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メソスケール大気におけるエネルギーの分布と形成過程に関する研究

今年度は,これまで行ってきた研究を発展させるとともに,成果のとりまとめを行った.高解像度領域モデルを用いた3次元回転成層乱流の研究においては,昨年度に引き続いて,大規模強制からの応答が成層度にどう依存するかに着目した数値実験を実施した.その結果,力学強制が地衡流モードのみで構成される場合であっても,非線形相互作用を通して自発的に重力波モードが生成されること,メソスケールに見られる-5/3乗則のエネルギースペクトル領域の形成に,重力波モードによる高波数領域へのエネルギー輸送が重要な役割を担っていることが明らかとなった.また,回転および成層度に関する一連のパラメター実験により,水平波数エネルギースペクトルに見られる遷移スケールが定性的にロスビーの変形半径に依存することを示唆する結果が得られた.これらの研究成果については,複数の国際学会で報告するとともに,IUTAM国際シンポジウムの査読付論文誌に投稿した.また,球面浅水系に現れる赤道ジェットに関する研究も昨年度に引き続き発展させた.今年度は赤道ジェットの加速メカニズムを調べるために,弱非線形モデルを用いて波によって引き起こされる東西平均流の加速を求めた.一連の数値実験と理論的考察により,その加速メカニズムは二種類に分類できることが分かった.第一のメカニズムは,赤道に向かって伝播するロスビー波束の局所的な南北波数の増大によるものである.第二のメカニズムは,基本流が赤道域にシアーを持つ場合に赤道波が南北に傾くことにより,波による運動量輸送が基本場のジェットを強化するセンスに働くことに起因している.これらの加速メカニズムは従来指摘されてこなかった新しい成果である.本研究成果を国内外の学会で報告するとともに,Journal of the Atmospheric Sciencesに投稿,受理された.今年度は主に高解像度領域モデルを用いて,総観規模スケールの力学的強制からの応答が惑星の回転にどう依存するかについての数値実験と解析を行った.その結果,回転がある場合については,観測で知られるようなエネルギースペクトルの-3乗則と-5/3乗則の両者が得られることが分かった.このことは,現実大気で見られるエネルギーの分布が大規模なスケールの運動からのエネルギーカスケードによって作られうることを示しており,重要な成果であるといえる.また,回転が弱くなるほど,水平波数空間でのエネルギー輸送が減少する一方で鉛直波数空間でのエネルギー輸送が増大する傾向があるという結果を得た.これらの成果の一部を2004年夏に開催されたAGU Western Pacific Geophysics Meetingで報告した.また,上に示した乱流によるエネルギー輸送が既存の乱流パラメタリゼーションによってどの程度表現されうるかの検証も本研究課題を遂行するにあたり重要な問題といえる.今年度は従来よく利用されてきたSmagorinsky modelを例に,その検証を試みた.高解像度モデルでは,波数空間内でのエネルギー輸送は局所的であることを反映して,パラメタリゼーションの影響は切断波数近辺に集中するのに対し,Smagorinsky modelでは広い波数領域で影響が表れるなどの欠点があることが明らかとなった.より広範なパラメタリゼーションスキームについての検証,およびその改善のための提案が今後の課題と言える.この成果については,2004年日本気象学会秋季大会にて報告した.今年度は,昨年度に引き続いて高解像度領域モデルを用いて,総観規模スケールの力学的強制からの応答が惑星の回転にどう依存するかについて系統的に調べた.その結果,惑星回転がある場合には観測で知られるようなエネルギースペクトルの-3乗則と-5/3乗則の両者が大規模場からの強制のみから再現可能であるとの結論を得た.このことは,観測から得られる大気のエネルギー分布とその形成過程の原因を探る上で重要な結果であるだけでなく,乱流パラメタリゼーションの構築の見地からも,本研究の数値実験からエネルギー輸送過程を調べることの妥当性を示唆するものである.また,この研究成果の一部はGeophysical Research Lettersに掲載された.一方で,今年度は球面浅水方程式系を用いて減衰性乱流の系統的な数値実験を行った.浅水方程式系は大気の発散性を表現しうる最も単純な系であり,乱流における重力波の役割を考察するうえで有効なモデルとなる.本研究では,アンサンブル実験を通して大規模場の形成に関する初期値依存性を調べるとともに,弱非線形モデルを併用して結果の解釈を試みた.その結果,波によって誘導される平均流加速は形成される大規模場の特徴を十分説明しうる一方で,重力波の役割は大規模場の形成にはそれほど重要ではないことが明らかとなった.しかしながら,重力波はより小さな水平スケールへのエネルギー輸送において重要な役割を担っており,小スケールでのエネルギー分布を議論する場合には無視することはできない.これらの成果について,国内外の学会・研究会において報告した.今年度は,これまで行ってきた研究を発展させるとともに,成果のとりまとめを行った.高解像度領域モデルを用いた3次元回転成層乱流の研究においては,昨年度に引き続いて,大規模強制からの応答が成層度にどう依存するかに着目した数値実験を実施した.その結果,力学強制が地衡流モードのみで構成される場合であっても,非線形相互作用を通して自発的に重力波モードが生成されること,メソスケールに見られる-5/3乗則のエネルギースペクトル領域の形成に,重力波モードによる高波数領域へのエネルギー輸送が重要な役割を担っていることが明らかとなった.また,回転および成層度に関する一連のパラメター実験により,水平波数エネルギースペクトルに見られる遷移スケールが定性的にロスビーの変形半径に依存することを示唆する結果が得られた.

これらの研究成果については,複数の国際学会で報告するとともに,IUTAM国際シンポジウムの査読付論文誌に投稿した.また,球面浅水系に現れる赤道ジェットに関する研究も昨年度に引き続き発展させた.今年度は赤道ジェットの加速メカニズムを調べるために,弱非線形モデルを用いて波によって引き起こされる東西平均流の加速を求めた.一連の数値実験と理論的考察により,その加速メカニズムは二種類に分類できることが分かった.第一のメカニズムは,赤道に向かって伝播するロスビー波束の局所的な南北波数の増大によるものである.第二のメカニズムは,基本流が赤道域にシアーを持つ場合に赤道波が南北に傾くことにより,波による運動量輸送が基本場のジェットを強化するセンスに働くことに起因している.これらの加速メカニズムは従来指摘されてこなかった新しい成果である.本研究成果を国内外の学会で報告するとともに,Journal of the Atmospheric Sciencesに投稿,受理された.
ドメイン及び界面制御を指向したブロック共重合体の創製と有機薄膜太陽電池への展開

