hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高配位エノラートの反応制御と触媒化設計

有機金属炭素求核種を用いた反応は、その金属中心の混成状態により大きく影響をうける。しかしこういった現象はこれまで、その本質的な解明は行われず、一般に「溶媒効果」「添加物効果」といった経験的現象としてとらえられる場合が多かった。つまり、金属の混成状態を古典的な有機化学の概念で理解することの限界を示しているといえよう。今回本研究において、理論的計算化学によりこの現象の本質的理解を目指した。有機スズエノラートは添加物効果を大きく受け、その反応選択性が大きく変化することを我々は以前に報告している。スズエノラートはカルボニル化合物に対して極めて効率良く付加反応を起こすのに対し、ハライドに対しては置換反応を起こさない。ところがテトラブチルアンモニウムブロマイドを臭化物イオン源として加えると、この反応性が完全に逆転し、ハライドへの反応性が生起し、カルボニル化合物に対しては反応が進行しなくなる。このとき、臭化物イオンがスズに配位して、中心金属の混成に変化を与えていると仮定している。実際これら両方の系を計算によりエネルギー反応プロファイルを検討すると、添加物を加えた系ではスズが5配位となり、三角両錐構造をとっていることがわかった。このときスズ中心のルイス酸性の低下がみられ、カルボニル酸素との相互作用が弱められ、非環状遷移状態を経ることが示された。これにより無添加系の環状遷移状態に比べて、エネルギー的にはるかに不利になっていることがわかった。一方、スズエノラートのオレフィン炭素部分での電荷分布が配位により大きな影響を受け、分布の差が広がっており、このことが高配位化スズエノラートのハライドへの求核性の向上として観測されたものと考えられる。
歯周炎患者口腔細菌叢－腸内細菌叢連関を基盤とした全身疾患リスク因子の同定

本研究は、「歯周病原細菌によって誘導される腸内細菌の変動と、これに付随する腸管透過性の亢進による内毒素血症が、歯周病と糖尿病、動脈硬化性疾患、関節リウマチなどの全身疾患との関連メカニズムである」、という仮説のヒトでの証明を目指す。これまでに歯周炎患者27名、対照となる健常者23名からのサンプリングが終了した。さらに追加の予定である。腸内細菌叢の解析は患者群23名、健常者10名の解析が終了し、血清の解析は歯周炎患者の初診時に採取した血清並びに健常者23名の血清について終了した。唾液サンプルの16S rRNA遺伝子解析の結果、歯周炎患者においては、健常者と比較して多様性が増し、いわゆる歯周病原細菌群の比率が増加していることが明らかになった。一方、腸内細菌叢は健常者と歯周炎患者で構成が有意に異なることが明らかになった。マルチプレックスによる血清のバイオマーカー解析からANGPTL4, Adiponectinは歯周炎患者群で有意に低く、IL-23は低い傾向が認められた(P=0.0554)。また血清メタボロームプロフィールをUniFrac解析した結果、健常者と歯周炎群で有意に異なることが明らかになった。今後、腸内細菌叢と歯周炎の重症度マーカー(歯周ポケットの深さ、PISA値、歯槽骨吸収度)、血清バイオマーカー値、メタボロームの関連を詳細に解析する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。腸内細菌叢の変化がメタボリックシンドローム関連疾患のリスクを高めることが報告されているが、それらの疾患は歯周疾患が関連する疾患と共通している。本研究では、歯周病原細菌によって誘導される腸内細菌の変動と、付随する腸管透過性の亢進による内毒素血症が、歯周病と糖尿病、動脈硬化性疾患などの全身疾患との関連メカニズムであるという仮説のヒトでの証明を目指す。主要目的は、ヒト歯周炎患者における口腔内細菌叢と腸内細菌叢を網羅的に解析し、健康対照者と、また、患者の歯周治療後と比較することである。第二の目的は、口腔内から飲み込んだ歯周病原細菌が腸内環境に及ぼす影響を詳細に検討するために、ヒト歯周炎患者口腔内細菌を無菌マウスに投与し腸管内に定着するかを確認することである。これまでにヒト歯周炎患者と健常者10名程度ずつを被験者としてリクルートし、唾液と糞便試料の16S rRNA遺伝子メタゲノム解析を行った。歯周炎患者の口腔細菌叢と腸内細菌叢はユニフラック解析で求めた距離行列に基づく主座標分析(PCA)結果から、いずれも健常者とは異なっていることが明らかとなってきた。さらに、ヒト歯周炎患者の歯周治療後には、唾液細菌叢および腸内細菌叢のいずれも健常者群との差異が消失するという結果を得ている。中間データを学会発表するために準備中である。今後はデータの信頼性を高めるために被験者数を増やし解析を進める。また、無菌マウス腸管内へのヒト歯周病原細菌の定着実験に着手した。得られた試料を分析中であり、その結果を踏まえて実験系を改変していく予定である。1.ヒト歯周炎患者の治療前後の腸内および口腔内細菌叢の解析新潟大学医歯学総合病院歯科外来を受診し、中等度以上の慢性あるいは侵襲性歯周炎と診断された患者12名を患者群として、ならびに、歯周炎を有さず全身的に健康な者10名を健常者群として、被験者をリクルートした。歯周治療開始前の患者と健常者から、糞便、唾液の採取を行った。患者群のうち10名は歯周基本治療が終了した時点で再度糞便と唾液の採取を行った。糞便と唾液サンプルは岡山大学にてDNA抽出ならびに次世代シークエンサーによる16S rRNA遺伝子のメタゲノム解析を行った。得られたデータを東京大学にて解析し、菌種数の推定、細菌叢全体構造の比較、菌種組成の推定を行った。中間データを学会発表するために準備している。2.ヒト口腔内細菌のマウス腸管への定着実験歯周病原細菌Porphyoromonas gingivalisをGerm Freeマウスに投与し、5週間飼育後に糞便、腸管、肝臓と血液試料を採取した。なお、当初は本実験のためのビニールアイソレーター等の購入および連携研究者の所属する理化学研究所への大学院生の派遣を予定していたが、外部業者にマウスへの細菌の投与とアイソレーター内での飼育を委託し、飼育終了時にマウスを新潟大学へ搬入した。そのため当初の予算配分よりも委託費用が増額となった。本研究は、歯周病原細菌によって誘導される腸内細菌叢の変動と、付随する腸管透過性の亢進による内毒素血症が、歯周病と糖尿病、動脈硬化性疾患などの全身疾患との関連メカニズムである、という仮説のヒトでの証明を目指す。主要目的は、ヒト歯周炎患者の口腔内細菌叢と腸内細菌叢を、健康対照者と、あるいは歯周治療前後で比較することである。第二の目的は、口腔内から飲み込んだ歯周病原細菌が腸内環境に及ぼす影響を詳細に検討するために、ヒト歯周炎患者口腔内細菌を無菌マウスに投与し、歯周組織と腸管での反応を検討することである。

