hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
旧ソ連の民族粉争と政治発展:ナゴルノ・カラバフ粉争とアゼルバイジャン政治を事例に

本年度は、これまでの研究のまとめと新しい問題への取り組みという二つの作業を並行して行った。まず、本研究の集大成ともいえる単著『旧ソ連地域と紛争:石油、民族、テロをめぐる地政学』を9月に慶應義塾大学出版会より出版した。その研究成果は、書評や書籍紹介で非常に高い評価を受けている。また、本研究が一部、貢献している共編著も2006年春に明石書店より出版の予定である(予定書籍名「コーカサスを知る60章」)。また、旧ソ連の政治は、2003年のグルジアにおける「バラの革命」以降、激変しており、いわゆる「民主化ドミノ」が起きているといわれている。しかし、本研究が主眼をおくアゼルバイジャンでは、世襲政治のもと、権威主義体制が継続する中、反対派の動きが弱い。このように、下からの民主化が進展する国としない国があるのは何故か、また民主化が紛争解決や平和構築に影響を及ぼすのか、という問題が、近年の趨勢から焦眉の研究課題として持ち上がったと考え、今年は、比較に重点を置く形で、研究を進めた。研究方法としては、昨年同様、文献調査にあわせて、現地調査も行った。現地調査は、比較の観点より、アゼルバイジャンのみなならず、近隣諸国すなわちグルジア、アルメニアでも行い(別資金による)、また、旧ソ連諸国で最初に民主化を行い、既にEU加盟も果たしたバルト三国での調査も行った(本資金による)。そこで明らかとなったのは、権威主義体制の現状研究の重要性と国家が民衆を巻き込む形で民主化を進めるインセンティブとそれを可能にする条件の検討、さらに、国家の独立と実質的な自立を確実にする前提条件を明確にすることの重要性である。それを受けて、今年度は、アゼルバイジャンの権威主義の趨勢を分析しつつ、国家の独立という問題を考える上で、未承認国家の問題と資源をめぐる政治についての研究を深めた。それらの課題については、2本の査読論文を含む学術論文で成果を残した。本年度は、研究成果実績報告書に記した4つの論文、1つの共著論文、1回の学会報告において直接的な研究成果を発表したほか、研究テーマに間接的にかかわる論文も5つ発表し、講演も多数行った。今年は、コーカサス地方でさまざまな政治変動があったことに鑑みて、政治発展を比較の観点を交えて多角的に検討した。また、紛争については、他国との比較を交えつつ、紛争解決がいかに困難であるかを検討し、さらに紛争を解決するにはどのようなアプローチを取ればよいか、また紛争解決が困難であることをかんがみて、紛争を未然に防止するにはどのような国際社会の貢献が考えうるのか、という諸問題について理論と実例の両面から研究を深めた。それらの研究のためには、内外の研究者との交流が大変有益であった。とりわけ、12月1月のオーストリアのOSCE(ナゴルノ・カラバフ紛争の仲介を行っているほか、旧ソ連諸国の民主化や予防外交に尽力している)本部、ウズベキスタン、アゼルバイジャン、カザフスタンへの出張、さらに2月3月の英国、ロシア、ウクライナへの出張では非常に多くのことを得ることができた。これら出張においては、貴重な資料を多数収集できただけでなく、各地の研究者と議論を交わすことにより、権威主義体制および民主化の比較研究、民族問題が紛争となる場合とならない場合の比較研究、天然資源の存在が各国の経済発展や地域協力、ひいては地域の平和に貢献するかどうかということの検討などを研究することができた。この研究は2004年度にも継続して行われるが、まず、中央アジアとコーカサスの権威主義と政治発展に関する比較研究を論文の形で発表し、また、天然資源の開発と輸送による地域協力が紛争などの諸問題と地域のエネルギー問題の双方を同時に解決するのではないかということを提示する論文を執筆することにより、本課題のひとつ段階に関して総括を行いたいと考えている。今年度は、民族紛争が及ぼす政治的影響に主眼を置いて研究を進めた。具体的には、紛争がナショナリズムを鼓舞し国家建設に貢献する、また、民主化途中の国ほど戦争を起こしやすい、という政治学の理論をアゼルバイジャンの事例でも立証し、独立後のアゼルバイジャンの政治プロセスを権威主義の成立と変容から分析した。特に成立した後のアゼルバイジャンの権威主義を(1)戦時権威主義、(2)大統領君主制、と名づけ、独自の視点で分類、性格付けし、その意義を検討したことは大きな評価を受けた。なお、その研究成果は、「アゼルバイジャンの権威主義の成立と変容」に発表している。また、ナゴルノ・カラバフ紛争をはじめとした旧ソ連の紛争の性格付けをあらゆる方面から検討しなおす作業も進めている。旧ソ連全体の紛争をフォローしていることから、今年度、チェチェンのテロが相次いだ際に、さまざまなマスコミから取材を受けた。特に、最近の研究で流行となっている「ジェノサイド(民族浄化)」という切り口からの分析を行い、6月のシンポジウムと3月の日本学術振興会の国際会議で報告した。さらに、他地域の紛争との比較検討も行い始めており、今年度はイランや旧ユーゴスラヴィアにも出張し(これらの調査資金は別の助成金より捻出)、他地域の紛争調査によって、より深みのある比較検討ができるようになりつつある。このように本研究は、政治発展の部分についてはかなりの成果を残した。他方、民族紛争一般の研究については、進んではいるものの、次々と課題が出てくる状態であり、このまま引き続き調査を継続したいと考えている。なお、旧ソ連の紛争一般については、2005年度に単行本と新書を出版する予定であり、現在、その準備を進めている。

最後に、研究助成をしていただいていることに心から感謝し、お礼申し上げるとともに、来年度以降もより大きな成果を出せるよう努力する所存であります。本年度は、これまでの研究のまとめと新しい問題への取り組みという二つの作業を並行して行った。まず、本研究の集大成ともいえる単著『旧ソ連地域と紛争:石油、民族、テロをめぐる地政学』を9月に慶應義塾大学出版会より出版した。その研究成果は、書評や書籍紹介で非常に高い評価を受けている。また、本研究が一部、貢献している共編著も2006年春に明石書店より出版の予定である(予定書籍名「コーカサスを知る60章」)。また、旧ソ連の政治は、2003年のグルジアにおける「バラの革命」以降、激変しており、いわゆる「民主化ドミノ」が起きているといわれている。しかし、本研究が主眼をおくアゼルバイジャンでは、世襲政治のもと、権威主義体制が継続する中、反対派の動きが弱い。このように、下からの民主化が進展する国としない国があるのは何故か、また民主化が紛争解決や平和構築に影響を及ぼすのか、という問題が、近年の趨勢から焦眉の研究課題として持ち上がったと考え、今年は、比較に重点を置く形で、研究を進めた。研究方法としては、昨年同様、文献調査にあわせて、現地調査も行った。現地調査は、比較の観点より、アゼルバイジャンのみなならず、近隣諸国すなわちグルジア、アルメニアでも行い(別資金による)、また、旧ソ連諸国で最初に民主化を行い、既にEU加盟も果たしたバルト三国での調査も行った(本資金による)。そこで明らかとなったのは、権威主義体制の現状研究の重要性と国家が民衆を巻き込む形で民主化を進めるインセンティブとそれを可能にする条件の検討、さらに、国家の独立と実質的な自立を確実にする前提条件を明確にすることの重要性である。それを受けて、今年度は、アゼルバイジャンの権威主義の趨勢を分析しつつ、国家の独立という問題を考える上で、未承認国家の問題と資源をめぐる政治についての研究を深めた。それらの課題については、2本の査読論文を含む学術論文で成果を残した。
PEX16による植物ペルオキシソームの形成機構

