であり、IF1が結合しF1を停止させるのは90度であった。この角度はATP加水分解が起きる角度であり、IF1はF1のATP加水分解過程を阻害する因子であるというウシF1のX線結晶構造解析から得られた知見と一致した。また、磁気ピンセットを用いた解析の結果、IF1はアジ化ナトリウムやMgADP阻害などの阻害様式とは異なり、F1の回転をほぼ完全にロックし加水分解方向には回転できない(無理に回すと構造が壊れる)分子状態に陥らせることが判明した。しかしその一方、ATP合成方向にF1を回転させると、IF1は阻害能を解除する事が明らかになった。これらの特性は、細胞が飢餓状態のときにIF1はF1によるATPの浪費を強力に阻害するとともに、飢餓→栄養状態へと移行した場合、滞りのなくATP合成を開始させる事に繋がっていると考えられる。本年度はまず、ヒトF1の回転モーターの回転触媒機構の分析を行った。その結果、ヒトF1は一回転あたり、9点の短い停止を伴いながら回転することが明らかになった。AMP-PNP、ATPgammaS、チオリン酸などのアナログ基質などを用いた分析の結果、これらの停止は3種類に分類され、触媒反応の素過程のATP結合、ATP加水分解、リン酸解離に対応していた。それらは1つのATP加水分解サイクルである120度で考えると、0度、90度、65度に位置することが判明した。また、一つのATP分子に注目すると、ATP結合が0度、ATP加水分解が185度、結合したATPから遊離したリン酸の解離が270度であることも明らかになり、ほぼヒトF1の回転触媒機構を解明することに成功した。さらに、IF1によるF1の回転調節機構に関する知見を得るため、IF1がヒトF1の回転をどの角度で停止させるかを分析した。その結果、IF1は加水分解が起こる90度でF1を固定することが判明した。この結果は、IF1はATP加水分解ステップを阻害するという、X線結晶構造解析から提唱されているモデルに合致する。ここまでの成果は、現在、ほぼ論文投稿の段階まで来ている。また、磁気ピンセットによりF1を強制回転させIF1阻害の解除を測定する実験をおこなった。その結果、IF1により阻害状態に陥っている分子は、ATP加水分解方向への強制回転では、過大なトルクを負荷しても、その高いエネルギー障壁のために回転させることはできず、ATPase方向の力では阻害から解除されないことが判明した。その一方、ATP合成方向には回転させることは可能で、その結果、IF1による阻害状態から高い確率で回復することが明らかになった。本研究課題の目的は、ヒトF1の阻害因子であるIF1の阻害の分子機構を明らかにする事である。しかし哺乳類F1の分子機構はよく分かっておらず、研究の第一段階でヒトF1の回転触媒機構を明らかにする必要があった。そこでまず、ヒトF1のATP加水分解と回転ステップとの対応付け、およびIF1がヒトF1の回転をどの角度で停止させるのかを分析した。

その結果、ヒトF1は一回転あたり9点ステップし、ATP一分子分で回転する120度中では3点の止まり(dwell)が存在することが明らかになった。それらのdwellはATP結合を0度とすると、生成物リン酸の解離が65度、加水分解が90度であり、IF1が結合しF1を停止させるのは90度であった。この角度(90度)はATP加水分解が起こる角度であり、IF1はF1のATP加水分解の素過程を阻害するというウシF1のX線結晶構造解析からのモデルと一致した。ヒトF1の回転触媒機構はバクテリア酵素のものとは異なり、さらに高速で回転する為に分析には時間を要したが、様々な新しい知見を得ることができた。そしてこれらの結果は論文出版により公開した(Nature Chem Biol)。さらに並行して、磁気ピンセットを用いてIF1の阻害機構の分析を行った。その結果、IF1はアジ化ナトリウムやMgADP阻害などの阻害様式とは異なり、F1の回転をほぼ完全にロックし、加水分解方向には回転できない(無理に回すと構造が壊れる)分子状態に陥らせることが判明した。しかしその一方、ATP合成方向にF1を回転させると、IF1は阻害能を解除することが明らかになった。これらの特性は、細胞が飢餓状態の時に、IF1はF1によるミトコンドリア内のATPの浪費(分解)を阻害すると同時に、飢餓状態から栄養状態へ生理状態が回復した際、速やかにATP合成を開始させる事に繋がっていると考えられる。機能生物学本研究の目的はIF1によるヒトF1の阻害の仕組みを明らかにすることである。しかしながら、IF1の阻害対象であるヒトF1はほとんど研究されていなかったために、ヒトF1の回転触媒機構をまず明らかにする必要があった。本申請課題の第一年度では、その解明を行い回転触媒機構とIF1による阻害機構の概略を見出すことに成功した。この点では、初年度としては十分な成果と言える。しかしヒトF1の回転触媒機構はバクテリア由来F1のもととは大きく異なっていることが明らかになり、第二年度はこれらの発見を論文出版するための実験に、予想よりも多くの時間を費やすことになった。しかしながら、2年間の研究により、ヒトF1の回転触媒機構の詳細と、IF1による阻害の概略をまとめる事が出来た事(論文Revise段階)は、その複雑な分子機構を考えると、ほぼ順調に進展していると評価できる。第一年度の顕微鏡一分子観察実験により、ヒトF1は一回転あたり9つの素過程に対応する短い停止を発生させながら回転することを明らかにし、それらは3種類の素過程(ATP結合、加水分解、リン酸化解離)から構成されている事も判明した。この研究により、ヒトF1の回転触媒機構はほぼ解明されたと言える。さらに、IF1がそれらの素過程のうち、加水分解ステップを阻害することも明らかにした。これらの研究成果は、すでに論文を投稿できる段階まで来ている。これらの成果を考慮すると、第一年度の研究目標の一つである「IF1がヒトF1のどの素過程を阻害するかを明らかにする。」という課題は達成されたと言える。またもう一つの目標である、磁気ピンセットのよる強制回転を用いた、IF1の阻害機構の分析に関しては、IF1により阻害されたヒトF1が、ATP加水分解方向への強制回転では阻害が解除されないのに対し、ATP合成方向の強制回転では解除される事を見出した。