これまでに、ヒト歯周炎患者20名と健常者15名程度ずつから唾液と糞便試料を採取し、16SrRNA遺伝子メタゲノム解析を行った。歯周炎患者の唾液細菌叢と腸内細菌叢は主座標分析(PCA)結果から、いずれも健常者とは異なっていること、歯周炎患者の方が健常者よりも口腔内細菌の多様性が高いことが明らかとなってきた。治療前後の比較において、治療後には唾液細菌叢および腸内細菌叢のいずれも、健常者群との差異が消失するという結果を得ている。中間データを2018年5月に日本歯周病学会学術大会にて発表した。無菌マウスへのヒト歯周病原細菌Porphyromonas gingivalis口腔投与実験を実施した。我々が先に報告しているSPFマウスへの投与時の結果と異なり、歯肉の炎症性変化、歯槽骨吸収、腸管と肝臓の炎症性変化やTh17、Tregの増加は認められなかった。腸管リンパ節細胞からのIL-6とIL-17の産生上昇と歯肉におけるIL-10産生の上昇、腸管におけるタイトジャンクションタンパクの発現低下を認めた。以上より、歯周病原細菌の全身への影響は、腸内細菌が存在することが必須であり、腸内細菌叢を変化させる何らかの間接的なメカニズムが存在することが示唆された。ヒト歯周炎患者、健常者の研究へのリクルート状況はやや遅れているが、目標の30症例の約半数に達し、解析結果に傾向がはっきりと表れているので、研究仮説を検証するために必要なデータ量を集められる目途がたってきている。さらに患者リクルートを進めるために、新潟大学病院だけでなく、開業歯科医院に研究協力を求め、倫理委員会審査を経てそれらの医院からの被験者リクルートも開始した。マウスの実験については、実際のヒトから採取した唾液細菌の投与は感染コントロール上の理由で実施していないが、歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisと、対照として口腔内常在細菌Lactobacillussalivariusの無菌マウス投与実験の実施、試料解析を終了し、論文投稿中である。本研究は、「歯周病原細菌によって誘導される腸内細菌の変動と、これに付随する腸管透過性の亢進による内毒素血症が、歯周病と糖尿病、動脈硬化性疾患、関節リウマチなどの全身疾患との関連メカニズムである」、という仮説のヒトでの証明を目指す。これまでに歯周炎患者27名、対照となる健常者23名からのサンプリングが終了した。さらに追加の予定である。腸内細菌叢の解析は患者群23名、健常者10名の解析が終了し、血清の解析は歯周炎患者の初診時に採取した血清並びに健常者23名の血清について終了した。唾液サンプルの16S rRNA遺伝子解析の結果、歯周炎患者においては、健常者と比較して多様性が増し、いわゆる歯周病原細菌群の比率が増加していることが明らかになった。一方、腸内細菌叢は健常者と歯周炎患者で構成が有意に異なることが明らかになった。マルチプレックスによる血清のバイオマーカー解析からANGPTL4, Adiponectinは歯周炎患者群で有意に低く、IL-23は低い傾向が認められた(P=0.0554)。また血清メタボロームプロフィールをUniFrac解析した結果、健常者と歯周炎群で有意に異なることが明らかになった。今後、腸内細菌叢と歯周炎の重症度マーカー(歯周ポケットの深さ、PISA値、歯槽骨吸収度)、血清バイオマーカー値、メタボロームの関連を詳細に解析する。1.ヒト歯周炎患者の治療前後の腸内および口腔内細菌叢の解析引き続き被験者数を増やして解析を進める。
寄主植物の雌雄性が植食性昆虫とその寄生蜂に与える影響

本研究の当初の目的は,ヒサカキの雌株・雄株間に見られる成長様式や栄養成分,二次代謝産物量の差違が潜葉性小蛾であるヒサカキムモンハモグリガの生態およびその寄生蜂群集に与える影響を明らかにすることであった.しかし,ヒサカキムモンハモグリガの雌株・雄株間での密度の違いは年次によって異なり,寄主植物の雌雄性が植食性昆虫に与える影響を明確にすることはできなかった.その代わり以下の重要な知見が得られた.1.ヒサカキムモンハモグリガは旧年葉にもっぱら産卵し,当年葉にはほとんど産卵していなかった.当年葉は旧年葉に比べ,窒素量が少なく,窒素炭素比が低いことから栄養的に劣り,またカテキン類のひとつであるエピガロカテキン量が高かった.また,当年葉に強制産卵させたところ,孵化した幼虫のほとんどが変形した葉組織細胞に囲まれ死亡した.したがって,雌成虫が当年葉にほとんど産卵しない適応的意義として,当年葉の栄養的な質の低さではなく,潜孔に対する当年葉の過敏感応答を回避している言える.2.ヒサカキムモンハモグリガ幼虫を実験的に殺した葉と生かしたままの葉でその後の落葉率を比較した野外操作実験から,ヒサカキムモンハモグリガ幼虫は自身が潜っている葉が劣化し落ちることがないよう,羽化直前まで落葉を抑制し,結果として生存率を高めていることがわかった.3.ヒサカキムモンハモグリガの寄生蜂群集は12種からなり,うち1種がkoinobiontであり,他はidiobiontであった.この寄生蜂群集の多種共存機構として,優占種であり,ヒサカキムモンハモグリガを専門に利用するkoinobiontに対するidiobiontの高い二次寄生率と,これらidiobiontの広い寄主利用幅があげられた.4.大阪府立大と北海道大学に所蔵されている標本と野外採集で得られた標本から4未記載種を発見した.また,東南アジア島嶼域には分布しないとされていたムモンハモグリガ上科がインドネシアのジャワ島にも分布することを確認した.本研究の当初の目的は,ヒサカキの雌株・雄株間に見られる成長様式や栄養成分,二次代謝産物量の差違が潜葉性小蛾であるヒサカキムモンハモグリガの生態およびその寄生蜂群集に与える影響を明らかにすることであった.しかし,ヒサカキムモンハモグリガの雌株・雄株間での密度の違いは年次によって異なり,寄主植物の雌雄性が植食性昆虫に与える影響を明確にすることはできなかった.その代わり以下の重要な知見が得られた.1.ヒサカキムモンハモグリガは旧年葉にもっぱら産卵し,当年葉にはほとんど産卵していなかった.当年葉は旧年葉に比べ,窒素量が少なく,窒素炭素比が低いことから栄養的に劣り,またカテキン類のひとつであるエピガロカテキン量が高かった.また,当年葉に強制産卵させたところ,孵化した幼虫のほとんどが変形した葉組織細胞に囲まれ死亡した.したがって,雌成虫が当年葉にほとんど産卵しない適応的意義として,当年葉の栄養的な質の低さではなく,潜孔に対する当年葉の過敏感応答を回避している言える.2.ヒサカキムモンハモグリガ幼虫を実験的に殺した葉と生かしたままの葉でその後の落葉率を比較した野外操作実験から,ヒサカキムモンハモグリガ幼虫は自身が潜っている葉が劣化し落ちることがないよう,羽化直前まで落葉を抑制し,結果として生存率を高めていることがわかった.3.ヒサカキムモンハモグリガの寄生蜂群集は12種からなり,うち1種がkoinobiontであり,他はidiobiontであった.この寄生蜂群集の多種共存機構として,優占種であり,ヒサカキムモンハモグリガを専門に利用するkoinobiontに対するidiobiontの高い二次寄生率と,これらidiobiontの広い寄主利用幅があげられた.4.大阪府立大と北海道大学に所蔵されている標本と野外採集で得られた標本から4未記載種を発見した.また,東南アジア島嶼域には分布しないとされていたムモンハモグリガ上科がインドネシアのジャワ島にも分布することを確認した.A.奈良市近郊の高円山にてヒサカキの開葉でフェノロジーとヒサカキムモンハモグリガの動態を調査し,以下の結果を得た.1.開葉フェノロジーは雌株が雄株よりも約2週間早い.2.葉厚は雄株・雌株間に違いはなかったが,当年葉の窒素含有量に違いが見られ,雌株は雄株より高かった.3.葉の摂食面積の調査から,外食性食葉昆虫は旧葉を選好する傾向にあったが,雄株・雌株に対する違いはなかった.4.ヒサカキムモンハモグリガは当年葉にはほとんど潜孔を作らず,旧葉のみに潜孔を作り,また,雌株より雄株を選好する傾向にあった.5.ヒサカキハモグリガの体サイズは,雌株と雄株の潜孔から羽化した成虫間で違いはなかった.6.ヒサカキムモンハモグリガの幼虫を人為的に殺した葉,幼虫を生かしたままの葉,潜孔がない葉で落葉様式を比較したところ,人為的に殺した葉は潜孔がない葉よりも早期に落葉する傾向にあり、幼虫を生かしたままの葉は幼虫が蛹化するまでほとんど落葉しなかった.以上の結果より,以下の点が指摘できる.