自己凝集しやすく増感作用などを示すπ共役系色素部位を結合部位に配置した、p型半導体であるポリ(3ーヘキシルチオフェン)及び電気的に不活性な汎用高分子を構成単位に含む新規のブロック共重合体を設計・合成した。ブロック共重合体とn型半導体であるフラーレン誘導体との複合膜を有機薄膜太陽電池の活性層へと展開した。相分離したドメインのサイズや方向性を制御するとともに接合部に配置したπ共役系色素によりpn界面に新たな機能を付与できた。ブロック共重合体の構造、薄膜の階層構造及び素子特性の関連を明らかにし、太陽電池の高効率化のための分子設計の新しいコンセプトを見出すことができた。ポリジメチルシロキサン(PDMS)をセカンドブロックとしたブロック共重合体について合成を検討し、組成の異なる共重合体を合成した。様々な分子量の末端アミノ基を有するPDMSは、アニオン重合、アリルアミンとのヒドロシリル化反応により合成した。片末端臭素のポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)は既報に従って合成した。非対称ペリレンジイミドはワンポットで合成した後、溶解性の違いを利用して分別できた。これをホウ酸エステルとした後、片末端臭素のP3HTとの鈴木カップリングで目的のブロック共重合体を合成した。また、ポリスチレン(PS)をセカンドブロックに用いた共重合体の合成に用いる末端アミノ基を含むPSも合成したが、その後の非対称ペリレンイミドの合成が難しく、分子設計を検討中である。赤外、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、示差走査熱量計(DSC)や核磁気共鳴装置を用いて構造解析により合成を確認した。有機薄膜太陽電池材料としての評価に関しては、ペリレンイミドを接合部に含まないブロック共重合体(P3HT-b-PDMS、PDMS含量:3.5、5.4、9.6wt%)について行った。ブロック共重合体とPCBMを溶解させた後、PEDOT/PSSフィルムをコートしたITO基板にスピンコートで厚さ70-100 nm程度の薄膜を作製した。熱アニールにより相分離構造を誘発し、活性層とした。相構造は原子間力顕微鏡や透過型電子顕微鏡で観察し、P3HT/PCMBのブレンド物と比較して、ドメインサイズが小さくなることを見出した。また、150°Cでの加速試験の結果、ブロック共重合体の場合、PCBMの結晶化が抑制されることがわかった。素子の特性に関してはブロック共重合体のPDMS含量が増加するにつれて、短絡電流密度が増加しPDMSの存在により適切なモルフォロジ-が薄膜中に形成されていることが示唆される。ポリスチレンをセカンドブロックにし、接合部にペリレンイミド単位を配置したブロック共重合体の合成が遅れてはいるものの、セカンドブロックにポリジメチルシロキサンを用いたものについては合成が完了した。また、有機薄膜太陽電池の活性層としての評価に関しては、ペリレンジイミド単位を含まないポリジメチルシロキサンをセカンドブロックとした共重合体について終了した。以上のことから進捗は、おおむね順調に進展していると判断した。前年度、合成に成功したペリレンジイミドを接合部に含むポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)とポリジメチルシロキサン(PDMS)のブロック共重合体の素子特性を中心に検討した。ペリレンジイミド単位を含まないP3HT-b-PDMSで最も高い効率を示した共重合体(PDMS含量:9.6wt%)を比較対象とした。ペリレンジイミドを含むポリマーの場合、電流密度が5%程度、開放電圧もやや増加し、効率が3.24%から3.52%に増加した。一方、ペリレンジイミド単位を含まないP3HT-b-PDMSにペリレンジイミドのモデル化合物をドープした系においては、ほぼ効果が見られなかった。PCBMとの相界面にペリレンジイミド単位が存在することが、効率の向上に効果的であることが示された。また、複合膜のUVスペクトル測定から、ペリレンジイミドを含むブロック共重合体を用いることでP3HTドメインの結晶性が増大することが示された。原子間力顕微鏡による観察ではドメインの微細化が認められ、薄膜形成時の早い段階で結晶化が進行することでドメインサイズが小さくなったことが予想される。ポリスチレンをセカンドブロックとする共重合体については、まず、末端アミノ基を有するポリスチレンを原子移動型ラジカル重合で合成し、引き続きペリレンジカルボン酸無水物からペリレンジイミドを末端に有するポリスチレンを合成した。その後、片末端に臭素を有するP3HTとカップリングし、目的とするブロック共重合体が合成できることがわかった。目的とするブロック共重合体の合成及びそれを活性層に用いたデバイス評価を行うことができた。また、もう一つの目的のブロック共重合体であるポリスチレン含有ポリマーについても合成方法を確立できたので、おおむね順調に進展していると判断した。ポリスチレンとポリ(3-ヘキシルチオフェン)からなるブロック共重合体、並びに結合部にペリレンジイミド単位を有するブロック共重合体を合成した。前年度検討したポリジメチルシロキサンを第2成分として場合、ペリレンジイミド単位が増感剤、結晶の核として働くことが示唆されたが、ポリスチレンに関しては、当初設計した末端アミノ基を有するものからでは、末端にペリレンジイミド単位を有する高分子の合成が難しく、アミノ基とポリスチレンの間のスペーサーとしてメチレン基が挿入されたものを設計合成することで、良好な収率で目的の高分子並びにブロック共重合体を合成することができた。

合成したペリレンジイミドを連結部に含んだブロック共重合体薄膜やフラーレン誘導体とのブレンド薄膜では、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)と比較して、ポリジメチルシロキサンを有するブロック共重合体と同様に、規則的な相分離が認められたが、素子特性の向上は見られなかった。同時にポリスチレンとポリ(3-ヘキシルチオフェン)からなるブロック共重合体に関しては、より詳細な構造解析を行ったところ、移動度が2ケタ程度向上することが明らかとなった。X線回折から求めた結晶構造にはあまり大きな差異は見られず、アモルファス部位のガラス転移温度が向上し、結晶間を連結されることが原因と考えられる。ブロック共重合体とすることで、バルクヘテロなのどブレンド物の相分離、ミクロ相分離よりも小さい階層での構造が変化し、電気的物性にも大きな影響を与えることが明らかとなった。自己凝集しやすく増感作用などを示すπ共役系色素部位を結合部位に配置した、p型半導体であるポリ(3ーヘキシルチオフェン)及び電気的に不活性な汎用高分子を構成単位に含む新規のブロック共重合体を設計・合成した。ブロック共重合体とn型半導体であるフラーレン誘導体との複合膜を有機薄膜太陽電池の活性層へと展開した。相分離したドメインのサイズや方向性を制御するとともに接合部に配置したπ共役系色素によりpn界面に新たな機能を付与できた。ブロック共重合体の構造、薄膜の階層構造及び素子特性の関連を明らかにし、太陽電池の高効率化のための分子設計の新しいコンセプトを見出すことができた。接合部にペリレンイミドを配置したブロック共重合体に関して、ポリジメチルシロキサンをセカンドブロックとしたものについては有機薄膜太陽電池の活性層としても評価を進めると同時に、X線構造解析、各種分光分析により薄膜の構造とポリマーの構造の関連、及び素子特性の関連を議論する。セカンドブロックとしてポリスチレンを用いるブロック共重合体については、ポリスチレンを合成する際の原子移動型ラジカル重合の開始剤を変更し、末端にアミノ基を有するポリスチレンを新たに合成する。PDMSを有し、ペリレンジイミドを接合部に配置したブロック共重合体をベースとしたデバイスに対して、活性層の作製法、後処理法(熱や溶媒によるアニール)を最適化して、薄膜の構造とデバイス特性の関連を明確にする。ポリスチレン含有のブロック共重合体についても同様の手法で評価する。有機材料化学
太陽磁気活動の地球気候への影響評価:北極振動を糸口にして