パノスコピック形態制御を目指した希土類磁石材料の微構造解析

Tb処理を行なって高保磁力化させたNdFeB系小型焼結磁石および厚膜磁石について、主に透過型電子顕微鏡を用いたナノ構造解析を行なった。Tb処理に伴って、焼結磁石では極薄アモルファス界面層が生成し、小型厚膜磁石ではTbを含む強磁性相で囲まれたカプセル構造が形成されることを見出した。稀少な重希土類元素Tbを粒界近傍のみに効果的に用いて保磁力を大幅に増大できるナノ組織が形成できることが明らかとなった。(1) Tb改質NdFeB小型焼結磁石および(2) NdFeB系PLD厚膜磁石の2つを採り上げ、主に透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたナノ構造解析を行って、機能を効率よく発現させるパノスコピック形態を探索した。得られた成果の概要を以下に示す。(1) Tb改質NdFeB小型焼結磁石: Tb改質処理を施すと、強磁Nd_2Fe_<14>B粒界を拡散してきたTbが粒界近傍のNd_2Fe_<14>B相と反応してNd-Tb(-Co)を主成分とするアモルファス相が生成し、これが薄く拡がって幅2nm程の極薄アモルファス界面層となって主相周囲を覆ったナノ粒界層構造が形成されることを見出した。このナノ粒界層構造が粒界の滑らかさを改善し、逆磁区発生を抑制して高保磁力化させるものと推論できる。Tb改質処理は、従来のNd_2Fe_<14>B主相に重希土類を多量添加する手法とは異なり、ごく少量の重希土類を粒界部のみに効果的に導入して高保磁力化する手法として期待できる。(2) NdFeB系PLD厚膜磁石: PLD成膜した厚膜表面にTbを被覆して熱処理を施すと、粒径200nm程度の微細な強磁性Nd_2Fe_<14>B粒の表面部のみが磁気異方性の大きなTb_2Fe_<14>B層に置き換わったカプセル構造が形成され、これが保磁力を大幅に向上させることを見出した。Tb_2Fe_<14>B層は表層部のみに集中し、各Nd_2Fe_<14>B粒を薄く覆った構造となっており、微量のTbを効果的に用いて保磁力を大幅にアップできる理想的なナノ構造である。
皮膚ターンオーバーの破綻を惹き起こす微小構造変化のイメージング

皮膚は様々な外部刺激に対するバリアとして働く。皮膚の中でも表皮は、ターンオーバーにより健康な状態を保っているが、表皮構造の維持機構については知られていないことが多い。これまで、マウス皮膚の細胞の挙動を2光子顕微鏡を用いて非侵襲に観察するため、アルビノであるR26H2BEGFPヘアレスマウスを樹立し、背中と足の裏の皮膚において基底細胞の分裂を観察し、その3次元的な解析方法を樹立していた。解析の結果、背中の表皮では分裂細胞の90%以上は基底膜に対し平行に分裂していたが、足の裏では分裂細胞の30%程度がななめ方向に分裂していることを示した。この結果より、ななめ分裂の頻度と表皮の厚さに相関があるのではないかと考え、本年度では更にマウスの耳と尻尾の皮膚についても調べた。耳の表皮の構造は背中の表皮と似ているが、尻尾の表皮はかなり厚く、特殊な構造を持ち、2種類の表皮(interscaleとscale)が存在する。それらの表皮(背中、耳、足の裏、interscale(尻尾)、scale(尻尾))の5種類において、表皮の厚さと基底細胞の3次元的な分裂方向を調べた。その結果、ななめ分裂の頻度は、予想通り表皮の厚さと相関することが示された。この可視化解析法は、皮膚疾患モデルマウスや刺激条件下のマウスにも適用できる。そこで、紫外線照射装置を作製し、マウスの背中に紫外線を照射し、表皮の経時的な構造変化の様子を観察可能にした。また、薬剤塗布を行い、表皮の肥厚の様子も確認した。27年度が最終年度であるため、記入しない。皮層は、様々な外部刺激に対するバリアとして働き、皮膚の新陳代謝(ターンオーバー)により健康な状態を保っている。しかし、継続的な刺激や老化では皮膚は不可逆的に変化していくことが知られている。表皮では細胞周期の遅延や異型な幹細胞の出現が起こり、真皮ではコラーゲンの走行や量の異常が起こる。そこで本研究では、各種刺激における表皮・真皮の構造変化の初期過程における変化を明らかにすることを目的とする。まず、皮膚の微小構造変化を明らかにする方法の1つとして、分子の配向を可視化する「分子配向イメージング法」を立ち上げた。また、全身の細胞で核が光るH2B-EGFPマウスとヘアレスマウスを数回交配することで、H2B-EGFPヘアレスマウスを得た。そのH2B-EGFPヘアレスマウスを用いて、生きた状態のマウスの皮膚を3次元で経時的に観察することに成功した。更に、形質膜や微小管、中心体、核などを可視化するプラスミドを作製し不死化ケラチノサイトの細胞分裂の様子を観察できるようにした。また、不死化ケラチノサイトを利用して3次元皮膚モデルを作製するため、分化させるタイミングや播種する細胞密度等の条件について検討した。また、基底層のケラチノサイトは分裂することができるが、基底上層のケラチノサイトは分裂することができない。基底層のケラチノサイトのみに発現するインテグリンの局在が分裂の際にどのように変化するのかを調べるために、インテグリンの蛍光タンパク質の融合タンパク質を発現するプラスミドを作製した。今後は、このプラスミドを導入した不死化ケラチノサイトを用いて3次元皮膚モデルを作製し、経時的な観察を行う予定である。皮膚は、常に細胞のターンオーバーによって恒常性を維持しているが、継続的な刺激や老化によって、ターンオーバーが破綻し構造が変化する。例えば、紫外線照射により、表皮は肥厚し、真皮ではコラーゲン線維が変性する。本研究では、2光子顕微鏡を用いた3次元タイムラプスイメージングにより、外部刺激時の表皮・真皮の変化の初期過程を可視化することを目的とした。