植物のペルオキシソームは脂質分解や光呼吸などの代謝を担う重要なオルガネラである。申請者は、これまでに植物ペルオキシソームの形成を担うPEXタンパク質群を同定してきた。本申請では、これらPEXタンパク質群と協調的に働くタンパク質の同定を行った。その結果、PEX7と結合するタンパク質としてPEX12, PEX13およびRabE1cを見いだした。PEX16に結合するタンパク質も複数同定することに成功しており、現在その機能を解析中である。さらにGFP-PEX16過剰発現株よりサプレッサー変異体を単離する方法を確立した。高等植物のペルオキシソームは、過酸化水素の生成と分解というペルオキシソームとしての普遍的な機能を持つほかに、細胞分化や環境変化に応じて脂質分解や光呼吸などの特定の機能を特化させるという他の生物には見られない際だった特徴を持っている。PEX16は、小胞体で合成された後、ペルオキシソームへ輸送される膜タンパク質である。分子遺伝学的な解析から、ペルオキシソームの形成に重要な役割を果たしていると推測されているが、その詳細は明かになっていない。PEX16の分子機作を解明することをめざして、初年度は以下の検討を行った。1)GFPをPEX16やマトリックスタンパク質のレセプターであるPEX7と融合させたGFP-PEX16およびGFP-PEX7を過剰発現するシロイヌナズナ形質転換体から総タンパク質を抽出し、GFP抗体で免疫沈降させた。沈殿物に含まれるタンパク質を電気泳動後、質量分析機にて多数同定した。その結果、PEX16やPEX7と結合している可能性のあるタンパク質を、それぞれ5種および30種決定することに成功した。現在、これらのタンパク質が細胞内でPEX16やPEX7と複合体を形成しているかどうかについて検討するとともに、T-DNA挿入変異体を用いてタンパク質の機能解析を試みている。2)GFP-PEX16過剰発現するシロイヌナズナ形質転換体のEMS処理を行い、M2種子の単離を試みた。ただし、従来の方法ではEMS処理後のM1植物を正常に育てることができないことが判明し、生育法を検討中である。PEX16は小胞体で合成された後にペルオキシソームへ輸送される膜タンパク質である。分子遺伝学的な解析から、本タンパク質はペルオキシソームの形成に重要な役割を果たしていると推測されている。現在、小胞体がペルオキシソームの形成に果たす役割についてのはっきりとした定説はない。そこで、PEX16を手がかりとして小胞体とペルオキシソーム形成との関係を明らかにするため、以下の検討を行った。1)GFP-PEX16を過剰発現するシロイヌナズナ形質転換体のEMS処理を行ったがM1植物がうまく育たなかった。条件検討の結果、EMS処理後の植物体は発芽にショ糖を要求することが判明した。そこで、すべてのM1種子を一旦ショ糖を含む培地で発芽させてから生育させることで、十分な量のM2植物種子を得ることができた。現在、変異体スクリーニングの条件検討を行っているところである。2)PEX16は、ペルオキシソームタンパク質の輸送レセプターであるPEX7などと同様にペルオキシソーム形成因子の一つである。これらのペルオキシソーム形成因子は複雑なタンパク質複合体として機能していることが知られている。そこで、GFP-PEX16およびGFP-PEX7を過剰発現する形質転換体の粗抽出液に対して抗GFP抗体を用いたIP-MS/MS解析を行い、それぞれのタンパク質に特有な結合タンパク質の同定を試みた。同定したタンパク質についてBiFC法による結合活性測定を行った結果、PEX7がRabElcと強く結合するという結果を得た。現在、RabElcにおけるペルオキシソーム機能を調査中である。その他の候補についても結合活性を測定するべく、Y2Hやαスクリーンなどのさまざまな方法によって結合活性の測定を試みている。PEX16はペルオキシソームの膜タンパク質である。pex16遺伝子ノックダウン株の細胞には、肥大化したペルオキシソームが1個もしくは2個しか存在しない。一方、GFP-PEX16過剰発現株は細胞内のペルオキシソームが1ヶ所に凝集する。これらの結果は、ペルオキシソームの形成におけるPEX16の重要な役割を示唆している。本研究では、以下の2つの研究を通じてPEX16の機能解明をめざした。1)ペルオキシソーム形成不全変異体のスクリーニングGFP-PEX16過剰発現株の種子をEMSによって処理し、M2種子を得た。当初は、GFP蛍光を蛍光顕微鏡観察することで変異体のスクリーニングをする予定であったが、定量的でなく判別が困難であった。GFP-PEX16過剰発現株の表現型を再検討し、この株がインドール酪酸に感受性であることを見いだし、インドール酪酸耐性を示す変異体をスクリーニングすることにした。

これまでに、数10の変異体候補を単離し、現在表現型解析およびマップベースクローニングによる原因遺伝子の特定を行っている。pex16遺伝子ノックダウン株についても同様の研究を行う予定であったが、本株の表現型が不安定であることが判明し、中止した。2)PEX16と協調的に働くタンパク質の同定PEX16の機能を明らかにする手がかりとして、PEX16と結合するタンパク質の同定を行った。具体的にはGFP-PEX16過剰発現株および同じPEX遺伝子群であるGFP-PEX7過剰発現株について、抗GFP抗体を用いたGFP融合タンパク質の免疫沈殿後、MSによるタンパク質の同定を行った。この結果、PEX16およびPEX7に結合する新奇タンパク質を複数同定することができた。PEX7結合タンパク質の一つはPEX7の分解を制御するRab GTPであることが判明した。他の結合タンパク質は現在機能解析中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
確率過程モデルにもとづくナノ構造体における欠陥制御型プロセス設計手法の研究