北極振動指数と、太陽磁気活動の指標aa指数との間には、顕著な関係が見られるが、その関係は複雑である。北極振動自体の機構も明確ではないので、本年度は関連する情報の収集を図り、研究の将来的見通しを得ることを試みた。また、北極振動の気候影響が大きいことを考慮して、気候変化が生態系に与える影響評価のため、生態系の回復性等の基礎的検討も併せて行った。1.過去気候変動が太陽磁気活動変化で解釈できる新規可能性。周辺集落の盛衰を決定付けたアフリカ東部のナイバシャ湖の水深の変動は、宇宙線由来の^<14>C量変化と良く対応し、太陽光度の変化で議論されてきたが、太陽光度変動が小さい可能性は高く、降水量の大きな変化は説明できそうもない。しかし以下のように、北極振動を介する機構は可能と思われる。気温変化と北極振動指数の相関の空間的分布は、北極を中心とした四重極子型を示し、シベリア等で強い正の相関、グリーンランド等で強い負の相関を示す。降水量との相関は複雑であるが、地中海沿岸やアフリカ中央部などで強い正の相関がある。従って、太陽磁気の変動が、北極振動(あるいは南極振動)を介して降水量に大きな影響を与えた可能性がある。2.海洋蓄積熱の新規解釈。海洋蓄積熱の測定結果を検討し、10年規模の変動が北極振動と火山の影響(エアロゾル)とで解釈できることを見出した。北極振動が強いとき、海洋蓄積熱は増加している。海洋蓄積熱はグローバルな放射強制力の指標であり、主として熱の再配分に与る北極振動との相関は一見奇妙である。この結果から次のような可能性が示唆された:1)陸部に配分された熱が、無視できない程度に大きい:2)雲量の変化等を介して、北極振動が放射強制力に直接関わっている。3.複雑系の双安定に基づく回復性の検討気候システムや生態系を複雑系として捉える過程で、その双安定性を基礎として、システム回復性評価の理論的検討を行った。北極振動指数と太陽磁気活動の指数(aaインデックス)を比較した予備的検討により、特に5年以上の周期変動に関して、北極振動は太陽活動変動とかなり良く対応することが分かっていたが、対応する期間における太陽黒点数との比較検討などにより、この関係が確かめられた。北極振動指数は、1970年以降、aaインデックスとの相関が高く、また1950年1970年の期間は逆相関となる。さらに、1900年までの期間について、相関の期間と逆相関の期間が見られた。北極振動にカオス解析を適用したが、明確なカオス的挙動は見られず、むしろランダムな挙動に近いと言える。また、北極振動指数の周波数解析では弱い1年周期が見られるが、指数の絶対値の周波数解析では明確な1年および0.5年のピークが見出された。一方、南極振動ではこのようなピークは見られなかった。これは、陸(北極振動)と海(南極振動)における大気摩擦の違いによるものと推察された。北極振動と太陽活動の相関に対する一つの解釈は、紫外域の強度変動による成層圏における大気循環の変化である。しかし、北極振動指数と太陽黒点数の対応よりもaaインデックスとの対応の方が良い期間が見られるので、紫外線強度変動のみで解釈するのは無理と思われる。北極振動の成因については定説がないが、筑波大の田中らの解析によれば、北極振動は大気の順圧的自由振動モードであり、振動周波数の固有値は0である。従って、任意の外力によって励起され得る。太陽風やフレア、さらに極冠電離層コンベクション電位などに現れる太陽磁気活動が北極振動に作用する可能性を探るには、この自由振動機構が候補となると考えられる。この結果から次のような可能性が示唆された:1)陸部に配分された熱が、無視できない程度に大きい:

2)雲量の変化等を介して、北極振動が放射強制力に直接関わっている。3.複雑系の双安定に基づく回復性の検討気候システムや生態系を複雑系として捉える過程で、その双安定性を基礎として、システム回復性評価の理論的検討を行った。
農業就業者の高齢化と農地の相続について

まず,農地相続の歴史を振り返ると,戦後民法は均分相続を原則としたことから,農地の細分化が強く懸念されたものの,農地相続を例外とする特例法案はついに日の目を見なかった。実際は,農家では農地の一括相続への希望が強く,分割されて相続される場合は比較的少なかった。農家後継者以外の子弟の農地相続を主張しなかった理由として最も大きいものが,教育投資である。農家の後継者よりも少ない相続財産の見返りとして,教育を施すということである。教育を受けている期間の逸損所得に加えて,教育による就職後の受け取る高賃金が彼らの補償である。また,農地は後継者が継ぎ,農業を続けるとうい共通の認識が成立していたことも重要である。農地相続に対する少子化の影響は重要である。農家子弟の数が減ることで,分割相続という事態は自然に解消されていった。むしろ,後継者が農業を継がなくなる事態が発生し出す。農業者の高齢化問題の発生である。農業者の高齢化問題は,子弟の数の減少のみならず,農業と他産業との所得の差による後継者の他産業への転出や,平均寿命の伸びによる両親の稼動年齢の上昇などがその要因として挙げられる。農業者の高齢化の結果として,(1)農地の所有権は時期を遅らせて後継者が相続されることになり,農業経営者の若返りを図ることにならない上,場合によっては後継者が農業に参入したときには高齢者になっている可能性があること。(2)また,他の農業経営への農地の移転も自ら耕作する分だけ発生しにくい構造になっていること。などが挙げられる。結論は,農地の分散化には一定の歯止めがかかり,零細化という事態は避けられたものの,高齢者の農業の継続は農地の効率的な利用にある種の阻害となっている可能性が示唆できる。今後の課題は,高齢農業者の労働参加の要因について,さらに詳しく見ていき,年金等を考慮に入れつつ,定量的に実証することである。今年度は,上記の研究を行うための既存文献の整理を試みた。農家の相続は,戦後民法にとって重要な間題であった。農地改革により生み出された自作農が,均分相続を旨とする戦後民法の制定により,生産基盤を弱めてしまうのではないか,とする議論も強かった。しかし,家督相続の廃止により,長子相続は否定され,農家だけの例外も認められなかった。また,戦後の構造改善は,規模拡大の難しさに直面した。農地は単なる生産資財ではなく,他にも効用を生むものである,と予想される。一方,所有権の移動の点から見ると,多くの農家にとって農地は,自分の子孫に相続することになる。しかも,必ずしも均分相続ではない。では,日本の農家にとって農地の所有はどのような意味があるのだろうか。日本の一般の高齢者の遺産行動の原因に関する既存の研究では,子孫への配慮としての「遺産動機」よりも自分らの消費と余暇からの効用のためとする「ライフサイクル」的目的に由来する傾向にあることがしばしば指摘されている。来年度の議論は,農家にとって農地を相続することはどのような意味があるのだろうか。このことを農家就業者の高齢者について来年度検証を試みると同時に,戦後民法制定の議論と重ね合わせて考察し,農家の農地に対する考え方及び昨今議論となっている高齢者の農業参加について考察を試みる。また,今後の農家の相続についての考察を行う。などが挙げられる。
「でんき家計簿」の省エネ行動誘導効果の計測