1.ヒサカキの当年葉は旧年葉よりも窒素含有量が高いにもかかわらず,食葉性昆虫は当年葉を選好せず,その傾向はヒサカキムモンハモグリガで顕著であり,また,ヒサカキムモンハモグリガは窒素含有量が低い雄株を選好していることから,栄養素以外の要因が葉に対する選好性を規定している.2.ヒサカキムモンハモグリガ幼虫は早期落葉を抑止している.このことは食葉性昆虫で初めての知見である.B.北海道大学農学部と大阪府立大学農学部のムモンハモグリガ科の標本を調査したところ,旧北区から記録されている2種に近縁は種が見つかった。さらに,高円山から新北区から記録されている種に近縁な1種を採集した.このことは日本のムモンハモグリガ相は新旧北区の要素を含んでおり,生物地理学的に興味深い特徴を有していることを示している.A.昨年度に引き続き奈良市近郊の高円山にてヒサカキのフェノロジーとヒサカキムモンハモグリガの動態を調査し,以下の結果を得た。1.2004年同様、開葉フェノロジーは雌株が雄株よりも早かった。2.当年枝の伸長は雄株が雌株より大きかった。3.葉面積は第2葉を除き雄株が雌株より大きく、当年枝あたりの当年葉数も雄株が雌株より多かった。4.植食性昆虫に対する防御物質と考えられているカテキン類の含有量は当年葉、旧葉ともに雄株・雌株間で違いはなかった。5.2004年はヒサカキムモンハモグリガの密度は雌株より雄株で高かったが、2005年はそのような傾向は認められなかった。6.2004年と同様に、ヒサカキムモンハモグリガの幼虫を人為的に殺した葉,幼虫を生かしたままの葉、潜孔がない葉で落葉様式を比較したところ、2004年と同じ結果がえられた。すなわち人為的に殺した葉は潜孔がない葉よりも早期に落葉する傾向にあり、幼虫を生かしたままの葉は幼虫が蛹化するまでほとんど落葉しなかった。7.蛹化後の要因別死亡率を樹に着いたままの葉と実験的に地上に置いた葉とで比較したところ、高い捕食率により地上での死亡率が樹上よりも高かった。以上の結果より、以下の点が指摘できる.1.ヒサカキでは雄株は雌株よりも光合成器官や栄養成長に多くの資源を投資しているが、植食性昆虫に対する防御への投資量に雌雄間で違いはない。2.ヒサカキの雌雄株間ではヒサカキムモンハモグリガの密度の違いは顕著ではない。3.ヒサカキムモンハモグリガ幼虫はヒサカキの早期落葉を抑止し、その適応的意義は生存率の上昇にある。B.2004年に続き北海道大学農学部所蔵のムモンハモグリガ科標本をさらに調査したところ,未記載種と思われる種が3種見つかった。A.ヒサカキの形質とヒサカキムモンハモグリガの当年葉・旧年葉に対する選好性の関係について1.20032006年に調査した198本のヒサカキのうち、雌雄の発現が変化した個体は2個体あり、頻度は低いが性の発現は変化しうることが示唆された。2.植食性昆虫に対する防御物質と考えられているカテキン類の含有量は当年葉、1年葉ともに雄株・雌株間で違いはなく、1年葉よりも当年葉で有意に高かった。3.窒素含有量は、当年葉、1年葉ともに雄株・雌株間で違いはなく、1年葉よりも当年葉で有意に低かった。4.袋掛けによりヒサカキムモンハモグリガ雌成虫に当年葉と旧年葉へ強制的に産卵させ、孵化後の成長過程を比較したところ、当年葉では、孵化直後の死亡率が約3倍高かった。5.昨年までの結果から、ヒサカキムモンハモグリガの密度は、ヒサカキの雌雄株間では有意な違いはなく、当年葉にはほとんど産卵しないことがわかっている。6.以上の結果から、ヒサカキムモンハモグリガの雌成虫が当年葉に産卵しない理由として、その栄養が旧年葉よりも劣り、カテキン含有量が高いことに加え、新年葉の潜孔形成に対する防御、すなわち過敏応答が大きく関与していることがわかった。
慢性疾患に罹患している中高年者の医療ケアにおける自己決定様式の解明