本研究課題は、超高信頼性への要求が増大しているマイクロ・ナノテクノロジーへ、経済学などで広く応用されている確率解析を実装することを目的としている。最終年度は、前年度までに明らかにしたプラズマ曝露された単結晶シリコン基板中での欠陥形成を詳細に解析した。観測された過渡過程(確率過程)から定常過程(統計的過程)への遷移機構に対し、各ガス種依存性とその波及効果について検討した。HeとArに対して詳細に解析した結果、過渡過程から定常過程に遷移する特性ドーズ量がガス種に依存することを見出した。これらの結果をもとに、実験より観測された初期の過渡過程に対するドーズ量依存性の統計的モデルの定式化に成功した。さらに過渡過程を確率過程として定義し、確率解析により予備的に検討した。また、シリコン窒化膜について同様に、欠陥形成の時間発展を解析した。一方で、古典的分子動力学法および第一原理計算により、局所欠陥構造のゆらぎが、種々の実験で同定される物性値のゆらぎに与える効果を検討した。プロセス条件に依存し材料中の局所電子状態密度が変化することを明らかにした。今後、種々の実験と並行して、欠陥の離散的局所構造や動的振る舞いに対する確率過程の実装を進める予定である。さらに研究分担者は、開発した誘電泳動力を用いた細胞・粒子の高速分取を行うマイクロ流体デバイスに対して、確率論を応用した分析と予測を導入した粒子運動解析を用いて電極設計を進めた。新デバイスにおいて流路出口での細胞と粒子の位置、速度、タイミングに関する統計分布を求めた結果、従来の設計に対して50100%の性能向上を達成できることを示した。平成28年度は、プラズマ曝露による単結晶シリコン基板および有機系誘電体膜中での欠陥形成過程に着目し、曝露時間発展に対する欠陥(形成)データを系統的に取得した。その結果、単結晶シリコン基板の面方位に依存した離散的欠陥分布を明らかにし、電気容量解析を用いたその統計的分布を予測する手法を構築した。単結晶シリコン基板内部に離散的に形成される欠陥生成量およびモデルにより算出される特性欠陥層厚さが面方位に依存すること、形成される欠陥の面密度が結晶構造の各面方位での幾何学的原子面密度に支配されることを明らかにした。また、電気容量ヒステリシス曲線の変動解析から、有機系薄膜中に形成される欠陥の構造(電子捕獲型、正電荷捕獲型)を明らかにし、同時にプラズマ曝露が形成する欠陥層の特性厚さを明らかにした。さらに、古典的分子動力学法によって、単結晶シリコン基板中の面方位に依存した欠陥形成をモデル化し、光学的欠陥層と電気的構造遷移層との違いを同定した。また、研究協力者とともに、酸素欠損型欠陥を有する金属系抵抗薄膜における電子伝導の確率的振る舞いをモデル化した。抵抗値分布の実験結果と比較することで、そのモデルの妥当性を検証した。その結果、金属系抵抗薄膜の抵抗値の統計的分布が、伊藤理論に基づく確率過程により予測できることがわかった。さらに研究分担者とともに、誘電泳動力を用いたマイクロ流体デバイス内の粒子整列と分取について、その原理と安定性を数学的に示した上で、実験から性能評価と空間と時間的位置に関するばらつきを求めることができた。誘導結合型プラズマによる欠陥形成過程に対する確率過程の適用は完了していないが、プラズマ曝露による欠陥形成のデータ収集および電子の伝導機構に対する伊藤理論によるモデル化、ならびにマイクロ流体デバイスにおける分取に対する基本モデル構築は計画通り進捗している。平成29年度は、平成28年度に引き続き単結晶シリコン基板、また新たにシリコン窒化膜を対象に加え、プラズマ曝露によるそれら表面構造中での欠陥形成過程に着目し、曝露時間発展に対する欠陥(形成)データを系統的に取得した。その結果、(1)プラズマ曝露による単結晶シリコン基板中の欠陥形成が全入射イオンフラックス量(ドーズ量)、すなわち曝露時間に依存すること、(2)シリコン窒化膜表面近傍の欠陥形成が、確率的にギャップ内の特定のエネルギー準位に形成されることを明らかにした。(1)では、分光エリプソメトリー解析を駆使し、表面反応層厚さが、特性ドーズ量を境に時間依存から飽和状態に遷移することを明らかにした。このことは、欠陥形成過程が、確率的過程から統計的過程へと変化することを示している。つまり、特性ドーズ量が欠陥形成確率過程に対する重要なパラメータとなり得ることを示唆している。今後、電気容量解析を用いた手法を適用することでそのメカニズム解明に注力する。また、(2)では、古典的分子動力学法および第一原理計算を用いた検討から、形成される欠陥準位がプラズマパラメータに依存することが示唆され、その一例(Arプラズマ曝露)を実験から明らかにすることができた。また、研究協力者とともに進めてきた酸素欠損型欠陥を有する金属系抵抗薄膜における電子伝導の確率的振る舞いについては、確率過程理論(伊藤理論)に基づくモデルの有効性を実証し、信頼性設計に実装した。さらに研究分担者とともに、誘電泳動力を用いたマイクロ流体デバイス内の粒子動力学数理モデル構築のための種々の時空間データを取得することができた。欠陥形成過程に対する確率過程の適用は完了していないが、単結晶シリコン基板での欠陥形成時間発展に対する特性ドーズ量の抽出については、種々の平均イオンエネルギーに対して完了している。また、シリコン窒化膜における欠陥形成についても、分光エリプソメトリー解析のための光学モデルは完成した。(これらは国際学会にて発表済。)一方、確率過程モデルを適用した金属系抵抗薄膜における電子伝導機構解明は信頼性評価に実装でき、研究協力者のもとで実用化に至っている。

また、マイクロ流体デバイスにおける分取に対する基本モデル構築およびデータ抽出は計画通り進捗している。本研究課題は、超高信頼性への要求が増大しているマイクロ・ナノテクノロジーへ、経済学などで広く応用されている確率解析を実装することを目的としている。最終年度は、前年度までに明らかにしたプラズマ曝露された単結晶シリコン基板中での欠陥形成を詳細に解析した。観測された過渡過程(確率過程)から定常過程(統計的過程)への遷移機構に対し、各ガス種依存性とその波及効果について検討した。HeとArに対して詳細に解析した結果、過渡過程から定常過程に遷移する特性ドーズ量がガス種に依存することを見出した。これらの結果をもとに、実験より観測された初期の過渡過程に対するドーズ量依存性の統計的モデルの定式化に成功した。さらに過渡過程を確率過程として定義し、確率解析により予備的に検討した。また、シリコン窒化膜について同様に、欠陥形成の時間発展を解析した。一方で、古典的分子動力学法および第一原理計算により、局所欠陥構造のゆらぎが、種々の実験で同定される物性値のゆらぎに与える効果を検討した。プロセス条件に依存し材料中の局所電子状態密度が変化することを明らかにした。今後、種々の実験と並行して、欠陥の離散的局所構造や動的振る舞いに対する確率過程の実装を進める予定である。さらに研究分担者は、開発した誘電泳動力を用いた細胞・粒子の高速分取を行うマイクロ流体デバイスに対して、確率論を応用した分析と予測を導入した粒子運動解析を用いて電極設計を進めた。新デバイスにおいて流路出口での細胞と粒子の位置、速度、タイミングに関する統計分布を求めた結果、従来の設計に対して50100%の性能向上を達成できることを示した。単結晶シリコン基板および絶縁膜に対し、プラズマ曝露により形成される欠陥の動的振る舞いを予測するモデルの構築を目指し、実験データを継続して収集する。一方で、計算科学からのアプローチを進め、それら欠陥の離散的形成過程や動的振る舞いの理論的検証のためのフレームワークを構成する。さらに、研究分担者とともに、整列における粒径や細胞形状が位置決めに与える影響を測定する。また、得られた位置に関する確率密度分布を求め数学的モデルの導出を図る。さらに拡散場が支配的となるタンパクや高分子の輸送と整列について測定を行い、同様の解析が適用可能かを検証する。また、研究協力者とともに、継続して酸素欠損型欠陥を有する金属系抵抗薄膜における電子伝導の確率的振る舞いに着目し、今年度の成果を発展させ、その時間発展(信頼性予測)のモデル化に取り組む。これらの取り組みを通して、確率過程に基づいたナノ構造体における欠陥の動的振る舞いの予測手法を構築し、将来の欠陥制御型プロセス設計手法への応用展開を目指す。種々の材料に対し、プラズマ曝露により形成される欠陥の動的振る舞いを予測するモデルの構築を目指し、実験データを継続して収集する。
下咽頭収縮筋における神経終末に関する螢光組織化学並びに免疫組織化学的研究