本研究は、エネルギー使用の見える化を無料で提供する「でんき家計簿」サービスに注目して、「でんき家計簿」の省エネ行動誘導効果の測定をおこなった。分析結果より、「でんき家計簿」登録者は未登録者と比べ環境関心度が高く、さらに日常的にエネルギーの削減努力をおこなっていることがわかった。「でんき家計簿」の登録により省エネを心がけるようになったのは3割程度で、実際エネルギー使用量の削減が実現できたたのは登録者全体の19%程度であり、その効果は限定的である。他方、「でんき家計簿」をよく見ている登録者の過半数はエネルギー使用量が減少していることから、一定の省エネ行動誘導効果はあったと考えられる。本研究は、「でんき家計簿」を使用している消費者を対象に、エネルギーの見える化の効果を計測するものである。でんき家計簿は、東京電力(株)が無料で契約者にWeb上で提供しているサービスであり、この登録をおこなうと自宅で使用した電力の使用量を確認することができる。でんき家計簿で確認できる内容は、単に電力の使用量ばかりでなく、近隣の住居や家族構成が似通った家庭の電気使用量(よく似たご家族のエネルギー使用量)を比較したり、省エネアドバイスを確認することができる。このような、電力使用量の見える化が消費者にどのような影響を与えたのかを計測するためにインターネットアンケートを実施した。インターネットアンケートを選択した理由は、でんき家計簿に登録している登録者を比較的容易に抽出できる点にある。また、でんき家計簿に登録していない対象者のデータも同時に収集し、見える化の効果が電力の最大使用のピークシフトにどの程度影響が出るかを、情報の有無による違いも含めて検証することが可能であるからである。その結果、アンケート調査の対象者は、「でんき家計簿に登録し情報を与えられたトリートメント群」「でんき家計簿に登録し情報を与えられなかったコントロール群」「でんき家計簿に未登録で情報を与えられたトリートメント群」「でんき家計簿に未登録で情報を与えられなかったコントロール群」の4グループに分類して、それぞれの違いについて詳細の分析をおこなうことが可能となった。なお、アンケート調査に加え、電気使用量の見える化ソフト開発の先駆けであるアメリカのOpower社のヒアリング調査をおこなった。アメリカの先行事例や現在日本の電力会社と提携して各地域で実施している社会実験の結果を入手して整理した。これらの先行事例の知見は、アンケート分析にあたり考察や政策提言の参考とする。平成27年度の研究計画では、1アンケートのモニター抽出、2インターネットアンケートの実施、3Opower社の先行事例を調査する予定であった。これら3点については、すべて実施をおこない、以下のような成果を得ている。1と2については、3月の下旬にインターネットアンケート調査を実施することで完了している。インターネットアンケート調査によるメリットを活かし、モニターの選出を指定して4グループに分類し、約1,000サンプルを入手することができた。現在は、データクリーニングをおこない、分析をすすめているところである。分析結果から、省エネ感度の高い人に見える化の効果の関連性がある傾向や情報量による省エネ行動の変化を観察できており、今後はこれらをまとめて学会発表や投稿論文として開示していく予定である。3については、Opower社が関係している電力使用量の見える化の地域の洗い出し、また実験的にトライアルで取り組んでいるプロジェクトのエリアや内容について、詳細にヒアリング調査をおこなった。その結果、省エネ行動変容の特性や工夫の仕方について有益な情報を得た。本研究は、おおむね順調に進展しているが、平成27年10月に大学を移籍したこともあり、研究時間の配分が想定以上に圧縮された。そのような中で、データの整理・分析が若干遅れていると認識している。しかし、大幅な遅れではないことから、今後、第2回目のインターネットアンケート調査やヒアリング調査の実施段階で、遅れを調整できるものと確信している。でんき家計簿登録者の登録後の行動変容や特性などを研究した。平成27年度におこなったアンケート調査の結果からは、でんき家計簿のようなエネルギーの見える化の効果は、限定的であることがわかった。アンケートでは、電気使用量の変化について、登録者のエネルギーの消費が減少すると想定して尋ねた。しかし、でんき家計簿のコンテンツの活用には積極的でなく、よく見ている人は登録者の3割程度である。でんき家計簿をよく見て、かつ電気使用量が減少したのは、登録者全体の15%程度である。以上より、でんき家計簿の登録によるエネルギーの見える化には、一定の省エネ効果があるものの、登録者すべてに同様の傾向があるわけではないことがわかった。そこで、重回帰分析をおこない、でんき家計簿の登録者の特性を把握することを試みた。でんき家計簿の登録者は、環境関心度やエネルギー削減努力などを日常的におこなうことができていることが分析から明らかになった。また、電力自由化に関しては早々に電力会社の変更をおこなったり、もしくは予定しているアクティブな面を持ち合わせている。加えて、社会全体で取り組む環境問題の例である電力ピークシフトにも合意する傾向にある。他方、でんき家計簿の分析のために収集したデータから、環境ラベルに関する分析もおこなった。環境ラベルとは、消費者が商品を購入する際に、環境にやさしい商品を選択できるように商品についているシンボルマークをさす。11の環境ラベルについて、どの程度知っているかを質問し、よく知っている場合は2ポイント、知っている程度では1ポイントを付与し環境ラベル認知度としてポイント化した。