(1)継続調査S県内にある医療機関に通院中の循環器系疾患患者を対象に、面接による聞き取り調査を実施した結果、医療ケア上の意思決定および行動決定に関して年齢が若年者ほどwillpowarが高いことが推測された。成人期における中高年者と若年者の意思決定様式の特徴を比較するため、先行研究で使用したAPI尺度を用いた継続調査を若年者集団(45才未満)対象に行った。その結果、先行研究での中高年者集団と比較し、統計上有意に意思決定度が高い結果がしめされ、聞き取り調査を裏付ける結果を示唆した。中高年者の場合、年齢の他に、罹患期間や実際の療養体験が加味され、若年者に比較して複雑な意思決定様式をとることが推測された。(2)概念モデルの作成これまでの調査結果をふまえて、慢性疾患に罹患している中高年者の医療ケアにおける自己決定様式の概念モデルを作成した。本研究では、医療ケア上の自己決定に関する決意を、具体的な行動を引きおこす前段階(動機)と考え、健康行動の実践や維持を帰結とした。自己決定事項に関する決意とは、慢性疾患においては、「生活調整の機会に気づくこと」によってはじまり、「生活調整機会」は、あらたに生活を変える選択の機会となると考えた。生活調整に関するイシケッテイは、まだ行動を起こす前の限られた情報と経験から、今後どのような行動が自分にとっての最適解を予測し決定する。自分にとっての最適解を予測する基準を検討しモデル案を作成した。今後は本モデルをさらに検討し、モデルを使用した尺度の作成や測定を検討したいと考える。本研究では、慢性疾患に罹患している日本人中高年者の医療ケア上の自己決定および行動の特徴を類型化し、その様式を明らかにすることを目的とした。平成14年度は、慢性疾患に罹患している日本人中高年者の医療ケアにおける自己決定認識と行動の類型を明らかにするために、まず平成13年に実施した研究の再分析を行った。その結果、先行研究では、医療ケア上の自己決定の実態を測定するために、EndeらのAutonomy Prefarence Indexを用いたが、Endeらの研究報告(1989)と比較して得点平均が高い結果となった。また、因子分析の結果、4因子が抽出された。第1因子「治療に関する説明希求」、第2因子「病状が悪化しているときの知らせの希求」、第3因子「治療上の問題に関する自己決定希求」、第4因子「療養上の問題に関する自己決定希求」と解釈した。解釈された各因子の標準因子得点を算出し、人口学的変数、医師、医療者との関係や治療に対する満足度、その他の変数による各群間の比較をするため統計的分析を行った。その結果、第1因子においては、性別による主効果(F(1,271)=7.72,P<0.01)、第3因子においては、年齢による主効果(F(1,271)=8.49,P<0.01)が有意であった。また、第3因子では、教育年数と、医師との関係性、医師以外の医療者との関係性、治療に関する満足度においても統計的差がみられた。しかし、自己決定得点を基準変数として、属性、医師、医療者との関係性および治療に関する満足度、HLC得点、APIの第1因子から第4因子の標準因子得点の合計点を説明変数とした重回帰分析では有効な決定係数を得ることはできなかった。これらのことより、日本人の自己決定における認識と行動には、患者と医療提供者との関係性の影響があり、「本音とたてまえ」のような特徴的な自己決定様式があるのではないかと推測された。(1)先行研究および調査方法の再検討先に実施した調査(「医療ケア上の自己決定における認識と行動に関する研究」(平成12年度日本学術振興会科学研究費補助金奨励研究(A))を再度分析し、既存の研究との関連を考察し、論文を作成した(投稿査読中のため今年度の業績には掲載せず)。考察上、自己決定という用語をつかう適切性について再度検討が要と判断し文献検討を行った。その結果、国内で使用されている「意志決定」「意思決定」「自己決定」の使用頻度は年々増加傾向にあるが、使用内容をみると特に用語の定義に一定の規則性はないことが明らかになった。研究主題を内容的に分類すると、「対象の決定を支援する方略や役割についての述べているような臨床実践に関するもの」、「対象が実際に何らかのテーマに関して決定する状況について説明したもの」、「倫理的葛藤状況に関するもの」に大別できた。文献検討の結果、本研究で取り組もうとしている現象に「ジコケッテイ」以外の用語の適応を検討する必要もあると考えられた。また、調査方法に関しては、柔軟なモデル構成力のある多変量解析法を導入し、「ジコケッテイ」を潜在変数として概念モデルを作成することを検討している。(2)調査準備調査準備のため、埼玉県内にある1医療機関に入・通院中の循環器系疾患患者を対象に、面接による聞き取り調査を実施した。聞き取り内容は、医療ケア上の意思決定および行動決定に関する体験や認識について半構成的面接を実施した。聞き取り調査および先行研究の検討に基づき、概念モデル作成に用いる予定である。

成人期における中高年者と若年者の意思決定様式の特徴を比較するため、先行研究で使用したAPI尺度を用いた継続調査を若年者集団(45才未満)対象に行った。その結果、先行研究での中高年者集団と比較し、統計上有意に意思決定度が高い結果がしめされ、聞き取り調査を裏付ける結果を示唆した。中高年者の場合、年齢の他に、罹患期間や実際の療養体験が加味され、若年者に比較して複雑な意思決定様式をとることが推測された。(2)概念モデルの作成これまでの調査結果をふまえて、慢性疾患に罹患している中高年者の医療ケアにおける自己決定様式の概念モデルを作成した。本研究では、医療ケア上の自己決定に関する決意を、具体的な行動を引きおこす前段階(動機)と考え、健康行動の実践や維持を帰結とした。自己決定事項に関する決意とは、慢性疾患においては、「生活調整の機会に気づくこと」によってはじまり、「生活調整機会」は、あらたに生活を変える選択の機会となると考えた。生活調整に関するイシケッテイは、まだ行動を起こす前の限られた情報と経験から、今後どのような行動が自分にとっての最適解を予測し決定する。自分にとっての最適解を予測する基準を検討しモデル案を作成した。今後は本モデルをさらに検討し、モデルを使用した尺度の作成や測定を検討したいと考える。
面型量子群と低次元位相幾何学

本年度の研究の成果として、次の二つの結果が得られた。(1)三次元多様体の量子SU(2)-不変量のリンクダイアグラム上の状態和表示SU(2)-型のRSOS模型のL-作用素のなす代数の代数的構造を面代数の概念を用いて記述することにより、その代数の表現の全体が、トゥラ-エフの意味でユニタリモデュラー圏になっていることを示した。これはこの面代数からユニタリな位相的場の量子論が、したがって特に三次元多様体の位相不変量が得られることを意味している。さらに、この面代数の表現を基底を固定して具体的に記述することにより、三次元多様体の量子SU(2)-不変量をリンクダイアグラム上の状態和で表示する公式を得た。これにより、量子不変量とRSOS模型との直接的な関係が確立されたことになる。(2)格子模型から量子群を構成する一般的方法の開発スペクトルパラメーターを持たないvertex型の格子模型から量子半群(余準三角双代数)を構成する手法はFRT構成として良く知られており、また、それは、以前研究代表者により面型格子模型に適用できるように拡張されている。そこで、量子半群から量子群を構成する方法を確立すればよいわけであるが、研究代表者はこれをある種の二重接合積を用いることで達成した。またこの構成法の普遍性、群的元による局所化との関係などを示した。今後このようにして得られる量子群の実構造を調べていくことにより、たとえばスピン模型から部分因子環を構成することが、可能になるのではないかと期待している。
自動並列化コンパイラにおける性能指向型統合的並列化・コード最適化技術に関する研究