(1)犬下咽頭収縮筋における免疫組織化学的検索(i)光顕的観察甲状咽頭筋・輪状咽頭筋における各種ニュ-ロペプタイドの存在様式を免疫組織化学法を用いて検索した。(a)CGRP線維が多数観察された。その多くは運動神経終末に分布するものであると推察出来た。このことから、下咽頭収縮筋の運動神経系にCGRPが重要な役割を担っていると考えられた。また筋内血管周囲にも同線維の分布が認められ、下咽頭収縮筋の血流調節にCGRPが関与している可能性が示唆された。(b)VIP、NPY線維が下咽頭収縮筋内の血管周囲に観察され、下咽頭収縮筋の血流調節にこれらのニュ-ロペプタイドが関与している可能性が示唆された。これら(a)(c)の結果は甲状咽頭筋・輪状咽頭筋について共通であり、両筋間において、ニュ-ロペプタイド存在様式の点で差はないと考えられた。(ii)蛍顕的観察現在検索中である。1.実験動物に犬を用いて下記の結果を得た。(i)螢光組織化学法(グリオキシル酸法による。)犬を心より灌流固定したのち、甲状咽頭筋および輪状咽頭筋を摘出し、ビブラト-ムにて薄切後、グリオキシル酸法による螢光組織化学法を用いて処理した。ノルアドレナリン螢光を有する線維が両筋に認められた。これらの線維の多くは血管に伴走するものであると考えられた。しかし、一部血管と離れて筋線維に平行して走る線維も認められた。これらの線維が筋線維に直接終末しているか否かは不明であるが(本法では)、同切片をヘマトキシリン・エオジン染色し比較した所、ノルアドレナリン線維を認めた部位には血管は存在しなかった。これらのことから、これらの線維が筋に終末している可能性が示唆された。これらの結果は甲状咽頭筋・輪状咽頭筋の両者に同様に認められた。(i)の結果から、電頭的に下咽頭収縮筋に直接的な交感神経終末が存在するか否かを調べた。輪状咽頭筋に5hydroxydopamineを注入後、同筋を摘出し電頭標本を作製し、検索した。現在、筋肉内の血管に終末すると考えられる5hydroxydopamine陽性終末は確認されているが、筋線維に直接終末すると考えられるものは見つかっていない。前者に比べ後者の数が少ないためと思われる。2.今後の予定1ー(ii)について、詳細に検索を重ねる予定をしている。
ダイヤモンド電極を基盤とした生体内測定システムの構築

脳内神経伝達物質など濃度変化のタイムスケールがms程度以下と速い物質の長時間モニタリングを達成すべく,針状ダイヤモンド微小電極を用いたFast Scan Cyclic Voltammetry (FSCV)の評価を行った.対象物質には,脳内神経伝達物質であるドーパミンを用いた.当初の予想通り,純度の高いダイヤモンドを用いた場合は,ドーパミンの吸着が抑制されFSCVの感度は極めて悪かった.一方,不純物炭素成分の多いダイヤモンドを用いると,他のカーボン電極(カーボンファイバー)に近い感度が得られた.しかし,(1)微小電極中に安定して不純物炭素を多く入れることが困難であること,そして(2)非常に多く不純物炭素が導入されたダイヤモンドであってもカーボンファイバー電極には感度が劣る,という2つの理由から,ダイヤモンド電極によるFSCVには限界があると考え,研究の方向転換をするに至った.しかしながら,この結果は生体物質を吸着しにくい表面をもつというダイヤモンドの特徴を裏付けるものであり,その意味で有益な結果が得られたと考えている.一方,生体内測定に必要となる針状ダイヤモンド微小電極に関して,新たな作製手法を考案した.導電性の針状ダイヤモンドの先端をマスク材料で保護した状態で,その上から絶縁性のダイヤモンドを成長させることで,ダイヤモンドのみで構成された針状微小電極の作製が実現できた.研究室レベルではダイヤモンド合成装置の都合により絶縁性ダイヤモンドの絶縁性が悪く,実用的に用いられる微小電極の作成には至っていない.しかしながら,本手法の全てが自動化可能であるため,針状ダイヤモンド微小電極の商業化などには理想的な手法と言える.上記の通り,研究課題の柱としていたFSCVに対するダイヤモンド電極の限界が見られたため,進捗状況としてはやや遅れいている.多くの時間を費やしたのが,針状ダイヤモンド微小電極作製時における不純物炭素導入量の制御である.微小な電極だけあって,ダイヤモンド合成装置内での電極位置の違いで大きくダイヤモンドの質が変化することが問題であった.そこで,(1)基材のタングステン針を直線的に作製する,および(2)ダイヤモンド合成装置内でタングステン針を固定化する,の2点に取り組んだ.(1)に関しては,タングステン針をギターの弦の様に伸ばす治具を作製することで,安定して直線的なタングステン針を得ることが可能となった.なお,弦を鳴らした時の音(周波数)を一定にすることで,同一の力で伸ばすことができる.(2)に関しては,ダイヤモンド合成装置内のタングステン針固定用ホルダーの改良を試みた.しかしながら,ホルダーの形状を変化させたことにより合成時の条件が大きく変わり,逆にダイヤモンドの合成自体が困難となった.(1)の結果,ダイヤモンド合成の安定性に明確な向上が見られた.しかし,目的とする不純物炭素を導入する条件は過酷なため,以上までの操作をもってしても安定して不純物炭素導入量を制御することは困難だった.実験室レベルでの技術では,針状ダイヤモンド微小電極の作製についてこれ以上の努力を施すことは不適切と考え,続いて,その中で得られていた様々な不純物炭素濃度のダイヤモンド微小電極を用いたFSCVの評価に進んだ.不純物炭素成分がなし,中程度,高程度に含まれるサンプルをカーボンファイバーと比較した.不純物炭素の量と相関してFSCVにおける感度は増加したものの,どのダイヤモンド電極もカーボンファイバーのそれには大きく劣る結果となった.上記の様に,本研究はFSCVではない新たなテーマに取り組むこととした.それは,ダイヤモンド電極を用いた電気化学アプタマーセンサーの開発である.薬物濃度をセンシング対象とし,動物血液中でのリアルタイムかつ長期(1日以上)モニタリングを目指す.アプタマーとは,ある物質のみを特異的に吸着するDNAであり,これを利用することで無数の物質が混在する系においても目的分子のみの測定が可能となる.さらに,検出手法に電気化学的な手法を用いることで,生体内における連続測定が実現可能となる.そこで,共有結合を介したアプタマーの強力な固定化が期待できるダイヤモンド電極を用いたアプタマーセンサーの開発により,血中での長期薬物モニタリングを目指す.本来,化学的に安定な表面を持つダイヤモンドであるが,その表面への分子修飾としては主に4種類ほどの方法が報告されている.しかし,いずれの方法においても単分子層での制御された修飾のための決定的な証拠が欠けているのが現状である.そこで,目的分子をダイヤモンド上に単分子層で修飾する手法の確立が必要になる.単分子層か否かを確実に評価する手法を整えたのち,前述各々の方法を横断的に最適化・比較評価する.続いて,アプタマーの修飾とそのセンサーとしての性能評価を行う.予備実験により,アプタマーは未修飾ダイヤモンド表面に非特異に吸着することがわかっている.アプタマーセンサーとしての性能を引き出すためにはアプタマーが電極表面に直立した形で固定化される必要があるため,種々のアプローチを試しその形を実現する.センサーの評価には,血中測定を模倣するためフロー測定装置を用いる.リン酸緩衝液など手軽に扱える系で検討をしたのち,ヒト血液など目的の系に近い系で測定を行う.最終的には,これまでに生体内測定向けに開発してきた針状微小電極を用いることで,生体内測定への実現に近づける.まずガラスのみによるダイヤモンド微小電極の絶縁手法の開発に取り組んだ.温度コントローラーとパワーリレーを組み合わせた回路を作り,自動で加熱時間をコントロールできるシステムが完成した.その結果,ほぼ100%の割合で電極の絶縁が可能となった.上記と並行し,本テーマの基盤技術であるFast scan cyclic voltammetry (FSCV)を行うための計測ソフトウェアの開発に取り組んだ.