環境ラベル認知度が高い消費者は、環境関心度やエネルギー削減努力などを日常的におこなうことができていることが明らかになった。また、でんき家計簿に登録していることが、環境ラベルの認識度に正の影響を与えることも確認できた。平成27年のアンケート調査(第1回)に引き続き、本年度もアンケート調査(第2回)をおこなった。当初の計画どおり平成27年度の回答者に対して、再度アンケート調査をおこない8割強の回収を得ていることから、パネルデータとして分析することが可能となっている。また、第1回のアンケート結果をまとめて、学会発表をおこなっている。それぞれの学会で、でんき家計簿の分析結果、環境ラベルの認知の差による消費者の特性に関する報告ができている。加えて、ヒアリング調査も計画どおり、オーパワー社や東京電力に対して実施できた。オーパワー社は、エネルギーの見える化のソフトを世界各国に提供している会社で、エネルギーの見える化に関する調査結果を把握している。今回のアンケート分析結果と比較してコメントを得ることができた。東京電力には、でんき家計簿のルールの変更や登録者の現状に関して確認した。これらは、論文の考察に有益な情報として利用することができた。本研究は、TEPCOが無料で提供している「でんき家計簿」に注目して調査をおこなった。でんき家計簿は、エネルギー使用量を見える化したもので、HEMS機能の一部を提供している。無料の見える化サービスで消費者の省エネが実現できれば財政負担無で温暖化ガス削減が見込め、その実現性について検証することが本研究の目的である。最終年度は、第2回目のアンケート調査の実施と学会発表、ディスカッションペーパーの作成をおこなった。でんき家計簿の登録者と未登録者を対象に第1回調査をおこなった後、1年後に同対象者を対象として第2回調査を実施した。なお、旧対象者に新規のサンプルを加えた。アンケート調査は、インターネット調査会社のモニターを使用しておこない、調査対象は2668、有効回答数1078、回収率は40.4%であった。第1回調査の結果、でんき家計簿のコンテンツの活用には積極的でなく、よく見ている人は3割程度で、よく見ている人で電気使用量が減少したのは登録者全体の15%程度であることがわかった。でんき家計簿登録は一定の省エネ効果があるものの、全登録者に共通の傾向でない。また、でんき家計簿登録者と環境ラベル認知度に正の相関が示唆された。第2回調査の分析は、でんき家計簿の継続性に注目しつつ、環境ラベル認知度と環境配慮行動の関係についても分析もおこなった。でんき家計簿登録者の継続要因と退会要因の分析から、電気料金が安くなるとの期待、本人が好奇心を感じて登録することは継続要因であることがわかった。逆に、なんとなく登録している場合は、退会要因となる。また見える化の後、省エネの実感が伴わないことも退会を促すことがわかった。でんき家計簿登録者と環境ラベル認知度や環境配慮行動については、正の関係があるものの統計的有意にならなかった。
蝶の翅の色の機能に関する研究

本研究では、ミドリシジミの仲間を対象に、翅色の測定、色覚の分析、行動学的調査を行った。翅色の測定では、緑色系の種の多くは緑に加えて紫外線を反射すること、緑色系以外の種では紫外線を特異的に反射するものがないことを明らかにした。色覚の分析では、複眼全体を照射できる積分球を用いて、ミドリシジミ族とそれに近縁なムラサキシジミ族を調べ、いずれの種も紫外から赤に反応すること、その第1ピークは短波長域にあることを明らかにした。一方、ムラサキシジミ族と、ミドリシジミ族のうちの性的一型の種において、翅の色と対応した微妙な修正を確認した。行動の調査は、ミドリシジミ族と、実験の容易さからヤマトシジミを加えて行い、雄による探雌行動や雌による多回交尾を明らかにするとともに、翅を貼ったモデル実験から、性的二型の種の雄は翅の色で雌雄を識別できること、雄の派手な翅の色は他の雄を排除する効果を持つこと、雄の翅の色は雌を誘引する可能性のあることを明らかにした。本研究では、蝶の翅の色の機能を解明するため、ミドリシジミ族を対象として(1)翅の色の分析、(2)色覚の分析、(3)行動の解析の3点から調査を進めている。その成果は2004年の鱗翅学会大会で報告した。(1)翅の色の分析につては、オオミドリシジミ属全種を調べ、可視光域の反射はほとんど変わらないのに紫外域で大きな差が見られるケースが多く、とくに同所的近縁種で形質置換を思わせるような顕著な差の例があった。(2)色覚の分析については、わが国に産する本族25種のうち19種を網膜電位測定法(ERG)によって調べ、全種において第一のピークが青(約460nm)という共通的特徴があり、長波長域では種間にかなりの変異のあることを明らかにした。雌雄各5個体以上調べられた5種について、統計的な種間比較を行ったところ明瞭な差が認められ、緑色系の種では長波長域での反応が低い一方、オレンジの種では長波長域での反応が高かった。これら5種について、色覚の性差を調べたところ、オレンジの性的一型の種では性差が認められなかったが、緑色の性的二型の種および黒色の性的一型の種で、性差が認められた。以上の結果は、複眼の一部を照射する従来の方法によったが、複眼全体を照らして、その種の持つ全体的な色覚の分析を現在検討している。(3)の行動については、未だ色彩に関わる行動の解析に至っていないが、基本的な調査として、性的2型の種であるジョウザンミドリシジミの縄張行動およびミドリシジミの配偶行動についての成果をまとめた。また、メスアカミドリシジミの雄間の卍巴飛翔の解析と縄張行動については、それぞれまとめて現在投稿中である。性的一型の種の行動解析は、今年度は発生数が少なく不十分だったため来年度行なう。本研究では、ミドリシジミの仲間を対象として(1)翅色の測定、(2)色覚の分析、および(3)行動の観察・実験から、蝶の翅の色彩の意味を解明することを目的としている。(1)色彩については、これまで緑色系の12種について十分な分析を完了し、かなりの種でUV反射を確認した。一方他種については、個体数は少ないものの一通り分析を行い、とりわけ顕著なUV反射のないことを明らかにした。(2)色覚については、これまで種間差や性差を一部で確認したが、これは複眼の一部を測定する従来の方法にもとづくもので、蝶類の色覚世界全体の解明には結びつかない。そこで、複眼全面を照射できる積分球を新たに導入し、時期の関係からミドリシジミ亜科のムラサキシジミで徹底した分析を行ったところ、この種では明確な性差があること、それは雄の高いUV感度もとづくことが分かった。ちなみに、この種の翅はUVを反射する。この手法でミドリシジミ族の広範な検討を計画している。(3)行動については、これまで性的二型の緑色系の3種および性的一型の1種で一般的な生態を明らかにした。とりわけメスアカミドリシジミでは、この種の雄特有の回転飛翔を2次元画像から3次元運動に変換する手法を開発した。