今年度は,i)選択的データフロー解析適用技術の開発,ii)性能指向型統合的並列化/コード最適化処理適用アルゴリズムの開発,iii)プロファイリングに基づくプログラム実行時間予測技術の開発を行うことを計画し,以下の成果を得た.1.昨年度,選択的データフロー解析適用技術の手段として考案した剰余区間演算は情報処理学会論文誌に採録された.剰余区間演算は,従来浮動小数点の誤差解析等で用いられていた区間演算に法と剰余の概念を導入し,整数集合に対して代数演算および集合演算を定義した演算体系である.2.今年度の最大の業績は,剰余区間演算を単調データフローシステムに組み込み,変数ならびに式の値域を静的に解析するアルゴリズム,剰余区間伝播を考案したことである.単調データフローシステムを用いて値域解析を行うアルゴリズムはすでに発表されているが,これらのアルゴリズムはループのストライドが1より大きいケースでは解析の精度が落ちる.また,プログラム中の分岐条件式がX<Yのように簡単なものに限られた.剰余区間は整数の飛びが表現できるためループストライドが1より大きいケースに対処でき,また剰余区間伝播はX+Y<Zのような複雑な分岐条件式にも対処できる.配列添字式の値域解析に剰余区間伝播を適用することによりデータ依存解析や配列参照解析が行えるほか,並列処理以外の分野では,シリコンコンパイルにおいて重要なデータパス幅の解析にも剰余区間伝播を利用できる.さらに,剰余区間演算は演算の際に,実際の整数集合よりは大きな答えを出す演算誤差の問題があるが,剰余区間演算の誤差削減法の研究を昨年度に続けて行った.3.遺伝的アルゴリズムを用いてプログラム分割ならびにデータ分割配置の最適化を行った.分枝限定法では大きな問題が解けなかったが,遺伝的アルゴリズムを用いたところ,大きな問題の解が実用的な時間で得られた.今年度はi)並列化・コード最適化処理適用順序に関するヒューリスティクスの調査、ii)選択的データフロー解析適用技術の開発を行うことを計画し、以下の成果が得られた。1.統合的並列化・最適化に関する成果として、分散メモリ型並列計算機を対象とするデータ・プログラム同時分割アルゴリズムを情処論に発表した。同アルゴリズムを実装して評価したところ、分枝限定法を用いていることもあり大きな問題には実用的な時間で解が得られなかったため、枝刈手法を検討し、ICS'99のワークショップにおいて発表した。一方、遺伝的アルゴリズムによるデータ・プログラム同時分割の予備評価を行ったところ、大きな問題でも実用的な時間で解が得られるとの知見が得られた。今後は遺伝的アルゴリズムの利用を検討していく。2.データ依存解析、データフロー解析のための数学的ツールとして、剰余区間演算を提案し、PACT'99において発表した。剰余区間演算は、従来浮動小数点の誤差解析等で持ちられていた区間演算に法と剰余の概念を導入し、整数集合に対して代数演算および集合演算を定義した演算体系である。剰余区間演算は自動並列化コンパイラにおけるデータフロー解析ならびにデータ依存解析に応用できる。剰余区間演算は演算の際に、実際の整数集合よりは大きな答えを出すという演算誤差が生じ、これはデータ依存解析ならびにデータフロー解析の精度低下につながる。剰余区間演算の誤差削減法を数理モデル化と問題解決シンポジウムにおいて発表した。その他、周期的参照を受ける配列のデータ分割法、視覚的プログラム並列化法に関する発表を行った。今年度は,i)選択的データフロー解析適用技術の開発,ii)性能指向型統合的並列化/コード最適化処理適用アルゴリズムの開発,iii)プロファイリングに基づくプログラム実行時間予測技術の開発を行うことを計画し,以下の成果を得た.1.昨年度,選択的データフロー解析適用技術の手段として考案した剰余区間演算は情報処理学会論文誌に採録された.剰余区間演算は,従来浮動小数点の誤差解析等で用いられていた区間演算に法と剰余の概念を導入し,整数集合に対して代数演算および集合演算を定義した演算体系である.2.今年度の最大の業績は,剰余区間演算を単調データフローシステムに組み込み,変数ならびに式の値域を静的に解析するアルゴリズム,剰余区間伝播を考案したことである.単調データフローシステムを用いて値域解析を行うアルゴリズムはすでに発表されているが,これらのアルゴリズムはループのストライドが1より大きいケースでは解析の精度が落ちる.また,プログラム中の分岐条件式がX<Yのように簡単なものに限られた.剰余区間は整数の飛びが表現できるためループストライドが1より大きいケースに対処でき,また剰余区間伝播はX+Y<Zのような複雑な分岐条件式にも対処できる.配列添字式の値域解析に剰余区間伝播を適用することによりデータ依存解析や配列参照解析が行えるほか,並列処理以外の分野では,シリコンコンパイルにおいて重要なデータパス幅の解析にも剰余区間伝播を利用できる.さらに,剰余区間演算は演算の際に,実際の整数集合よりは大きな答えを出す演算誤差の問題があるが,剰余区間演算の誤差削減法の研究を昨年度に続けて行った.3.遺伝的アルゴリズムを用いてプログラム分割ならびにデータ分割配置の最適化を行った.分枝限定法では大きな問題が解けなかったが,遺伝的アルゴリズムを用いたところ,大きな問題の解が実用的な時間で得られた.
巨大地震発生に伴う都市複合災害のうち,津波漂流物被害と河川遡上津波に伴う被害を対象に研究を行った.津波漂流物被害に関し,移動3方向と回転3方向の6自由度の動きが表現可能な三次元漂流物挙動解析法を開発するとともに,既往の漂流物水理実験結果と比較してその妥当性を検証した.また,河川遡上津波に伴う塩分挙動解析手法を構築して,巨大津波発生時の塩分被害が懸念されている,淀川大堰上流部の塩分挙動の予測を行い,隣接する浄水場施設の取水影響を評価した巨大地震発生に伴う都市複合災害のうち,津波漂流物被害と河川遡上津波に伴う被害を対象に研究を行った.津波漂流物被害に関し,移動3方向と回転3方向の6自由度の動きが表現可能な三次元漂流物挙動解析法を開発するとともに,既往の漂流物水理実験結果と比較してその妥当性を検証した.また,河川遡上津波に伴う塩分挙動解析手法を構築して,巨大津波発生時の塩分被害が懸念されている,淀川大堰上流部の塩分挙動の予測を行い,隣接する浄水場施設の取水影響を評価した1.既往災害等の調査はじめに,インド洋大津波や北海道南西沖地震津波などの既往津波災害の調査・分析した.その結果,漂流物は津波の被害を倍加させるが,その挙動を正確に予測する手法が十分確立していないことが再認識された.また,沿岸住民,海岸利用者及び防災対策立案者の3者にヒアリングを行って,津波に対する意識を調査した.この結果,3者には相互に意識のずれがあり,特に沿岸住民と海岸利用者の間でそれが顕著であることが分かった.これらの差を小さくしていくことが重要であることが認識された.2.津波漂流物挙動に関する水理模型実験漂流物挙動の予測に用いる数値解析手法を開発・検証するために水理模型実験を行った.今年度は沿岸に設置された可動構造物が受ける流体力を対象とした.長方形水路内に上部からのみ支持されたブロックを設置し,波を発生させてブロックが受ける流体力を測定した.この際,ブロックの姿勢や発生させた波の最大波高をパラメータとした.3.津波漂流物挙動に関する数値解析解析可能範囲は狭いが流体力を含めた詳細な漂流物挙動を予測できる手法として,牛島らが開発したMICS法を採用しその妥当性を評価するとともに,広い範囲の漂流物挙動を予測する計算手法として,VOF法に基づいた鉛直二次元漂流物挙動解析法を新たに開発した.今年度は以下の成果が得られた.1)上記2.の水理実験結果と同じ体系でMICS法に基づく数値流体解析を行った結果,ブロックが受ける流体力を精度よく解析できることが確認された.2)また,新たに開発したVOF法に基づく鉛直二次元漂流物挙動解析手法による解析結果を既往の漂流物挙動計測実験結果と比較した.その結果,開発した解析手法は実験で計測された漂流物の動きを十分な精度で予測できることが分かった.本研究では,巨大地震発生に伴う都市複合災害のうち,津波漂流物被害と河川遡上津波に伴う被害を対象とした.これらにより得られた20年度成果を以下に示す.1.津波漂流物被害に関する検討19年度までに開発した鉛直二次元津波漂流物解析手法をベースとして,移動3方向と回転3方向の6自由度の動きが表現可能な,三次元解析手法を開発した.この手法では,漂流物を剛体として取り扱い,流体解析で求まる圧力や剪断力を用いて,刻一刻の挙動を精度よく予測するものである.開発した手法を,既往の漂流物水理実験結果と比較したところ,漂流物の挙動を定性的にも定量的にも十分な精度で再現することができた.2.河川遡上津波に伴う被害に関する検討2-1河口堰上流の塩分挙動解析東南海・南海地震時に発生する津波の河川遡上に伴う塩分が,淀川の河口堰である淀川大堰の上流部に設置されている浄水場の取水に影響を与えることが懸念されている.そこで,塩分挙動解析手法を構築した上で,淀川から取水する浄水場の取水影響評価を行った.本研究の解析手法を用いて淀川大堰直上流に位置する柴島浄水場の取水影響評価を行ったところ,本研究で想定した河川流量(62, 198, 500, 820, 3000[m3/s])では,柴島取水口(上水)には,水質基準を超える塩分は到達しなかった.しかし,それよりも下流にある柴島取水口(工水)には,長時間にわたり水質基準を超える塩分が滞留することがわかった.2-2河川遡上津波挙動の三次元数値解析津波の河川遡上時の危険度を評価するため,淀川を対象とした三次元流動解析を行った.その結果,淀川大堰には大きな波力は働かないこと,津波遡上に伴い淀川を越流する津波(塩水)の量は,平面二次元解析結果と大きく異なり,詳細な予測をするためには,三次元解析により越流挙動を評価する必要があることがわかった.
電極単一層化による新たな燃料電池輸送反応場の構築に向けたその場計測と構造設計