習得が容易とされるグラフィカルなプログラミング言語LabVIEWを用いたもののプログラミング自体に不慣れなため習得までには時間を要した.しかし,汎用性の高いLabVIEWを習得したことで様々なシステムの自動化ができるようになったことは大きな収穫である.このシステムを用いて.ダイヤモンド微小電極によりFSCV測定が可能であることを確認した.以上によりFSCVが行えるようになったため,FSCVの反応性を左右するダイヤモンド電極の表面状態の制御に進んだ.まず大まかな傾向をつかむため,ダイヤモンド中のsp2炭素不純物の割合,ホウ素ドープ率,および表面終端の明確に違う電極でFSCVを行ったところ,sp2炭素の割合が電極の反応性に大きく寄与することがわかった.FSCVはミリ秒オーダーの速い測定であるため,測定分子(ドーパミン)の電極表面への吸着量が反応性を左右する.このことより,測定分子はダイヤモンド構造(sp3炭素)には吸着しづらく,主にsp2炭素に吸着しやすいと考えられる.したがって,FSCVの反応性を向上させるには,合成ダイヤモンド中へのsp2炭素の導入量を制御する必要があると言える.昨年度の研究計画として,(1)微小電極の絶縁手法の確立,および(2)測定ソフトウェアの開発を当初予定していた.そのいずれもが達成できたため,計画通りに研究が行われていると言える.しかしながら,その間に習得した技術,および得られた周辺知識が期待以上の成果であった.例えば,プログラミング言語LabVIEWが扱えるようになったことで,本来の目的である測定ソフトウェア開発に加え,微小電極作製時の電解研磨を自動化することができた.以前は研磨後の微小電極径は10-30 umものばらつきを持っていたが,電解研磨の自動化によりそのばらつきを5 umほどに抑えることができるようになった.また電極基材の大きさが安定したことで,その基材上へのダイヤモンドの成長も安定して行えるようになった.マイクロメートル以下の微小な領域のものづくりにおいては,自動化による加工精度の向上が要になるということも身をもって学ぶことができ,LabVIEWの習得は大きな収穫であった.このように安定して微小電極の作製が可能になったことで,がん腫瘍中のグルタチオンレベルの測定(国立がん研究センター東病院等との共同)と薬物動態の局所測定(新潟大学日比野Gとの共同)など,他グループとの共同研究によりダイヤモンド微小電極の生体測定への応用も着実に進展した.以上のように,本来の計画に加え本研究以外にも適用しうる副次的な成果が得られたため,昨年度の進捗は期待以上と考えている.脳内神経伝達物質など濃度変化のタイムスケールがms程度以下と速い物質の長時間モニタリングを達成すべく,針状ダイヤモンド微小電極を用いたFast Scan Cyclic Voltammetry (FSCV)の評価を行った.
成長期女子の成熟度を加味した骨形成の評価基準に関する検討