平成25年度までに、ROSA26-H2B-EGFPマウスとヘアレスマウスとの交配によってH2B-EGFPヘアレスマウスを樹立し、非侵襲的な皮膚の3次元観察に成功していた。そこで平成26年度は、紫外線を照射したマウスについて3次元タイムラプスイメージングを行い、皮膚の肥厚と細胞分裂数の増加を確認した。更に照射条件の検討も行い、条件によって肥厚の程度が異なることが明らかになった。さらに本年度は、足の裏の皮膚などは他の部位に比べ厚いなどといった、部位による厚さの差違を活用し、厚さの維持機構の解明に着手した。様々な部位の皮膚で細胞分裂の様子をin vivo観察し、その3次元タイムラプス画像から分裂方向を3次元的に定量的に解析したところ、分裂方向の空間的な分布は観察部位によって異なることを見出した。また、皮膚深部でより高精細に観察を行うために、前年度に引き続き収差補正デバイスの開発にも取り組んだ。一方で、不死化ケラチノサイトを用いて3次元皮膚モデルを作製するために、播種する細胞密度等について検討を行った結果、3次元皮膚モデルの作製に成功した。更に、複数の分子を同時に可視化する方法を検討し、スーパーコンティニュウム光を使った新しい顕微鏡法の開発にも携わった。

解析の結果、背中の表皮では分裂細胞の90%以上は基底膜に対し平行に分裂していたが、足の裏では分裂細胞の30%程度がななめ方向に分裂していることを示した。この結果より、ななめ分裂の頻度と表皮の厚さに相関があるのではないかと考え、本年度では更にマウスの耳と尻尾の皮膚についても調べた。耳の表皮の構造は背中の表皮と似ているが、尻尾の表皮はかなり厚く、特殊な構造を持ち、2種類の表皮(interscaleとscale)が存在する。それらの表皮(背中、耳、足の裏、interscale(尻尾)、scale(尻尾))の5種類において、表皮の厚さと基底細胞の3次元的な分裂方向を調べた。その結果、ななめ分裂の頻度は、予想通り表皮の厚さと相関することが示された。この可視化解析法は、皮膚疾患モデルマウスや刺激条件下のマウスにも適用できる。そこで、紫外線照射装置を作製し、マウスの背中に紫外線を照射し、表皮の経時的な構造変化の様子を観察可能にした。また、薬剤塗布を行い、表皮の肥厚の様子も確認した。平成25年度は、樹立したH2B-EGFPヘアレスマウスの皮膚について、in vivoイメージングを成功させた。更に平成26年度は、細胞分裂の3次元タイムラプス画像を定量的に解析する方法を独自に考案し、実施した。その結果、厚さが厚い皮膚と薄い皮膚において細胞分裂軸の空間分布に違いがある可能性を示唆する重要な結果を得ることができた。また、紫外線照射の実験系を立ち上げ、刺激条件の検討を行った結果、皮膚の肥厚を確認できた。一方で不死化ケラチノサイトを用いたin vitroの実験については、平成25年度に達成できなかった3次元皮膚モデルを作製することに成功した。更に、これまでに作製したプラスミドを複数導入したケラチノサイトを用いてマルチカラーの3次元皮膚モデルを作製することも可能になった。27年度が最終年度であるため、記入しない。分子配向イメージングを用いて、生きたマウスの皮膚を観察する。更に、紫外線照射したときの皮膚を、通常の経時的なイメージングと分子配向イメージングの両方を用いて観察する。一方で、不死化ケラチノサイトを用いた3次元皮膚モデルについては、経時的に観察するための観察方法を確立する。更に、これまでに作製したプラスミドを複数導入した3次元皮膚モデルを作製し、経時的に観察することによって、細胞骨格や接着分子等のタンパク質の局在の変化などを可視化することを目指す。分子配向イメージング球面収差補正テバイスを使った実験については、計画通り順調に進展した。また、マウス皮膚の染色方法の検討では、表面から直接色素を浸透させる方法は困難であることが判明した。そこで、計画していた代替法に切り替え、H2B-EGFPヘアレスマウスを樹立し、利用することでin vivoの系の実験を進めることができるようになった。更にin vitroの系として不死化ケラチノサイトを導入し、細胞接着や細胞分裂に関連した分子の可視化にも成功した。次年度以降にはこれらの実験を利用した成果が期待できると考えている。正常なマウス皮膚において、分裂数・分裂軸といった細胞分裂に関わる解析を行う。また、皮膚への刺激条件の検討を行う。
液滴応力腐食割れ試験におけるアコースティック・エミッションモニタリング法の開発

本研究の目的は、NIMSで開発された液滴を用いた腐食・SCC試験方法を用いて、アコースティック・エミッション(AE)のモニタリングにより、腐食やSCCの進展評価手法の基礎を確立することである。実験に用いた液滴試験環境は、濃度33%MgCl2液滴(25μl)を板厚0.2mmのSUS304及びSUS316L薄板試験片表面に添加し、恒温槽内で温度343348K、湿度30%に保ち、曲げ応力を各々0MPa(腐食試験)、1000MPa(SCC試験)の2種類の負荷条件で行った。AE計測においては、AEセンサはヘッドアンプ内蔵型高感度200kHz共振型(富士セラミックス製M204A)を用い、これを試験片の両端付近に取り付けた。センサ出力信号はプリアンプで56dB86dB増幅され、連続波形収録AE解析装置(CWM)によってサンプリング周波数210MHz,分解能12bitで最長5日間連続計測を行った。高感度計測時には試験片とAEセンサーの取付けジグ等をテフロンテープを用いてアイソレーションすることマイクロメカニカルフリクションノイズを除去したAE計測が可能になった。液滴腐食・SCC試験において検出されたAE信号は、従来に比べて2桁以上小さく、高感度で連続的に波形を収録し、収録後に様々な周波数フィルター処理を行うことで、ノイズに埋もれているAE信号を抽出した。SCC試験結果では、SUS304及びSUS316Lの試験結果において、AEの発生と停留が見られ、最初にAEが連続的に検出された経過時間がほぼ等しく、再現性は高かった。