固体高分子形燃料電池は内部で反応ガス,電子,イオン及び生成水が輸送され電気化学反応が進行するため,内部の物質輸送促進が極めて重要な課題である.本研究では,酸素及び生成水の輸送極限促進を目指した単一層電極構造のシステムを提案し,流路・リブ(流路間)レベルでの発電性能評価を実施した.また,その場でのガス輸送特性評価手法を確立し,電極の多孔質構造とガス輸送特性の関係を調べた.更に,電極多孔質構造のより高い自由度での制御に向けて,電極スラリーの流動特性計測に基づく定量的評価について検討を行った.固体高分子形燃料電池の電極単一層化が物質輸送の観点から性能に及ぼす影響を明らかにするための研究を行っている.これまでに,マイクロ流路と単一層電極を用いて流路下及びリブ下の発電性能を評価するためのセルを構築し,性能試験を行った.また,リブ下電極における酸素透過計測によりガス輸送特性評価を行った.流路下及びリブ下の発電性能評価においては,微細加工技術を応用して単一のマイクロ流路またはリブを有するセルを作製した.流路幅及びリブ幅を変えたセルを用いて発電性能試験を実施し,面方向の電子輸送に起因する抵抗過電圧を補正したセル性能の流路幅依存性を外挿することにより,流路直下と流路周辺リブ下部の電極における発電性能への寄与を分離して評価した.この結果,現行の電極を用いた場合には,流路直下の電極が発電の大部分を担い,周辺リブ下の電極はほとんど発電に寄与しないことが示唆された.以上の結果について物質輸送の観点からの定量的検討に向けて電極内のガス輸送特性を評価するために,単一リブの評価セルを用い,リブの両側に位置するマイクロ流路のうち片側に酸素分圧の高いガスを,もう片側に酸素分圧の低いガスを供給し,両流路の出口において酸素分圧の計測を行った.あらかじめ酸素輸送に影響を及ぼす因子である電極厚さや空隙率が既知の電極を用いて計測を行った結果,流路入口から出口にわたって拡散によって輸送されることにより変化する酸素分圧の計測値は,電極やセルの諸条件から推定される値と良好な一致を示した.初年度は単一層電極の固体高分子形燃料電池において内部の輸送現象が評価可能なセルを開発し,性能試験を重点的に行った.当初計画していた評価セルの作製を実現し,発電性能試験に基づく内部の物質輸送現象評価手法が確立できた.また,より詳細な電極内ガス輸送現象評価に向けた計測手法開発を進め,計測の妥当性について検証を行った.いずれも当初計画に従ったものであり,おおむね予定通りに進展している.電極単一層化した固体高分子形燃料電池のガス輸送特性を評価するためにマイクロ流体デバイスと光学式酸素濃度計を用いた計測システムの構築を行い,電極構造とガス輸送特性の関係解明のための研究を進めた.まず,多孔質構造の異なる電極を作製するためにカーボンブラック(CB)または多層カーボンナノチューブ(MWCNT)を添加した.形成される多孔質電極の白金触媒量及び電極塗布量が一定となるように条件を設定し,電極を作製し,走査電子顕微鏡及びガス吸着装置を用いた構造解析を行った.ここでは,MWCNTの添加によりマイクロクラックの発生が抑制されること,電極厚さが減少し幾何学的な空隙率が低下することが示された.一方,ガス吸着における有効空隙率はMWCNTの添加により増加する結果が示された.次に,構築した計測システムを用いCB添加及びMWCNT添加電極の評価を行った.両電極の比較においては,MWCNT添加電極で高い酸素透過性能を示し,幾何学的空隙率から導出された透過性能の推定値とも良好な一致を示した.一方,CB添加電極では計測値が推定値を大幅に下回った.これらの結果は,MWCNT添加によりガス輸送に寄与する細孔容量が増加したことを示すものであり,電極構造解析の結果と定性的に一致する.本評価手法により,燃料電池性能に影響を及ぼす電極のガス輸送特性を直接評価することが可能になった.以上の研究と並行し,赤外顕微イメージングによる燃料電池マイクロ流路内液水可視化を実現し,液水生成挙動と電池性能の関係を明らかにするための研究を実施した.また,電極構造の科学的知見に基づく制御に向けて,電極材料を分散したスラリーのレオロジー特性評価を実施し,電極スラリー内部状態の特徴化に向けて有効な手法となることを示した.固体高分子形燃料電池は内部で反応ガス,電子,イオン及び生成水が輸送され電気化学反応が進行するため,内部の物質輸送促進が極めて重要な課題である.本研究では,酸素及び生成水の輸送極限促進を目指した単一層電極構造のシステムを提案し,流路・リブ(流路間)レベルでの発電性能評価を実施した.また,その場でのガス輸送特性評価手法を確立し,電極の多孔質構造とガス輸送特性の関係を調べた.更に,電極多孔質構造のより高い自由度での制御に向けて,電極スラリーの流動特性計測に基づく定量的評価について検討を行った.