生活習慣病の1つである骨粗鬆症およびそれに伴う骨折予防の上でもっとも重要な点は、若年期にいかにPeak Bone Mass(最大骨量)を高めておくかであり、骨形成の著しい成長期に骨の健康づくりのための健康管理をいかに身につけるかは重要かつ急務な課題である。本研究は、身体の発育発達の著しい健常な成長期女子484名(12歳16歳)を対象に、この時期の骨の健康状態を把握し、さらにそのための評価基準、および保健指導のあり方を検討することを目的とした。平成12年度は、DIP法による第2中手骨および超音波法による踵骨骨量を測定し、各パラメーターの評価を行い、それらに対する関連因子について検討した。その結果、皮質骨主体の第2中手骨は15歳でピークを示した。一方、海綿骨主体の踵骨は、とくに音響的骨評価値を示すOSIおよび透過指標を示すTIは、年齢の上昇とともに高値を示し、15,16歳においても増加傾向を示した。平成13年度は、昨年度に実施したDIP法による骨量測定において撮影されたフィルムをもとに骨年齢(成熟度の指標として)を求め、DIP法による第二中手骨および超音波法による踵骨骨量との関連性を追究し、さらには安全性の点で最も優れる超音波法による骨量測定の位置づけ、成長期女子の骨の健康づくりに対する保健指導のあり方等を検討した。その結果、骨の形成過程である成長期女子においては、第二中手骨および踵骨の骨評価の各パラメーターによって、また年齢によって、関連する因子の影響の程度は異なる可能性が示された。さらには、成熟度の指標としての骨年齢を加味した骨評価においては、超音波法による踵骨は、成熟度(骨年齢)に比べ体重およびBMI等の体格に関連した因子の方が関連性が強いことが示された。したがって、成長期女子における超音波骨評価は、成長期の健康管理の一環として、非侵襲的であり安全性に優れる方法として有効であること、身体の成長に見合う体格等(適正な体重および初潮発来の有無等)の適正な評価が実施されれば、成熟度としての骨年齢を評価対象に加えることなく超音波法による骨評価を実施することは何ら問題なく、極めて有効である可能性が示唆された。生活習慣病の1つである骨粗鬆症およびそれに伴う骨折予防の上で最も重要な点は、若年期にいかにPeak Bone Mass(最大骨量)を高めておくかであり、骨形成の著しい成長期に骨の健康づくりのための健康管理をいかに身につけるかは重要かつ急務な課題である。本研究は、身体の発育発達の著しい成長期女子の正確な骨の健康状態を把握するための評価基準を検討することを目的としている。本年度は、健常な成長期女子484名(12歳;33名、13歳;122名、14歳;105名、15歳;139名、16歳;85名)を対象に、第二中手骨および踵骨骨量(AOS-100,アロカ社製)の各パラメーターの評価を行い、それらに対する関連因子について検討した。

その結果、体格は、身長・体重ともに年齢の上昇に伴い増加を示したものの、全国平均値との比較では、身長は、ほぼ平均値と同程度の値を示したのに対し、体重は、いずれの年齢群も有意な低値を示した。骨評価では、第二中手骨は、12歳から15歳までは増加しているものの15歳から16歳では増加はみられず、ほぼ同値を示した。踵骨骨量においては、とくに超音波法による音響的骨評価値を示すOSI(osteo sono assessment index OSI=TI×SOS^2)、および透過指標を示すTI(transmission index)は、年齢が上がるに伴い高値を示し、12歳に比べ、15歳および16歳はいずれも、有意な高値を示した。すなわち、皮質骨主体の第二中手骨は15歳でピークを示したものの、海綿骨主体の踵骨は15、16歳においても増加傾向を示した。これらの結果より、骨の成長過程である成長期女子においては、骨評価の各パラメーター(第2中手骨と踵骨)および年齢によって、関連する因子は異なる可能性が示された。超高齢化および少子化がますます深刻化するわが国において、個々人の健康管理の上で、骨の健康状態を把握し、健康寿命の延伸を目指すことは、極めて重要な社会的課題である。とくに骨粗鬆症およびそれに伴う骨折予防の上で最も重要な点は、若年期にいかにPeak Bone Mass(最大骨量)を高めておくかであり、骨形成の著しい成長期に骨の健康づくりのための健康管理をいかに身につけるかが重要かつ急務な課題である。本研究は、身体の発育発達の著しい成長期女子の正確な骨の健康状態を把握するための評価基準を検討することを目的としている。本年度は、昨年度に実施したDIP法による骨量測定において撮影されたフィルムをもとに骨年齢を求め、DIP法による第二中手骨および超音波法による踵骨骨量との関連性を追究し、さらには安全性の点で最も優れる超音波法による骨量測定の位置づけ、成長期女子の骨の健康づくりに対する保健指導のあり方等を検討した。その結果、骨評価値に関連する因子では、骨評価の各パラメター別に関連性の強い順に示すと、第二中手骨は、骨年齢(r=0.575)>初経後年数(r=0.546)>体重(r=0.439)>月経の有無(r=0.418)、踵骨OSIは、体重(r=0.368)>BMI(r=0.361)>骨年齢(r=0.348)>初経後年数(r=0.347)、踵骨TIは、体重(r=0.432)>BMI(r=0.408)>初経年数(r=0.360)>骨年齢(r=0.358)を示した。踵骨SOSはいずれの因子においても相関係数は低値を示し関連性は示されなかった。以上より、骨の形成過程である成長期女子においては、皮質骨主体の第二中手骨および海綿骨主体の踵骨の骨評価の各パラメーターによって、また年齢によって、関連する因子の影響の程度は異なる可能性が示された。また、同年齢でも、初潮発来の有無(体重の差がもっとも大きな要因)によって骨評価値は異なることが示された。さらには、成熟度の指標としての骨年齢を加味した骨評価においては、超音波法による踵骨は、成熟度(骨年齢)に比べ体重およびBMI等の体格に関連した因子の方が関連性が強いことが示された。したがって、成長期女子における超音波骨評価は、成長期の健康管理の一環として、非侵襲的であり安全性に優れる方法として有効であること、身体の成長に見合う体格等(適正な体重および初潮発来の有無等)の適正な評価が実施されれば、成熟度としての骨年齢を評価対象に加えることなく超音波法による骨評価を実施することは何ら問題なく、極めて有効である可能性が示唆された。
幼若マウスのトリパノソ-マ感染防禦にかかわる経乳汁性抗体及び補体の役割

幼若マウスのトリパノソ-マ感染防禦にかかわる母体由来抗体は、経胎盤抗体と経乳汁抗体がある。幼若マウスの血中にみられる経胎盤抗体の主成分はIgG抗体である。同様に、経乳汁抗体の主成分もIgG抗体である。幼若マウスの血清抗体素価は、授乳後急速に上昇する。母体由来抗体を受けた幼若マウスは、トリパノソ-マの実験的感染に対して、抵抗性を示して感染防禦をする。従って、幼若マウスの感染防禦にかかわる抗体の主成分は経乳汁抗体のIgG抗体であることが判った。幼若マウスに移入されたIgG抗体がどの様にして感染防禦を達成するのかは興味ある問題である。トリパノソ-マはIgG抗体の存在のもとで、凝集反応をして凝集塊に補体が作用すると凝集塊はほぐれて、表面抗原に抗体と補体を結合している個々のトリパノソ-マになる。この補体によるdissociation(凝集塊のほぐれ)の現象は、感染しているトリパノソ-マを体内から駆除するのに極めて重要な意味をもつ。感染しているトリパノソ-マを駆除する為には、大食細胞による免疫食作用に頼らなくてはならない。dissociationは免疫食作用を促進する。dissociationには補体の活性化を必要とする。活性化経路は古典経路でも第二経路でもdissociationを完結出来る。トリパノソ-マの凝集塊が補体の存在下でのdissociationの機構は、免疫複合体を形成しているIgG抗体が機能的にunivalentになり、そのために凝集しているトリパノソ-マがfreeになる。抗体が機能的にunivalentになるので、トリパノソ-まの細胞表面の抗原の数と同数の抗体がトリパノソ-マに結合出来る。大食細胞にはFc受容体とC3b受容体があり、IgG抗体が機能的にunivalentになることでbivalent抗体の場合の2倍量の抗体と2倍量の活性化補体がトリパノソ-マ表面に結合し、大食細胞による免疫食現象を促進せしめることになる。トリパノソーマは抗原型Oタイプのウェルカム株を用いた。雌マウスを免疫するためトリパノソーマをラットに移植し、血中感染がピークに達した時にクロロフォルム麻酔下で心臓よりヘパリンで湿した注射器によって感染血液を採取し遠心してトリパノソーマを得た。ラットの成分を取り除くためにDEAEーセルローズカラムクロマトグラフィを行ってトリパノソーマを純粋に得た。そしてドライアイス・アセトンによる凍結融解をくり返して死虫を得た。雌マウスは交尾後24時間以内に死虫とフロインド完全アジュバンドの混液を後足筋肉内に注射された。幼若マウスからの採血は頸動脈を切断することによってなされた。初乳は授乳を受けた幼若マウスの胃を採取しその内容物である乳塊を集めた。初乳からの母体由来抗体はリン酸緩衝液(pH7、5)で抽出した。トリパノソーマに対する幼若マウスの血清凝集素価はすべて母体由来抗体によるが、経胎盤性抗体はあまり多くはなかった。