断面SEM観察の結果、破面は粒内割れであり、この粒内割れが進展と停留を繰り返すことでSCCが進展したと考えられた。SUS304の腐食試験では、開口ピットではAEがほとんど検出されなかったのに対し、糸状腐食や皮付きピットでは多くのAEが検出され、断面観察結果より焼鈍双昌とΣ3相の{111}界面に沿って割れが見られた。本研究の目的は、NIMSで開発された液滴を用いたSCC試験方法において、アコースティック・エミッション(AE)のモニタリングにより、SCCの発生から進展における評価手法の基礎を確立することである。これまでの液滴SCC試験においてSCC発生時に検出されたAE信号は、従来に比べて2桁以上小さく、ノイズ信号との識別が困難であった。本研究では、まず高感度で連続的に波形を収録し、収録後に様々な信号処理を行うことで、ノイズに埋もれている可能性があるAE信号を抽出する方法を検討した。用いた液滴SCC試験環境は、濃度33%MgCl2液滴(25μl)を板厚0.2mmのSUS304薄板試験片表面に添加し、恒温槽内で温度7075°C、湿度30%に保ち、曲げ応力を各々0MPa(腐食試験)、1000MPa(SCC試験)の2種類の負荷条件で行った。AE計測においては、AEセンサはヘッドアンプを内蔵したことにより高感度を実現した200kHz共振型(富士セラミックス製M204A)を用い、これを試験片の両端付近に取り付けた。センサ出力信号はプリアンプで56dB80dB増幅され、連続波形収録AE解析装置(CWM)によってサンプリング周波数2MHz,分解能12bitで最長5日間連続計測を行った。高感度でAE計測を行うためマイクロメカニカルフリクションノイズが多く検出され、試験片とAEセンサーの取付けジグ等をテフロンテープを用いてアイソレーションすることでこれらのノイズを除去したAE計測が可能になった。SCC試験結果では、複数の試験結果において、AEの発生と停留が見られ、最初にAEが連続的に検出された経過時間がほぼ等しく、再現性は高かった。腐食試験では、開口ピットではAEがほとんど検出されなかったのに対し、皮付きピットでは多くのAEが検出され、腐食進展過程が異なることが考えられた。

SCC試験結果では、SUS304及びSUS316Lの試験結果において、AEの発生と停留が見られ、最初にAEが連続的に検出された経過時間がほぼ等しく、再現性は高かった。断面SEM観察の結果、破面は粒内割れであり、この粒内割れが進展と停留を繰り返すことでSCCが進展したと考えられた。SUS304の腐食試験では、開口ピットではAEがほとんど検出されなかったのに対し、糸状腐食や皮付きピットでは多くのAEが検出され、断面観察結果より焼鈍双昌とΣ3相の{111}界面に沿って割れが見られた。
超低速イオンビーム蒸着によるSi表面低次元相形成とエピタキシーの研究

イオン蒸着源の改良とセクター型質量分離器の採用により、m/qの揃ったAgイオン蒸着が可能となった。本研究期間内において、Si(100)とSi(111)清浄表面に一価のAgイオン蒸着を試み、以下のような結果を得た。1、イオンドーズ量を一定に保ち、イオンエネルギーを変えて蒸着した場合の表面をイオン散乱分光法で解析した結果、100eVのエネルギーにおいて最も表面被覆率が高く、これより低いエネルギーでは凝集が著しく表面被覆率が低い、いっぽう100eVを超えるとイオンは固体内部に打ち込まれ表面被覆率が下がることが判った。2、LEED観察の結果、Si(100)-2x1清浄表面では、イオン蒸着直後は周期構造を反映した回折スポットが全て消失した。しかし、その表面を570K程度の温度でアニールするとSi(100)-1x1周期構造に一致する明瞭な回折スポットが出現した。3、Si(111)-7x7清浄表面では、イオン蒸着直後はやはり周期構造を反映した回折スポットは全て消失したが、アニール処理によってSi(111)-√<3>x√<3>周期構造に一致する明瞭な回折スポットが現れた。4、エネルギーが高いため固体内部に打ち込まれた場合でも、アニール処理の過程で表面に拡散し、Si(111)-√<3>x√<3>構造を形成する。5、イオン散乱分光法による解析の結果、イオン蒸着において蒸着イオンが表面拡散して凝集し小さな3次元の島を形成することが判った。本研究を通じて、イオン蒸着による表面低次元相形成におよぼすイオンの運動エネルギーの効果を明らかにした。超低速イオン蒸着法が半導体表面ヘテロエピタキシー制御のための有力な手段となりうるかどうかを系統的に調べることを目的とした。これまでの実績を踏まえ、本年度はSi(100)、(111)清浄表面上へのAgイオン蒸着による低次元相形成に関して実験をおこない、以下の成果を得た。(1)Agイオン蒸着のための電子衝撃型イオン源および極低速イオンビーム輸送部の改良をおこない、<2×10^<-7>Paの超高真空試料室に用意されたSi基板表面上への、10eVまでの超低エネルギーイオン蒸着を可能にした。(2)室温のSi(100)-2×1およびSi(111)-7×7清浄表面上への1ML-Agイオン蒸着について、その表面構造変化と表面組成変化におよぼす蒸着イオンエネルギーの影響を調べた。その結果、両表面で入射イオンエネルギーが200eVを越えると、入射イオンは表面に留まらず急速に固体内に打ち込まれることが低速イオン散乱による測定結果から分かった。また、入射イオンエネルギーに拘らず蒸着表面は周期構造を示さない、しかしその表面を570Kでアニールすると、鮮明な周期構造(Si(100)では1×1構造が、またSi(111)では√3×√3構造)を現すことがわかった。(3)150eVの低エネルギーLi^+イオンビームを使ったイオン散乱分光法による表面構造解析をSi(100)表面に適用し、Agイオン蒸着の前後および熱処理後の表面について調べた。その結果、200eV以下のイオンエネルギーでは、エネルギーが低いほど、Agが表面上に3次元の島状で分布していることが判明した。また、200eV以上では、表面下に打ち込まれたAgが熱処理で表面に拡散し、(2)で示した2次元相を形成することが分かった。(4)Si(100)表面について観察された