一方、色彩の意義に関しては、雄が他の雄の鮮度や雌雄の識別をするという結果は得ているが、雌の行動に関する実験は樹林性のこれらの種では非常に難しく、いくつかの試みはいずれも成功していない。そこで、草原性の性的二型の種ヤマトシジミでモデル実験を行い、処女雌が雄の翅に誘引されることを証明した。本研究では、ミドリシジミの仲間を対象として、(1)翅色の測定、(2)色覚の分析、(3)行動学的調査を行い、その色彩の機能を解明することを目的とした。(1)については前年度までの調査から概ね終了しているので、近縁のムラサキシジミ族(ミドリシジミ亜科)3種の分析を行い、2種が性的二型を、1種が一型を示すことを明らかにした。(2)については、複眼の全面照射という新しい手法を導入して再検討を試み、性的一型の7種、二型の4種について詳細な分析を行った。いずれの種も短波長域(UV青)で第一のピークを示し、翅の色彩との明瞭な対応は確認できなかった。しかし、性的一型の青い種では紫外域で、オレンジ色の種では長波長域でやや反応が高まる傾向が見られた。性的二型の種ではそのような傾向は認められなかった。一方、翅の色を分析したムラサキシジミ族3種について色覚を調べたところ、短波長域での強い反応に加えて、翅の色と対応した異種間での微妙なピークのシフトが確認された。したがって、色覚は、グループとしての傾向が強いが、一部の種で翅の色と対応した微調整が生ずることがわかった。(3)に関しては、これまでに得られた成果を公表することに努め、ミドリシジミの雄間および雌雄間行動に関する部分は、ムラサキシジミの色覚に関する報告と平行して、公表を完了したが、残りの部分は現在進行中である。
多機能光ファイバセンサの信号解析による新規ひずみ・樹脂硬化度分離評価技術の構築

航空機や宇宙システムの樹脂複合材構造において、スプリングイン等の成形ひずみの改善が喫緊の課題となっている。成形ひずみは樹脂の硬化収縮に起因するため、成形中の複合材内部の樹脂硬化挙動を把握することが肝要である。本研究では光ファイバセンサの1つであるTFBG(Tilted Fiber Bragg Grating)の多機能性に着目し、1つのセンサと計測系によって同時に、同一箇所で樹脂複合材にとって重要な指標(樹脂硬化度、ひずみ、温度)を個別推定する手法の確立を目指す。TFBGの信号解析では光学理論に基づく順解析、および機械学習を援用した物理量推定(逆解析)を併用する。
標準型メール攻撃に対する知的ネットワークフォレンジック技術の開発

この方式は、AI技術の1つであるルールベースシステムとベイジアンネットワークなどを利用し、徴候ー事象ー対策の関係を記述し、徴候群から事象と対策を明確にする。C#を用い約2000ステップのLIFTシステムのプロトプログラムを開発。プロトプログラムによる評価実験を行い過去に起きたのと類似の事象について6件中6件正しく発見できることを示し、基本的有効性を確認した。官庁や企業などに対する標的型メール攻撃が起こった時に、適切に対処できるようにするため、ネットワークフォレンジックシステムのインテリジェント化をすすめ、自動運転したり、運用者を適切にガイドしたりできるようにするためのLIFT(Live Intelligent Network Forensic Technologies)と名付けたシステムの開発構想を明確化した。これは、診断に関する知識を、事象・兆候テーブルや事象・対策テーブルとして表現し、AI(人工知能:Artificial Intelligence)の1つであるルールベースシステムをルールとして保存しておくものである。検知システムより、イベントログなどから兆候が検知されると事象・兆候テーブルを逆引きし、発生事象の推定を行う。確信度が十分高い事象が明確にならない場合は、確信度を上げるために最も適切な兆候を自動的に取りに行ったり、取りに行くようにガイドしたりし、確信度を十分高い事象を見つけるようにする。これらの事象が明確になると、事象・対策テーブルを用いて対策をガイドするものでありイベントログなどがきちんと得られれば適切に対応可能な見通しを得ている。また、JBOSS Droolsなどのルールベースシステムを用いると個別のルールをランダムに入れておくと、システムが演算順序を自動的に選択し演算を行ってくれることも確認している。なお、事象・兆候の関係を記述するうえで十分なイベントログを得るために、メインメモリー上に立ちあがっているプロセスと送受信パケットの関係を記録するためのシステムCAPLOGGERを開発した。このCAPLOGGERについては、特許出願を行うとともに、DICOMO2014で学会講演を行ない、ベストプレゼンテーション賞を受賞している。標的型メール攻撃に対処するためには、パケットなどのネットワーク系のログをしっかり取得・管理・分析することによりコンピュータウイルスの侵入・拡散や情報の漏えいなどを検知・防止できるようにする必要があり、この自動化を図るためAI(Artificial Intelligent)の導入を前提としたLIFTシステムの開発を進めている。本年度は、(1)前年度実施したLIFTシステムのあるべき機能、構成ならびに必要となる技術の詳細化を行うとともに、(2)AI技術の1つであるルールベースシステムに実験結果や文献調査に基づき具体的ルールを組み込んだプロトプログラムを開発した。あわせて、(3)PCなどから具体的なログデータを得るためにWindowsOSの持つファイヤーウォールの機能を利用する方法を考案し、パケットとプロセスの関連付けにも続き影響の連鎖の把握を可能とした。(4)このようにして得られたルールベースのシステムと具体的にログデータを集めるシステムを組み合わせ実験を行うことにより、過去に起こった6つのインシデントに対し、正しくインシデント事象を検知できることを確認した。さらに、今後起こる可能性のあるインシデントにも対応できる道を開くため、(a)AI技術の1つであるマルチエージェントを用いる方法と、(b)代表的コンピュータウイルスの亜種の出現パターンをVirusTotalを用いて分析し、新しく出現したコンピュータウイルスの亜種出現の予測を行う方法を考案した。また、検知の精度を上げるため、単純な事象兆候テーブルではなく、相互の関連性を考慮できるベイジアンアンネットを用いる方式を考案した。この結果を、2件の海外発表、6件の国内発表、2件の論文としてまとめた。今後起こる可能性のあるインシデントへの対応方式の検討などは、当初予想したよりも進展がみられる。具体的には上述したように(a)AI技術の1つであるマルチエージェントを用いる方法と、(b)代表的コンピュータウイルスの亜種の出現パターンをVirusTotalを用いて分析し、新しく出現したコンピュータウイルスの亜種出現の予測を行う方法を考案した。標的型メール攻撃があった場合に、運用者に適切にガイドしたり、半自動運転したりすることを可能とするために、知的ネットワークフォレンジックシステムLIFTの基本方式を確立した。この方式は、AI技術の1つであるルールベースシステムとベイジアンネットワークなどを利用し、徴候ー事象ー対策の関係を記述し、徴候群から事象並びに対策を明確にするものである。C#を用い約2000ステップのプロトプログラムを開発するとともにするとともに評価実験を行うことにより過去に起きたのと類似の事象については5件中5件正しく発見できることを示した。また、表示画面について被験者によるアンケートを実施し、使い勝手については大きな問題がないことも確認した。これらによりLIFT方式の基本的有効性を確認することができた。また、事象の推定の精度を上げるためプロセス情報とそのプロセスが発した通信に関するログを記録し、それらの関連付けを行うソフトOnmitsuを開発した。このソフトをネットワーク上のPCにインストールし、そのログを残すことにより不審な通信の原因となるPC内のプロセスを特定する事が可能となった。また、複数のPCのログを用いることにより、感染源の推定を可能とした。このOnmitsuの機能は企業に移管され、製品化され現場で利用されている。現状のLIFTシステムは,既に発生した攻撃と同様な攻撃が起きた場合には対応できるが,新しい攻撃に対応するのは困難であるという問題があり、この問題を解決するためSuper-LIFTシステムの構想を固め、類似のウイルスの亜種の推移の統計分析により、次に出てくる亜種を予測する方式を提案した。