幼若マウス生後間もなくそれらの血清中に高い凝集素価が認められるので幼若マウスへもたらされる母体由来抗体の大部分は経乳汁性抗体であることが判った。授乳が始まると凝集素価は急激に上昇し、授乳後710日では雌マウスの血清凝集素価を上廻るのが認められた。以後は次第に減少して生後8週令あたりで抗体価は認められなくなった。寒天内免疫拡散法により初乳に含まれるイムノグロブリンを分析すると主にIgG抗体とIgA抗体であった。免疫初乳の授乳後7日目(生後7日目)の幼若マウスを用いてトリパノソーマに対する感染防禦能を調べると防禦能は完全に備わり実験的トリパノソーマ感染に対して発症しなかった。生化学的手技により分離したIgG抗体によって出来るトリパノソーマの凝集塊は補体を添加すると凝集塊ほぐしの現象が認められた。この現象はこの場合には補体第一経路の活性化によりより迅速な凝集塊ほぐしが行なわれるのが認められた。母体由来抗体は、経胎盤抗体と経乳汁抗体がある。幼若マウスの血中にみられる経胎盤抗体の主成分はIgG抗体である。同様に、経乳汁抗体の主成分もIgG抗体である。幼若マウスの血清抗体素価は、授乳後急速に上昇する。母体由来抗体を受けた幼若マウスは、トリパノ-マの実験的感染に対して、抵抗性を示して感染防禦をする。従って、幼若マウスの感染防禦にかかわる抗体の主成分は経乳汁抗体のIgG抗体であることが判った。幼若マウスに移入されたIgG抗体がどの様にして感染防禦を達成するのかは興味ある問題である。トリパノソ-マはIgG抗体の存在のもとで、凝集反応をして凝集塊を形成する。凝集塊に補体が作用すると凝集塊はほぐれ、表面抗原に抗体と補体を結合している個々のトリパノソ-マになる。この補体によるdissociation(凝集塊のほぐれ)の現象は、感染しているトリパノソ-マを体内から駆除するのに極めて重要な意味をもつ。感染しているトリパノソ-マを駆除する為には、大食細胞による免疫食作用に頼らなくてはならない。dissociationは免疫食作用を促進する。dissociationには補体の活性化を必要とする。活性化経路は古典経路でも第二経路でもdissciationを完結出来る。トリパノソ-マの凝集塊が補体の存在下でのdissociationの機構は、免疫複合体を形成しているIgG抗体が機能的にunivalentになり、そのために凝集しているトリパノソ-マがfreeになる。抗体が機能的にuniralentになるので、トリパノソ-マの細胞表面の抗原の数と同数の抗体がトリパノソ-マに結合出来る。大食細胞にはFc受容体とC3b受容体があり、IgG抗体が機能的にuniralentになることでbiralent抗体の場合の2倍量の抗体と2倍量の活性化補体がトリパノソ-マ表面に結合し、大食細胞による免疫食現象を促進せしめることになる。
離散凸性に基づいたアルゴリズム設計とその応用

劣モジュラ関数は離散変数の世界における凸関数と自然にみなすことができる。オペレーションズ・リサーチや機械学習を含む様々な分野において現れる多くの離散最適化問題ならびに連続最適化問題は劣モジュラ最適化問題として定式化される。本研究では、いくつかの劣モジュラ最適化問題に関する構造の解明や理論と実際の両方の意味で効率的に最適解、あるいは最適解に近い近似解を見つけるアルゴリズムの設計を行った。本研究では離散的な対象を扱う離散最適化(または組合せ最適化)を扱う.離散最適化において,連続の世界の凸関数と対応する概念として劣モジュラ関数がある.劣モジュラ性がn次元0-1ベクトル全体上の凸性がある意味で等価であることが知られている.劣モジュラ関数は凸性の文脈のみから重要というわけではない.応用数学の様々な場面で現れる基本関数であり,グラフ・ネットワーク理論,ゲーム理論,オークション理論,機械学習など多岐に渡る分野においてその重要性が認識されている.本研究では,離散凸性に基づいたアルゴリズムの理論研究とともに,多分野に渡り存在する劣モジュラ最適化およびその拡張の離散凸解析に関する応用研究に対して取り組んでいる.劣モジュラ最適化の代表的な応用例としてクラスタリングがある.データ点集合[n]={1,2,...,n}が与えられたとき,それらをk個(k<n)のクラスタ(同種なデータの集まり)に分ける作業をクラスタリングとよぶ.本研究では,外れ値への対策としてクラスタサイズのバランスを考慮に入れたクラスタリング問題に対し,その問題を劣モジュラ関数を用いた分数計画問題として定式化した.さらにこの問題に対する近似アルゴリズムを提案し,計算機実験的によい結果が得られることを示した.本結果は河原吉伸氏(阪大),岡本吉央氏(JAIST)との共同研究であり,学術論文として出版された.また,クラスタリングにおいて分割数kはあらかじめ決定していない場合も多い.本研究では劣モジュラ関数を用いて記述されるクラスタリング問題に対し,最適な分割数kの決定と最適な分割の決定を同時に行う問題を扱い,この問題に対するアルゴリズムを設計した.本成果は河原吉伸氏(阪大),岩田覚氏(京大)との共同研究であり,機械学習の世界最高レベルの国際会議NIPS2010に採択された.本研究では離散的な対象に関する最適化理論である離散最適化(または組合せ最適化)を扱う。離散最適化において、連続の世界の凸性と対応する概念として劣モジュラ性がある。劣モジュラ性はn次元0-1ベクトル全体の上での凸性と、ある意味で等価であることが知られている。劣モジュラ関数は凸性の文脈のみから重要というわけではない。応用数学の様々な場面で現れる基本関数であり、ネットワーク理論、ゲーム理論、、機械学習など多岐に渡る分野において重要性が認識されている。本研究では、離散凸性に基づくアルゴリズム理論の研究とともに、多くの分野で現れる劣モジュラ最適化およびその拡張の離散凸解析に関する応用研究に取り組んでいる。人間関係やインターネット、道路網など、世の中の様々な現象は抽象的にネットワークとして扱うことができる。ネットワークにおいて密集した部分構造を検出する問題は、人間関係におけるコミュニティ検出やタンパク質問の相互作用の検出など多くの応用を持つ。我々の研究ではネットワークの密な部分構造を見つける問題を含む一般的な離散最適化問題である、サイズ制約付き劣モジュラ関数最小化問題を扱った。この問題は離散最適化領域ばかりでなく、機械学習の分野においても重要な問題である。この問題に対し、我々は効率的かつ厳密なアルゴリズムを提案した。本成果は河原吉伸氏(阪大),合原一幸氏(東大)との共同研究であり、機械学習の世界最高レベルの国際会議ICML2011に採択されている。本研究では離散的な対象に関する最適化理論である離散最適化(または組合せ最適化)を扱う。劣モジュラ制約下の凸最適化問題はネットワークにおいて密集した部分構造を検出する問題(Nagano et al., ICML2011)やネットワーク上の資源を公平に分配する問題(Fujishige, 1980)などと関連することが知られており、理論と応用の両方において重要な問題である。この問題に対して、我々はこの最適化問題に対する数学的な構造定理を与え、いくつかの興味深い問題の等価性について示した。加えて、実用上効率的かつシンプルなアルゴリズムを提案した。