Si(100)-1×1Agは、これまでの真空蒸着法(MBEを含む)では観察されておらず、イオン蒸着特有の現象であることが判明した。イオン蒸着源の改良とセクター型質量分離器の採用により、m/qの揃ったAgイオン蒸着が可能となった。本研究期間内において、Si(100)とSi(111)清浄表面に一価のAgイオン蒸着を試み、以下のような結果を得た。1、イオンドーズ量を一定に保ち、イオンエネルギーを変えて蒸着した場合の表面をイオン散乱分光法で解析した結果、100eVのエネルギーにおいて最も表面被覆率が高く、これより低いエネルギーでは凝集が著しく表面被覆率が低い、いっぽう100eVを超えるとイオンは固体内部に打ち込まれ表面被覆率が下がることが判った。2、LEED観察の結果、Si(100)-2x1清浄表面では、イオン蒸着直後は周期構造を反映した回折スポットが全て消失した。しかし、その表面を570K程度の温度でアニールするとSi(100)-1x1周期構造に一致する明瞭な回折スポットが出現した。3、Si(111)-7x7清浄表面では、イオン蒸着直後はやはり周期構造を反映した回折スポットは全て消失したが、アニール処理によってSi(111)-√<3>x√<3>周期構造に一致する明瞭な回折スポットが現れた。4、エネルギーが高いため固体内部に打ち込まれた場合でも、アニール処理の過程で表面に拡散し、Si(111)-√<3>x√<3>構造を形成する。5、イオン散乱分光法による解析の結果、イオン蒸着において蒸着イオンが表面拡散して凝集し小さな3次元の島を形成することが判った。本研究を通じて、イオン蒸着による表面低次元相形成におよぼすイオンの運動エネルギーの効果を明らかにした。
鋼中のスクラップ起因不純物元素に関する相平衡とその熱間割れ対策への応用

本研究では、鋼中のCuに起因した表面割れについての基礎的情報を得るため、Fe-Cu-X(X=V,Cr,Mn,Co,Ni,Al,Si,Sn)三元系における固液平衡を実験的に測定し、得られた結果に対して熱力学的観点から考察を行った。それにより以下の様なことが明らかとなった。1.本研究で対象とした8元素のうち、V,Cr,Mn,Si,SnはFe中のCuの固溶度を減少させ、その傾向は、Snにおいて著しい。一方、Co,Ni,AlはCuの固溶度を増加させることがわかった。したがって表面割れの改善には、Co,Ni,Alの添加が有効と考えられる。2.実験により得られた固液平衡の測定値をもとに、熱力学的解析を行った。CALPHAD法により、各2元系と3元系の熱力学パラメーターを評価しFe-Cu-X三元系状態図を作成した。これにより約10001600°Cの温度範囲における固相と液相に関する相平衡を精度良く推定する事が可能となった。3.合金元素の添加によるFe中のCuの固溶度変化△Cuを計算するための近似式を熱力学的に導出した。これを用いて、本研究で対象とした8元素以外の元素についてもCuの固溶度変化△Cuを推定した。その結果、△Cuは周期律に沿って系統的に変化し、Co,Ni,PdなどのVIII族元素の添加が最も効果的に△Cuを増加させることがわかった。
マイクロフルイディクスにおける表面張力効果を利用した液操作技術の検討

本研究の目的は,流体を利用する微小装置であるマイクロフルイディクスにおける液を操作するための技術として有効な表面張力に関する現象(濡れ性の制御,エレクトロウェッティング,マランゴニ効果)について,その現象を数値流体力学で表現するためのモデリングを行うとともに,効率的な操作を行うための支配要因を検討することであるが,現状で,今年度,以下の成果が得られた.(1)エレクトロウェッティングについて,経験式を用いないモデル開発のために,電場をマクスウェル方程式を解いて求め,電気力を直接評価するコードの開発を行った.適切な電気力評価の方法を丁寧に検討した.表面張力の影響と電気力の影響のバランスが正しく表現できていることを,他者の理論と比較して確認した.(2) (1)で開発したコードを用いて固体壁面上の液滴のシミュレーションを行い,電圧による濡れ性変化が電気力の表現により再現できるのかを試みた.もう少し詳細な検討が必要ではあるが,その可能性を示せる手ごたえを得た.(3)電場の方程式は,境界のみを離散化することでシミュレーションができる境界要素法によって解くことが出来る.本研究で用いている気液界面を三角形要素の集合として表すFront-tracking法と組み合わせれば,表現精度と計算効率が優れた計算手法ができると考えられる.その具体的な手法について,検討中である.簡単な系に対する境界要素法による電場解析コードは開発できた.(4) 3次元の精緻なエレクトロウェッティングシミュレーション結果を解析し,簡便な2次元モデルを構築した.(5)濡れ性の表現の精度向上のため,壁面の非浸透条件に注目した新しい境界条件モデルも検討した.その結果,勢いよく衝突する液滴のシミュレーションでも実験を非常によく再現することが出来た.本研究の目的は,流体を利用する微小装置であるマイクロフルイディクスにおける液を操作するための技術として有効な表面張力に関する現象(濡れ性の制御,エレクトロウェッティング,マランゴニ効果)について,その現象を数値流体力学で表現するためのモデリングを行うとともに,効率的な操作を行うための支配要因を検討することであるが,現状で,以下の成果が得られた.(1)エレクトロウェッティングについて,経験式を用いた簡易なモデルを用いてシミュレーションコードを作成し,他者の実験結果を再現できることを確認した.電極電圧の表現方法についても検討し,適切な方法が確認された.また,他者のシミュレーション手法では予測できなかった液滴の分裂時間が予測できるようになった.(2)温度操作による濡れ性制御による液滴移動を利用するためのコード開発を行った.温度変化による濡れ性変化と表面張力変化(マランゴニ効果が表れる)を表現するのに加えて,局所的に高温部分になることを適切に表現するため,全ての物性の温度変化を考慮に入れるシミュレーションコードを開発した.