C#を用い約2000ステップのLIFTシステムのプロトプログラムを開発。プロトプログラムによる評価実験を行い過去に起きたのと類似の事象について6件中6件正しく発見できることを示し、基本的有効性を確認した。問題となるパケットを流した元のPCやアプリケーションプログラムの推定システムは、2015年度に開発の予定であったが、予想以上に早い進展があり、2014年度に完成し、実用化が確認できたので「当初の計画以上に進展している」とした。(1)事象・対策テーブルをLIFTシステム内に具体的に作成したうえで、自動的な処理や適切なガイドが可能か実験を行う。(2)今後発生しえるコンピュータウイルスの亜種を具体的に分析し、それらによる攻撃にも耐えうるようにシステムを拡張する。情報セキュリティ当初は診断の精度を大幅に向上するため(a)パケットを流した元のアプリケーションや(b)LIVEメモリー情報を効率的に求めるための具体的方法を確立するの2つであったが、(a)が2014年度に達成できたので、2015年度はLIVEメモリー情報を効率的に求めるための具体的方法を確立を試みるとともに、2016年度に予定していたLIFTシステムのAI機能を実装し、実験によって評価・改良についても着手する。研究計画と予算執行に時間的なズレが生じたもので、今年度予定通り使用の予定。当初計画通り執行予定。
アジア開発途上国の子どもの成長の縦断的解析と関連環境要因の成長段階特異性の解明

アジア開発途上国の子どもの成長パタン及び成長に関わる諸要因の解明は、その社会的・科学的意義から、公衆衛生学・生物人類学における最重要課題の一つである。途上国でも特に農村部の子どもはWHOの標準値として用いられるアメリカの子どもに比べ成長が遅く、このような子どもに対し国際標準値を適用することの妥当性は未だ議論の的である。さらに、途上国でも生活環境の良い富裕層ではアメリカの子どもと同様の成長を示すかという点についても一致した見解が得られていない。本研究は、アジア途上国において子どもの成長及びその関連要因にかんする包括的調査を行い、アジア途上国の子どもの成長を国際標準値と比較するとともに、集団の成長のバラつきに関連する環境要因を検討し、公衆衛生的な提言を行うことを目的とした。対象としたインドネシア西ジャワ州の学童は、農村部のみならず都市部においてもWHOの標準値に比し成長が遅く、4割が'成長遅滞'に相当した。成長には地域差があり、都市部のほうが農村部よりもHAZ、WAZの平均値が良好であり、特にその差は身長について顕著であった。食事調査の結果、都市部は農村部よりも鶏肉や海水魚の摂取頻度が高く、良質なタンパク質の摂取が地域差に寄与することが示された。また、農村部の学童はタンパク質、ビタミンA、カルシウムの摂取量が不足しており、これらの負荷によって成長が遅滞していると考えられた。対象とした学童の多くは、第二次性徴が開始する思春期の前の発達段階にあり、一般に環境要因の影響を受けやすい時期と考えられている。本研究結果からも、栄養素摂取が集団の成長のバラつきに有意に関連しており、このような環境要因の改善が西ジャワ農村部の子どもの成長改善に重要であることが示された。また、農村部において身長の'成長遅滞'が顕著であったことから、タンパク質摂取不足といった環境が長期間蓄積した結果だと推測される。●西ジャワ農村部の4集落、及び都市部の1集落において、小学校高学年の学童250名とその兄弟、父母を対象とした身体計測を実施するとともに、社会経済的背景、食物摂取頻度についての聞き取り調査を実施した。農村部の4集落は、都市部からの地理的距離と生業が異なる集落を選択した。身体計測値について、都市部と農村部で比較したところ、都市部が有意に良好であった。しかし、農村部の4集落間においても有意差はみられ、その差は都市部との差と同様に大きいものであった。既存の研究では、都市部と農村部の差に焦点があてられていたが、農村部内部においても地域差が見られたことは興味深く、今後、地域差の原因・意義などについて、収集したデータを元に検討する。さらに、親子間の相関性と食事摂取との関連についても検討する。●農村部4集落の中から1集落を選択し、小学校高学年の学童を含む18世帯を対象として、直接秤量法による食事調査と活動調査を、各世帯1週間ずつ実施した。ほとんどの対象者において、1週間の食事調査中に摂取されていた動物性食品は卵のみであり、タンパク質やビタミンA、カルシウムなどの摂取が不足していた。一方で活動強度は高く、活動と低栄養摂取の両方の負荷によって、成長が遅滞していることが想定される。●次年度は、さらに都市部の対象者を増やし、同様のデータを収集、地域差を比較するとともに、地域差をもたらす要因についても検討を続ける。