今後は,構造パラメーターを任意に設定した電極を用いてガス透過計測を実施することにより,電極構造が酸素輸送に及ぼす影響を明らかにする.また,発電状態においてガス透過計測を実施することにより,生成水が電極内部の酸素輸送に及ぼす影響を明らかにするための研究を進めていく.熱工学計測系の構築に向けて詳細な検討と基礎試験が必要であったため,初年度は一部機器について既存の設備を流用したことにより,当初計画から差額が生じた.計測系について詳細な検討を終え,より精密な計測に向けた機器導入が不可欠であると判断した.当初計画の消耗品購入や設備利用料に加えて上記の機器購入において,翌年度分請求の助成金と合わせて次年度使用額分の助成金を用いる予定である.
「筑豊文庫資料」を用いた日本炭鉱労働史の民衆史的検討

【研究目的】本研究は、日本炭鉱労働史の民衆史的検討を目的とする。より具体的には、記録作家である上野英信が残した「筑豊文庫資料」の調査・整理・分析を通じて、戦前から戦後に至る時期の炭鉱(労働)史を、民衆史的・社会史的視座から把握すべく構想されたものである。【研究実施計画】本研究では、(1)直方市が所蔵する「筑豊文庫資料」の調査・整理作業、ならびに、(1)の成果に基づく、(2)日本炭鉱労働史の民衆史的視座からの再構成、(3)資料論的アプローチに基づく上野英信の再評価、という3つの課題を設定し、課題(1)・(2)を〈基幹的研究〉として、課題(3)を〈発展的研究〉に位置づけている。本年度は、着手の遅れていた〈基幹的研究〉の課題(1)の推進に注力するとともに、その成果を基に課題(2)にも着手した。【研究成果】課題(1)、すなわち「筑豊文庫資料」の調査・整理作業では、分量にしてコンテナ(容量50リットル)約90箱、件数にして約4200件の資料について、仮整理を行った。これは、資料全体の2/3程度の分量に相当する。課題(2)では、膨大な資料を網羅的に分析することは困難であるため、優先的に分析の俎上に載せるべき資料の選定・抽出に努め、特に注目すべき資料として、複数の企業・事業所(炭鉱)の経営資料、各地の文学サークルが出版した詩集・文集等が、比較的まとまった分量で収められていることを確認した。加えて、課題(2)・課題(3)の前提作業ともなる、関係者への継続的な聞き取りの結果、上野英信の旧蔵資料の一部が、本研究計画が直接の調査対象としている直方市所蔵のもの以外に、親交のあった複数の関係者個人の手元に所在している可能性が明らかとなった。本計画の基盤となる課題(1)について、直方市がクリーニング・撮影・データ化を行った資料の画像データを用いて整理作業を進められることになったため、勤務地での整理作業が可能となった(もっとも、冊子資料の場合は表紙のみの撮影となるなど、全資料が隈なく撮影されているわけではなく、引き続き、現地で資料の現物を確認しつつ作業を進める必要はある)。これによって、計画全体を比較的スムーズに進展させることができた。最終年度となる次年度は、引き続き〈基幹的研究〉に取り組み、課題(1)では、年度前半には仮整理作業を終え、年度内に資料目録を完成させることを目指す。課題(2)については、課題(1)の進展によって追加される整理済資料の存在を考慮しつつ、優先的に検討すべき資料を選択して、その分析を進めるものとする。また、本年度は、〈発展的研究〉と位置付けた課題(3)にも着手することとなるが、その際、「研究実績の概要」で記したとおり、直方市以外に所在する可能性がある上野英信旧蔵資料について、可能な限り追跡調査を行い、本来、「筑豊文庫」に収められていた資料の全体像把握に努めるものとする。本年度はこのうち、〈基幹的研究〉の課題(1)を継続的に実施した。【研究成果】本年度は、直方市と継続的に協議する場を設け、「筑豊文庫資料」の整理方法や方針について検討を行い、作業の手順や方針についての覚書を取り交わすとともに、資料整理の準備作業を進めた。また、課題(1)の一環として、「筑豊文庫資料」に含まれる音声テープ資料(主として炭鉱関係者に対するインタビュー)について、オープンリールから媒体変換された音声データの提供を受け、その一部の文字起こしを行い、資料の内容把握を行った。加えて、上野英信と「筑豊文庫資料」の関係者・関係機関への調査も行い、「筑豊文庫資料」の性格や来歴の確認に努めたが、これは次年度以降に取り組む課題(2)・(3)の前提ともなる作業である。課題(1)「筑豊文庫資料」の調査・整理作業実施にあたっては、直方市と覚書を締結することになっていたが、その締結が2019年1月にずれ込むことになった。当初は、本年度中に研究補助者を雇用して資料整理作業を本格的に開始する予定であったが、時間的制約から雇用を断念せざるを得なかった。そのため、本年度は研究代表者が資料整理の準備作業を進めた他、着手可能な音声テープ資料の文字起こし作業を行った。ただし、資料整理作業については、「今後の研究の推進方策」欄で示すように、本年度の遅延は挽回可能なものである。

より具体的には、記録作家である上野英信が残した「筑豊文庫資料」の調査・整理・分析を通じて、戦前から戦後に至る時期の炭鉱(労働)史を、民衆史的・社会史的視座から把握すべく構想されたものである。【研究実施計画】本研究では、(1)直方市が所蔵する「筑豊文庫資料」の調査・整理作業、ならびに、(1)の成果に基づく、(2)日本炭鉱労働史の民衆史的視座からの再構成、(3)資料論的アプローチに基づく上野英信の再評価、という3つの課題を設定し、課題(1)・(2)を〈基幹的研究〉として、課題(3)を〈発展的研究〉に位置づけている。本年度は、着手の遅れていた〈基幹的研究〉の課題(1)の推進に注力するとともに、その成果を基に課題(2)にも着手した。【研究成果】課題(1)、すなわち「筑豊文庫資料」の調査・整理作業では、分量にしてコンテナ(容量50リットル)約90箱、件数にして約4200件の資料について、仮整理を行った。これは、資料全体の2/3程度の分量に相当する。課題(2)では、膨大な資料を網羅的に分析することは困難であるため、優先的に分析の俎上に載せるべき資料の選定・抽出に努め、特に注目すべき資料として、複数の企業・事業所(炭鉱)の経営資料、各地の文学サークルが出版した詩集・文集等が、比較的まとまった分量で収められていることを確認した。加えて、課題(2)・課題(3)の前提作業ともなる、関係者への継続的な聞き取りの結果、上野英信の旧蔵資料の一部が、本研究計画が直接の調査対象としている直方市所蔵のもの以外に、親交のあった複数の関係者個人の手元に所在している可能性が明らかとなった。本計画の基盤となる課題(1)について、直方市がクリーニング・撮影・データ化を行った資料の画像データを用いて整理作業を進められることになったため、勤務地での整理作業が可能となった(もっとも、冊子資料の場合は表紙のみの撮影となるなど、全資料が隈なく撮影されているわけではなく、引き続き、現地で資料の現物を確認しつつ作業を進める必要はある)。これによって、計画全体を比較的スムーズに進展させることができた。「筑豊文庫資料」の整理方法について協議した結果、直方市が資料のクリーニング・撮影・データ化を行い、研究代表者は、提供された画像・音声データを用いて整理作業を進めることになった。これにより、研究代表者、および研究代表者の雇用する研究補助者は遠隔地(具体的には研究代表者の勤務地である東京都)で整理作業が行えるなど、省力化が見込まれることになった。この措置によって、次年度以降は課題(1)の遅延を挽回しつつ、30年度には課題(2)、31年度には課題(3)に順次着手することとする。最終年度となる次年度は、引き続き〈基幹的研究〉に取り組み、課題(1)では、年度前半には仮整理作業を終え、年度内に資料目録を完成させることを目指す。課題(2)については、課題(1)の進展によって追加される整理済資料の存在を考慮しつつ、優先的に検討すべき資料を選択して、その分析を進めるものとする。また、本年度は、〈発展的研究〉と位置付けた課題(3)にも着手することとなるが、その際、「研究実績の概要」で記したとおり、直方市以外に所在する可能性がある上野英信旧蔵資料について、可能な限り追跡調査を行い、本来、「筑豊文庫」に収められていた資料の全体像把握に努めるものとする。資料整理作業のために研究補助者を雇用する予定であったが、「現在までの進捗状況」で示した通り、雇用を断念せざるを得ず、その人件費について次年度使用額が生じた。
渦相関法とシンチレーション法を併用した街区スケールの熱収支実測と数値モデル評価