密度の温度変化を考慮するためには,圧縮性の考慮が必要であるが,それを適切に表現できるシミュレーションコードを開発した.そのコードは適切に動作することが確認出来た.(3)エレクトロウェッティングについて,経験式を用いないモデル開発のために,電場をマクスウェル方程式を解いて求め,電気力を直接評価するコードの開発を行った.気液界面を含む流れ場を解くシミュレーションコードに組み込むために,1流体モデル表現と同様の手法で,適切な界面近傍の誘電率・電気伝導率の与え方を検討し,適切な表現手法が確認できた.エレクトロウェッティングについては,簡易モデルによる予備解析と,電気流体力学に基づく厳密表現のコード作成を平行して取り組むことで,基本事項からきちんと確認しながら行ったため,電気力学シミュレーションコードを液滴シミュレーションコードを合体させるところまで進んでいない.ただし,液滴シミュレーションコードの機能を充実させることで,いろんな条件に対応できるように進化させることが出来ている.本研究の目的は,流体を利用する微小装置であるマイクロフルイディクスにおける液を操作するための技術として有効な表面張力に関する現象(濡れ性の制御,エレクトロウェッティング,マランゴニ効果)について,その現象を数値流体力学で表現するためのモデリングを行うとともに,効率的な操作を行うための支配要因を検討することであるが,現状で,今年度,以下の成果が得られた.(1)エレクトロウェッティングについて,経験式を用いた簡易なモデルを用いてシミュレーションコードを作成し,他者の実験結果を再現できることを確認した.さらに,エレクトロウェッティングによる液滴移動の理論モデルを作成し,数値実験により妥当性を確認した.この成果は国際的に権威のあるジャーナルに掲載された.(2)エレクトロウェッティングについて,経験式を用いないモデル開発のために,電場をマクスウェル方程式を解いて求め,電気力を直接評価するコードの開発を行った.気液界面を含む流れ場を解くシミュレーションコードに組み込むために,1流体モデル表現と同様の手法で,適切な電気力評価の方法を丁寧に検討した.表面張力の影響と電気力の影響のバランスによって液滴形状が変わるので,他者の理論と比較し妥当性の検証に取り組んでいる.(3)電場の方程式は,境界のみを離散化することでシミュレーションができる境界要素法によって解くことが出来る.本研究で用いている気液界面を三角形要素の集合として表すFront-tracking法と組み合わせれば,表現精度と計算効率が優れた計算手法ができると考えられる.その具体的な手法について,検討中である.簡単な系に対する境界要素法による電場解析コードは開発できた.初年度丁寧に検証した電気力学シミュレーションコードを,気液二相流シミュレーションコードと合体し,電場の影響を受けながら運動する液滴をシミュレーションできるようになった.現在,その妥当性を丁寧に検証しているので,エレクトロウェッティングの表現まで到達していない.

本研究の目的は,流体を利用する微小装置であるマイクロフルイディクスにおける液を操作するための技術として有効な表面張力に関する現象(濡れ性の制御,エレクトロウェッティング,マランゴニ効果)について,その現象を数値流体力学で表現するためのモデリングを行うとともに,効率的な操作を行うための支配要因を検討することであるが,現状で,今年度,以下の成果が得られた.(1)エレクトロウェッティングについて,経験式を用いないモデル開発のために,電場をマクスウェル方程式を解いて求め,電気力を直接評価するコードの開発を行った.適切な電気力評価の方法を丁寧に検討した.表面張力の影響と電気力の影響のバランスが正しく表現できていることを,他者の理論と比較して確認した.(2) (1)で開発したコードを用いて固体壁面上の液滴のシミュレーションを行い,電圧による濡れ性変化が電気力の表現により再現できるのかを試みた.もう少し詳細な検討が必要ではあるが,その可能性を示せる手ごたえを得た.(3)電場の方程式は,境界のみを離散化することでシミュレーションができる境界要素法によって解くことが出来る.本研究で用いている気液界面を三角形要素の集合として表すFront-tracking法と組み合わせれば,表現精度と計算効率が優れた計算手法ができると考えられる.その具体的な手法について,検討中である.簡単な系に対する境界要素法による電場解析コードは開発できた.(4) 3次元の精緻なエレクトロウェッティングシミュレーション結果を解析し,簡便な2次元モデルを構築した.(5)濡れ性の表現の精度向上のため,壁面の非浸透条件に注目した新しい境界条件モデルも検討した.その結果,勢いよく衝突する液滴のシミュレーションでも実験を非常によく再現することが出来た.電気力学シミュレーションコードと液滴シミュレーションコードを合体させることで,エレクトロウェッティングを経験的な仮定を用いずに再現するシミュレーションコードを完成させ,その動作の検討をおこなう.電気流体力学コードによる液滴運動のシミュレーションコードについて,基礎的な妥当性検証が済み次第,壁面の濡れ性を考慮した条件でシミュレーションを行い,エレクトロウェッティング現象が,再現可能かを検証する.電気力による液滴の運動によって,壁面の濡れ性が変化しているように見えるだけなのか,電気力を考慮しても,濡れ性が本当に変化していることを考慮しなければ再現できないのか,という物理的に非常に興味深い問題を考察する.1万5千円弱の余りで概ね予定通りであったので,無理に使用しなかった.(理由)数万円の余りでおおむね予定通りであったので,無理に使用しなかった.(使用計画)最終年度の計算で得られる大量のデータを保存するためのブルーレイディスク用として,当初の次年度予定(112,000円)に加えて,今回生じた分(62,912円分)を充てて,データ保存用に有効に使用する.次年度の物品費として有効に使用する.