●本年度は、現地調査を実施できなかったため、初年度に収集したデータ(西ジャワ農村部の4集落、及び都市部の1集落において、小学校高学年の学童250名とその兄弟、父母を対象とした身体計測と食物摂取頻度調査、及び、農村部の1集落の18世帯を対象とした食事調査と活動調査)の解析を進めた。以下が明らかとなった点である。●学童の39%がHAZ<-2のstunting、44%がWAZ<-2のunderweightであり、成長遅滞が確認された。Stuntingについてはその割合が農村部で有意に高く、HAZ、WAZの平均値についても都市部が有意に良好であった。食物摂取頻度調査の結果、都市部は農村部よりも鶏肉や海水魚の摂取頻度が高く、良質なタンパク質の摂取量の違いがこのような発育の差に寄与していることが示された。また、食事調査の結果、農村部の学童はタンパク質、ビタミンA、カルシウムの摂取量が不足しており、これらの負荷によって成長が遅滞していることが考えられた。●成人男性の8割、成人女性の6割が、BMI=18.524.9のnormalに相当した。BMIが25以上のoverweight/obeseであったのは、男性で8%に過ぎなかったのに対し、女性では35%と高値であった。成人女性の肥満率は、インドネシアにおける先行研究に比しても高く、農村女性において肥満が問題化していることが明らかとなった。また、成人の栄養状態に見られた顕著な性差は、エネルギー・栄養素摂取量よりもむしろ、身体活動量の差に起因することが示された。さらに、成人の栄養状態について社会的属性による差を検討したところ、男性は職業によって有意差が見られた。すなわち、商業やサービス業に従事する男性は、農業やその他賃労働に従事する男性に比し、体重及び体脂肪率が有意に高く、この差は、エネルギー・栄養素摂取量と身体活動量の両方の違いによってもたらされると考えられた。西ジャワ農村部は、近代化と人口増加に伴い、就業形態が変化しており、その健康への影響を今後モニタリングしていく必要がある。本年度は、昨年度までの分析(身体計測と食物摂取頻度調査結果の分析)に加え、社会経済的指標に関する聞き取り調査、および、回収した血液サンプルの分析結果を用いて解析を行った。対象者は、西ジャワ農村部の4集落、及び都市部の1集落で収集した小学校高学年の学童250名とその父母、兄弟である。・学童の4割に成長遅滞が確認されたが、貧血の学童は対象者の8%に過ぎなかった。また、Hb値は食物摂取状況に関連し、卵や牛乳の摂取頻度が高いほど、その値が高くなっていた。貧血は、成人男性の17%、成人女性の22%に見られた。社会経済的レベルと学産の成長との関連を分析した結果、社会経済的レベルの高い集落は有意に身長が高くなっていたが、体重やBMIへの影響は見られなかった。また、社会経済的レベルの低い集落において動物性タンパク質の摂取頻度が低く、ストレスホルモンレベルが高くなっていた。今後は、同対象者に対して実施した経年的な身体計測データを元に、成長の縦断的解析を進めるとともに、成長段階によって、成長に関連する諸要因の影響がどのように異なるかを検証していく。本年度は、現在までに収集した、身体計測、尿検査、健康診断、食事調査、及び対象者の属性(人口学的因子、社会経済的因子、衛生環境に関する因子)のデータを整理・データベース化し、統合的な解析を行った。
刺激応答性高分子を表面修飾した細胞診断・分取用マイクロアレイの開発

個細胞を固定化して細胞の機能診断を行ない,温度刺激によって細胞を非侵襲的に選択的に剥離・回収する新規な細胞診断デバイスを開発した。ガラス基板上のサイズやパターンを制御した金スポットに温度刺激に可逆的に応答するpoly(2-hydroxypropylmeth-acrylamide-co-methylmethacrylate),ガラス面には細胞非接着面としてのpoly[2-(methacryl-oyloxyjethyl phosphoryl choline]をそれぞれ修飾した。細胞播種により個細胞をアレイ表面に固定化できることを初めて見出した。温度刺激で90%以上の接着細胞が非侵襲的に剥離した。DNAトランスフェクションを90%以上の高効率で行える等,本細胞マイクロアレイが診断と分取用デバイスとして有用でかつ実用化可能であることを示した。細胞集団としてでなく個細胞の機能診断を可能とし,温度刺激等による細胞の非侵襲的な剥離による分取を目的として細胞アレイの開発に関して以下の成果を得た.(1)細胞サイズの数数十μmの金スポットが約2万個定序的に配列したガラス基板(1cm×1cm)の上に金あるいはガラス特異的に温度応答性ポリマーおよび細胞非接着性のポリエチレングリコール(PEG)等を修飾する新規な手法を開発した、これは,N-イソプロピルアミドあるいはN-2-ヒドロキシプロピルメタクリルアミドとメタクリル酸メチル共重合体を連鎖移動法によって高分子鎖末端にアミノ基をもつ温度応答性ポリマーそれぞれを調製後にアミノ基および金との両反応性をもつ表面処理剤にて金への表面修飾を行った.さらに,末端にトリアルコシキシラン基をもつPEGでガラス表面に細胞非接着層を形成した.(2)大腸菌によるin vitroセレクション法と温度応答性ポリマーとの生体分子間相互作用解析等から,高分子鎖と細胞種とは接着に関する相互作用が異なり,細胞接着と剥離を目的とする細胞に応じて,鎖形態および鎖の化学構造を制御して高分子鎖性質を調整する必要があることを認めた.(3)シリコーン系マクロアゾ開始剤を用いて,各種生体適合性ポリマーのラジカル重合によって簡便に調製できる.本ブロックコポリマーはナノスケールでのミクロ相分離構造と個々のセグメントにそれぞれによって生体適合性が確保されていた.従って,細胞非接着層を形成するためにシリコーン系ポリマーと生体適合性ポリマーとのブロックコポリマーの有用性を認めた.(4)培養温度37°C,金スポットへのHeLa細胞の接着特異性の高い基板を得た.また,培養後温度を25°Cに低下させることによって接着HeLa細胞の剥離を認めた.個細胞レベルの機能診断と特定の細胞を選択的に回収可能な新規な細胞アレイの開発を行った。(1)細胞サイズの数十μmの金スポット数万個を定序的に配列させたガラス基板の上に,末端アミノ基をの温度応答性N-2-ヒドロキシプロピルメタクリルアミド(HPMA)とメタクリル酸メチル(MMA)共重合体[P(HPMA-co-MMA)]をアミノ基および金との両反応性をもつ表面処理剤にて金特異的修飾した.次に,末端にトリアルコシキシラン基をもつポリエチレングリコール(PEG)あるいはポリ[2-(メタクリロイルオキシ)エチルホスホリルコリン](PMPC)でガラス特異的に細胞非接着層を形成した.(2)PEGよりもPMPCの方が細胞非接着相の素材として良好であることを認めた。(3)金スポットへの細胞の選択的固定化には,スポットサイズやピッチが重要で,細胞サイズより小さい径30μm以下のスポットには接着しにくい。また,ピッチは,例えば,HeLa細胞の伸展サイズよりも大きい150μmでスポット上のみに個細胞あるいは数個の細胞集団の接着した。(4)金表面にP(HPMA-co-MMA)を修飾した表面には,37°CでHeLaあるいはHepG2が接着し,25°Cで細胞を非侵襲的に剥離できた.このとき,P(HPMA-co-MMA)を架橋すると親(低温)-疎(高温)水性状が変化し,約1%の架橋剤の添加によって剥離性能が約90%まで高まった。以上,細胞マイクロアレイ調製のため必要不可欠な基礎的知見を入手でき,調製技術・手法を飛躍的高まることができた。