光のゆらぎから都市の広域的な大気加熱量(顕熱フラックス)を求めることができるシンチレーション法の確立のため,東京都心部を対象とした長期観測を行った.フラックスの算定にとって重要な都市域の建物凹凸による見かけ上の地面上昇量(ゼロ面変位)を実測し,欧州の都市に比べ建物高さのバラツキが大きい東京のような都市では,平均建物高さよりもゼロ面変位がかなり大きくなることを示した.また,街区レベルの熱環境シミュレーションプログラムを開発し,対象地域の熱収支構造の変化を検討した.光のゆらぎから都市の広域的な大気加熱量(顕熱フラックス)を求めることができるシンチレーション法の確立のため,東京都心部を対象とした長期観測を行った.フラックスの算定にとって重要な都市域の建物凹凸による見かけ上の地面上昇量(ゼロ面変位)を実測し,欧州の都市に比べ建物高さのバラツキが大きい東京のような都市では,平均建物高さよりもゼロ面変位がかなり大きくなることを示した.また,街区レベルの熱環境シミュレーションプログラムを開発し,対象地域の熱収支構造の変化を検討した.本研究は、シンチレーション法と渦相関法の同時長期観測を行うことにより、それぞれの測定法のソースエリアを注意深く解析し、渦相関法の値を援用しながらシンチレーション法における有効高さの算定を行うことを研究目的としている。また、同時に行う渦相関法のための乱流計測値からパス高さにおける摩擦速度の値を求め、自然対流以外の条件における適用可能性についても検討するとした。20年度は、当初から計画していた、中央区役所屋上と旧・丸の内庁舎の屋上を利用して、2月と3月の約2ヶ月間にわたって実測を行った。これは、安定成層条件が得やすい寒候期を意図したものである。データは現在解析中である。また、シンチレーション法の基礎的な検討として、現在長距離シンチロメータ(BLS)でデフォルトとして使用されている計算式が、自由対流が卓越する日中の不安定成層を仮定しているため、これ以外の大気安定度条件では、顕熱フラックスの算定値がどれくらいずれてくるのかの確認が重要となる。そこで、原理的にはBLSと同じである短距離用のシンチロメータ(SLS)を用いて、この点に関する渦相関法との比較実験を、本学キャンパス内にあるスケールモデル実験サイト(100m×50m)で実施した。数値シミュレーションに関しては、住宅地図を購入し、検証計算の準備を進めた。なお、21年度には有効高度の算出をレーザー計測による都市形状データを用いて行い更なる精度向上を目指す。昨年度の寒候期の観測に引き続き、本年度は暖候期のBLS観測を約1カ月間、銀座周辺で実施した。今回はフラックスの算定に重要なパラメーターである「ゼロ面変位」を推定するため、ほぼ同一の平行パスで高度差がとれるような建物を選び、2高度での同時測定を行った。2本のBLS測定パスは、パス長が648mと823m、有効高度は85.7mと60.8mである。同時にビル屋上にて行った渦相関法による顕熱フラックスとBLSによるシンチレーション法によるフラックスが20Wm^<-2>以内の誤差で一致する条件で、ゼロ面変位を推定した。結果は概ね30m40mという値となり、大気安定度依存性は小さかった。この値は、過去に渦相関法とシンチレーション法を組み合わせて推定した値(31m)に近い。バラツキの原因を考察するため風向依存性を検討したが、予想された近接する比較的高層の建物による影響は小さかった。一方、実際の都市の地表面形状から、ゼロ面変位を算出するため、本年度購入した「レーザー計測による都市形状データ」を用いて、Macdonald et al(1998 Atms. Env. )による方法で算出を試みた。その結果は24mという値になり、上記の2高度測定による推定値はやや過大であるという結果となった。なお、昨年から継続していた本学のスケールモデルサイトにおける短距離用のシンチロメータ(SLS)による検証実験では、パス位置を屋上面上とした場合にも街路上とした場合にも、概ね一致したフラックス測定ができており、複雑な地表面をもつ都市域でも、渦相関法とシンチレーション法が良く一致することが確認できた。ただし、シンチレーション法は日中には過少評価、夜間は過大評価となる傾向が認められた。昨年度に銀座周辺において取得したデータを用い,フラックスの算定に必要なパラメータである「ゼロ面変位」を推定した。推定は2つの方法(温度分散法,2高度シンチレーション法)でそれぞれ独立に行い,両者の比較を行った。2つの方法により求めたゼロ面変位は誤差の範囲内で一致し,銀座周辺でのゼロ面変位は4060mであった。独立した2つの手法での推定値で合理的な一致が見られたことから,求めたゼロ面変位の信頼性は高いと考えられる。ゼロ面変位は,建物群の幾何学的形状から推定されるのが一般的である(形態法)。昨年・今年度に購入した「レーザー計測による都市形状データ」を用いて形態法により銀座周辺でのゼロ面変位を求めたところ,最大でも30mは越えず,平均では5m程度となった。この値は上記の実測値からすると明らかに小さい。その原因を探るため都市形状データを詳細に解析したところ,銀座街区は建物高さのバラツキが非常に大きかった。ヨーロッパでは平均的な建物高さの20%程度のバラツキしかないのに対して,銀座街区では100%を越えていた。

形態法は元々均質高さの都市を念頭において開発されたものであるため,銀座のように不均質な街区ではゼロ面変位を正しく推定できなかったものと考えられる。そこで,既存の形態法を改良し,不均質街区でも適用可能な形態法を提案した。この改良形態法を用いれば,シンチロメータによる顕熱フラックス測定に必要な「ゼロ面変位」が正しく算出できる。一方、モデル計算については、建物単位の熱収支モデルを作成し、この建物単体モデルを複合することで評価街区の熱収支シミュレーションを行う基盤を構築することができた。建物単体モデルは、建物用途や規模に基づき、エネルギー消費機器に伴う排熱、空調システムによる排熱等を詳細に積上げることができる。さらに建物躯体の熱収支計算においては、CFDモデルにより建物周りの風速分布から、熱伝達量を推計するシステムを構築した。