機能性液膜を用いた系での物質の送輸送の研究ー低濃度溶液中の物質の高濃度溶液側への輸送・濃縮ー

1.オクタノ-ルに抗生物質の一つであるモネンシンを少量添加して作った溶液をミリポア膜に含浸させるとその膜は液体イオン交換膜としての機能を持つことは既に報告した。またオクタデシルアミン塩酸塩を担体として用いると、その膜はアニオン交換膜として機能することを示した。先にこれらの膜を用いて、その膜の両側に等濃度の電解質溶液を置いた場合、酸・アルカリ中和反応の共存の下でイオンの一方向の流束を観測し、その物理化学的解析を行なった。今回はオクタデシルアミン塩酸塩膜についてその両側の電解質溶液濃度が異なる時、低濃度側から高濃度側へのイオン輸送が中和反応と連結して生じているのを観測し、この種の膜が実際に汚染物質の除去等に有効であることを示した。2.膜内にカチオン及びアニオン交換基を合わせ持つ両性イオン交換膜は通常のイオン交換膜とは異なる膜現象を発現する。この膜は膜内のみかけの電荷密度が低いため、その膜内に多量のドナン塩が侵入するという知見を膜内濃度の実測より得た。一方、膜電位より求められる膜内イオンの輸率は外部電解質溶液の濃度の増加と共に減少した。また膜伝導度は膜内ドナン塩濃度と共に増加した。この3つの物理量の間の関係を詳しく調べ、次の結論を得た:膜内には二種類の独立なイオン状態、即ち膜内イオン交換基と強く相互作用したところのイオン透過過程とドナン塩として存在しているところのイオンの透過過程があり、その間に加成性が成立しているという知見が得られた。以上の結果に基づき、外部溶液が混合電解質からなる場合の膜伝導度を理論的に予測したところ、実験結果と極めて良い一致が得られた。更に膜内ドナン塩の挙動を定量的に知るため、ドナン塩を構成している各イオンの移動度を求める式を提出し、実際にその値を求めたところ、そのドナン塩は膜内に強く拘束されていることが判った。
MDMA等錠剤型乱用薬物中の含有成分の相互作用による代謝及び排泄への影響

近年、MDMA等錠剤型乱用薬物の押収が急増しており、その乱用が社会問題となっている。これら錠剤は、錠剤毎に成分や含有量が異なるため、摂取した際の体内動態の予測は難しく、薬物相互作用によって予期せぬ体内動態変化が起こり、毒性が増強される危険性がある。そこで、錠剤中のいくっかの成分をラットに単独投与または併用投与し、尿及び胆汁中に排泄される未変化体及び代謝物の時間的、量的変化を測定することで、薬物相互作用によって排泄にどのような影響を及ぼすかを検討する。また、ヒト由来の酵素を用いたin vitro代謝実験から、どの酵素が代謝過程における薬物相互作用に関与するかを検討する。平成19年度は、ヒト由来の各種代謝酵素にMDMA、メタンフェタミン(MA)、ケタミン等を一定時間反応させ、経時的に生成する代謝物をLC/MSにより定性・定量することで、代謝過程での薬物間相互作用を検討した。ヒト肝ミクロソーム中、S-adenosylmethionine存在下、MDMAから4-hydroxy-3-methoxy MA及び3,4-methylenedioxyamphetamine、MAからρ-hydroxy MA及びamphetamineが生成し、主にCYP2D6により代謝を受けることが明らかとなった。また、ヒト由来CYP2D6リンパ発現系にMDMAとMAを同時に添加した場合、互いの代謝物の生成速度が低下し、競合的に阻害することが明らかとなった。これらの結果から、排泄過程のみではなく、代謝過程においても相互作用することが示唆された。ラットやヒト由来代謝酵素での実験と同様に、ヒトがこれらの薬物を併用した場合、代謝及び排泄過程で相互作用する可能性が示唆された。これら錠剤は、錠剤毎に成分や含有量が異なるため、摂取した際の体内動態の予測は難しく、薬物相互作用によって体内動態がより複雑化することが予想される。そこで、錠剤中のいくつかの成分をラットに単独投与または併用投与し、尿及び胆汁中に排泄される未変化体及び代謝物の時間的、量的変化を測定することで、薬物相互作用によって排泄にどのような影響を及ぼすかを検討する。また、ヒト由来の酵素を用いた1in vitro代謝実験から、どの酵素が代謝過程における薬物相互作用に関与するかを検討する。これらの結果を総合して、ヒトがMDMA等錠剤成分を服用した際の薬物動態及び薬物相互作用を予測するためのデータを得ることを目的とする。平成18年度は、薬物相互作用による排泄への影響についての研究を行った。ラットに麻酔下、静脈及び胆管にカニューレを挿入し、MDMA、メタンフェタミン、ケタミン等を様々な組み合わせで単独または併用で静脈投与した。代謝ケージに放置あるいはボールマンケージに固定し、一定期間毎に自然排泄される尿を回収あるいは経時的にカニューレから胆汁を採取した。各試料から塩酸による脱抱合、アセトニトリルによる除タンパク等により各薬物の未変化体及び主代謝物を抽出・濃縮し、LC-MS/MSにより定量した。単独投与と併用投与の場合での速度論パラメーターを比較することで、薬物相互作用による排泄への影響について検討した。様々な薬物間で相互作用を検討したところ、MDMAとカフェインの併用により、MDMAの胆汁排泄の減少が見られた。一方、尿中排泄にはほとんど影響が見られなかった。このことから、カフェインとの相互作用によるMDMAの胆汁排泄阻害が示唆された。平成19年度は、代謝過程における薬物相互作用について検討を行う。
集団意思決定問題に対する多目的評価手法の開発と現実問題への適用