本成果は合原一幸氏(東大)との共同研究であり、Japan Journal of Industrial and Applied Mathematicsに2012年10月に採択されている。離散最適化の理論を基にしつつ、アルゴリズムの実際の計算量や実装の容易さなどの実用性を考慮に入れてアルゴリズムを設計することによって、「離散凸性」というキーワードの下で理論と応用をバランスよく主眼に入れたアルゴリズム研究の成果を出せている。24年度が最終年度であるため、記入しない。一般の劣モジュラ関数に関するアルゴリズムは、現状では大きなサイズの問題を扱うことは難しい。この弱点を克服するため、本研究では関数の内部構造を利用した高速なアルゴリズム設計に取り組む予定である。また、0-1上の凸性と対応する劣モジュラ関数ばかりでなく、より一般的な領域の上での離散凸関数の応用研究についても取り組む予定である。
屋外生活者の温熱生理特性と機能・空間心理特性に基づく環境設計手法の開発

本研究では、建築計画学的快適性(機能(動線、空間配置)、空間心理)と環境工学的快適性(温熱生理・心理、周辺微気象の影響)の相互影響を考慮した屋外歩行空間の計画・設計手法の開発に取り組んだ。本研究期間では、夏季屋外空間における歩行者の熱環境と歩行経路選択の関係を実測調査し、この関係を既存の機能的な行動選択モデルに組み込むことにより、機能的快適性と温熱生理的快適性を考慮した環境評価手法の基本モデルを作成した。このモデルの評価・分析結果を活用することにより、屋外空間の総合的快適感に配慮した計画・設計が可能となると考えられる。平成25年度は、当初、1「人体歩行モデルの作成・改良」、2「屋外温熱環境の生活者の温熱生理、空間滞在・移動への影響調査」、3「非定常・不均一屋外温熱環境評価技術の改良と人体歩行特性モデルの組み込み、並びに精度検証」、の3項目の研究に取り組む予定であった。1については、建築計画学分野で提案されている人体歩行モデルに関する論文を輪読し、その構造理解に取り組んだ。現在、このモデルのプログラミング制作中である。2については、福井駅東口広場を対象に夏季(8月上旬)の屋外温熱環境と歩行者の歩行経路の関係を明らかとするための実測調査を行った。実測の結果、熱環境の悪化に伴い日差しを避ける事のできる空間(アーケード等)に避難する歩行者の割合の増加の定量的傾向の把握、ならびに男女間の差異、通行者数と避難傾向の関係が明らかとなった。3については、2の実測で得られた知見に配慮した1の人体歩行特性モデルプログラムを制作し、これを組み込む事で完成するため、まだ当初の目標の達成には至らなかった。しかし、ツール全体の予測・評価性能を向上させるため、人体の温熱環境評価に用いる多分割体温調節モデルをJOSモデルからJOS2モデルへの変更、現在欧米を中心に利用が注目され本研究でも導入可能性のある新たな屋外温熱環境評価指標UTCI (Universal Thermal Climate Index)に関する文献調査、を行うことを通じて、次年度に向けたツールの基盤整備に努める一年となった。平成26年度は、3「非定常・不均一屋外温熱環境評価技術の改良と人体歩行特性モデルの組み込み、並びに精度検証」、2「屋外温熱環境の生活者の温熱生理、空間滞在・移動への影響の再調査」、5「作成された評価技術の屋外環境設計への適用」、6「研究全体のとりまとめ」に取り組む予定であった。3については、前年度に文献輪読で内容把握に取り組んだ人体歩行特性モデルを作成し、研究代表者が制作している屋外温熱環境評価技術に組み込んだ。ここでは、既往の建築計画分野で提案されてきた人体歩行経路選択モデル(Social Force Model)に前年度に行われた実測で得られた熱環境条件が歩行者の経路選択に与える影響の関係を組み込んだ。2については、研究代表者が所属する大学キャンパス内で前年度に福井駅前広場で行ったものと同様の実測を行った。前年度の実測対象に比べ、キャンパス内の高層建物周辺に生じるビル風と局所的な日影分布、空間滞在者の大半が学生という特異性、の影響により、前年度ほど熱環境条件と歩行者の行動選択の関係把握に関する優位な知見は得られなかったが、学生を被験者とした夏季屋外空間内における空間滞在者の熱的生理反応に関しては、人体部位別皮膚温度、深部体温の推移をはじめ注目する知見が得られた。5については、3、5の成果のとりまとめに時間を要したため、十分な成果を得るに至らず、今後の検討課題となった。6については、平成25年度、平成26年度の研究内容を整理・総括した。工学2の実測の成果のとりまとめに多くの時間を要した点、他の研究課題(再帰性反射フィルムの建物窓面への活用によう屋外歩行空間の温熱環境改善効果の評価)の遂行に多くの時間を要した点が研究の遅延の理由と考えられる。平成26年度は、昨年取り組みが不十分であった3「非定常・不均一屋外温熱環境評価技術の改良と人体歩行特性モデルの組み込み、並びに精度検証」の課題に取り組むと同時に、2「屋外温熱環境の生活者の温熱生理、空間滞在・移動への影響の再調査」、5「作成された評価技術の屋外環境設計への適用」、6「研究全体のとりまとめ」に取り組む予定である。