本研究では,意思決定者の選好構造に対する厳密な定量的評価に基づく多属性効用分析を,集団意思決定問題に適用するための手法を開発しました.従来手法では,意思決定者は属性間のトレードオフ関係の定量的評価のための難解な質問に回答する必要がありましたが,これをいくつかの平易な質問のみで最も選好される代替案を選択できるようになりました.宮崎県における農業政策の策定および評価を集団意思決定問題と解釈して現実問題への適用研究を行い,提案手法の妥当性を確認しています.また,一般に集団意思決定問題は不確定要素の多い問題であるため,不確実性評価のためのエージェントベースシミュレーションの基礎研究も行いました.(i)多属性効用分析を基礎とした選好構造の近似的な同定手法の開発多属性効用分析における属性間のトレードオフ関係に関する評価に関する従来手法(Keeney and Raiffa, 1976)を改訂した.従来手法では,属性間のトレードオフ関係を定量的に表すスケール定数を同定するために厳密な無差別点を一意に特定する必要があったが,改訂手法では仮想的な代替案のいくつかのペアに対する選好関係を評価するだけで,対象問題に対する意思決定者の選好構造を表す効用関数を近似的に同定する手法を開発することに成功した.(ii)農業政策の策定平成25年度は主に宮崎県における農業政策を策定した.宮崎県では促成栽培のためのビニルハウスの温度や湿度調整のために石油燃料を用いており,これに起因する空気汚染が進行している.このため,ビニルハウス内の温度および湿度調整に必要なエネルギーを太陽光および太陽熱を用いた再生可能エネルギーに代替することを支援するような農業政策を策定した.なお,農業政策の策定にあたっては化学肥料による土壌汚染や農産物の販路なども考慮した総合的な農業政策となっている.(iii)実地調査および意識調査宮崎県の農業地域での実地調査および関係者に対する聞き取り調査を行った.これらの調査では,農業経営の実態や農業経営者の選好構造,および再生可能エネルギーの農業への応用研究などが明らかとなった.この調査結果に基づき,(ii)で策定した農業政策の改訂および(i)で開発した意思決定手法に基づく多目的評価を行った.以上の研究成果を,国際会議や国内の会議等において発表した.不確実性の評価のためのシミュレーションのための手法の開発現在,入手可能な資料として,農林水産省発行の「平成19年産秋冬野菜、指定野菜に準ずる野菜等の作付面積、収穫量及び出荷量」などを参考に,大淀川流域の農産業の状況から農業政策を利害関係者の評価項目の候補の作成が完了している.農業人口,農産物の価格,農薬費用だけではなく,本研究課題で策定した農業政策の長期的な影響評価として,土壌汚染や空気汚染などの自然環境に関する指標を評価する必要があるが,将来の不確実性を含む事項を考慮してこれらの項目を主観的に評価することは難しい.このため,本研究では農業政策の評価に必要な,長期的な影響の客観的な評価のために,シミュレーション分析を行う.平成26年度は主に,これらのシミュレーションのための基礎技術およびその応用技術の開発を行った.特に,「ニューラルネットワークを用いた集団多属性効用分析」においては,本研究課題の主目的である,複数の利害関係者の選好を考慮した集団意思決定手法を開発した.これは,前年度に開発した「強意選好関係に基づく多属性意思決定分析」が少数の利害関係者の選好を考慮した集団意思決定手法であるのに対して,多数の利害関係者の選好を考慮した意思決定分析を行うための意思決定手法であり,ニューラルネットワークを用いることにより煩雑な計算を効率的に行うための手法である.本研究では,意思決定者の選好構造の定量的評価に基づく多属性効用分析を,集団意思決定問題に適用するための手法を開発した.従来手法では意思決定者は属性間のトレードオフ関係の定量的評価のための難解な質問に回答する必要があったが,これをいくつかの平易な質問のみで最も選好される代替案が選択可能となった.宮崎県における農業政策の策定および評価を集団意思決定問題と解釈した適用研究を行い,提案手法の妥当性を確認できた.また,一般に集団意思決定問題は不確定要素の多い問題であるため,不確実性評価のためのエージェントベースシミュレーションの基礎研究も行った.(i)多属性効用分析を基礎とした選好構造の近似的な同定手法の開発多属性効用分析の従来手法では,複数の代替案から最も選好されるただ1つの代替案の合理的な選択のために,属性間のトレードオフ関係を定量的に表すスケール定数を,厳密な無差別点を一意に特定することで同定する手順が求められた.これに対して本研究では,仮想的な代替案のいくつかのペアに対する選好関係が明らかとなれば,意思決定者の選好構造を配慮した合理的な代替案の選択が可能となる意思決定手法を開発した.(ii)農業政策の策定現実の集団意思決定問題への適用研究として宮崎県における農業政策に着目し,農業政策の策定を行った.(iii)実地調査および意識調査(ii)の農業政策を評価するための実地調査を行い,(i)で開発した意思決定手法に基づく意識調査を行った.(iv)農業政策の評価本研究で開発した(i)の意思決定手法に基づいて,(ii)で策定した農業政策を多目的評価した.結果として,複数の利害関係者の選好構造を考慮した1つの農業政策を合理的に選択することができた.(v)不確実性評価のためのシミュレーション複数の機械学習手法を基礎としたエージェントベースシミュレーションの基礎研究を行った.