hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
積雪期の降雨によって生じる建築物の雪害リスクとその評価

積雪期の降雨による雪荷重の増加および落雪による雪害リスクの評価に係る知見を整備することを目的に研究を実施し、以下の知見を得た。1)冬季降水量に基づく積雪重量の評価のため、積雪重量と降水量の比較観測を行い、降水量の積算値は積雪重量の変化によく対応することが示された。北海道内のアメダス10カ所を対象に降水量と積雪重量の比較を行ったところ、風速による補正を行うことにより、両者の対応が良くなる傾向にあった。2)小雪地域を対象に雨量計の種類および雨量計の受水口付近の風速に関わる気象観測地点の観測環境調査を行い、降水量と気温資料に基づく地上積雪重量の比較を行ったところ、風速の値が大きく評価されるために捕捉率が小さくなり、地上積雪重量が大きく見積もられるケースが確認され、地表面近傍で複雑な変化を示す風速の適切な評価が課題であることが分かった。3)積雪モデルを用いて地上積雪重量の推定を行ったところ、融雪や降雨による積雪重量の変化を含めた評価が可能であることが分かった。4)降雨後の落雪を想定した衝撃力の実験を行い、降雨後すぐに落雪すると衝撃力は雨が降らない条件と比べ約24%増加し、氷化した後に落雪すると衝撃力が2倍程度増加することが分かった。5)北海道の多雪区域を対象に、過去30年間(1989-2019)の積雪時の降雨日数(積雪深20cm以上かつ降雨量10mm以上)を調べたところ、石狩・空知・後志地方において、積雪時に降雨となる日数が多い傾向にあり、札幌では100cm程度の積雪時にも降雨が稀に発生していることが分かった。本研究の目的は、積雪期の降雨による雪荷重の増加および落雪による雪害リスクの評価に係る知見を整備することである。研究項目は1)冬季降水量および積雪重量の評価に関する知見整備(H28-29年度)、2)降雨の影響を加味した積雪重量の推定(H29年度)、3)降雨後の落雪を想定した落雪実験(H28-30年度)、4)降雨によって生じる建築物の雪害リスクの評価(H30年度)である。今年度の成果を以下に記す。1)冬季降水量および積雪重量の評価に関する知見整備:冬季降水量の評価に必要な雨量計の補足率設定に係る検討のため、研究分担者が関東地方の雨量計設置状況の調査を行った。調査の結果、雨量計の受水口高さはGL+0.52.0mに設置されており、平均は約1.0mであった。観測地点により地表面粗度および近傍状況が異なることが分かった。今年度はこれらの結果を踏まえ積雪重量を試算する予定である。3)降雨後の落雪を想定した落雪実験:実験条件を検討するため、旭川市(1967-2016年)を例に積雪時(日最深積雪深10cm以上)における降雨発生日数、積雪時の降雨による日降水量、降雨発生時の日最深積雪深等について整理した。旭川市の過去50年間において積雪時(積雪10cm以上)の降雨日数は延べ305日あり、10mm以上の雨が降る日は年間1、2日程度である。積雪時の日降水量は5mm未満の少雨が最も多いが、10mm以上の比較的まとまった雨も過去20日程度発生していた。降雨発生時の日最深積雪深は、4050cmの範囲が最も多く、100cm以上も延べ11日あった。今年度はこれらの結果を踏まえ落雪実験を試行する予定である。研究分担者の協力により、おおむね順調に推移している。1)冬季降水量および積雪重量の評価に関する知見整備:冬季降水量に基づく積雪重量の評価のため、実測を行った。実測の結果、降水量の積算値は積雪重量の変化によく対応することが示された。ただし、積雪重量が増加から減少に転じるピークを降水量の積算において、温度等をパラメーターとした積算を行う必要があることが分かった。2)降雨の影響を加味した積雪重量の推定:降水量から降雪イベントごとに形成される積雪層の時刻歴を求め積雪重量を推定するモデルを用いて、2014年2月の首都圏を対象とした試算を行った。その結果、モデルを用いた推定は風速による降水量計の捕捉率補正の影響が大きいことが分かった。3)降雨後の落雪を想定した落雪実験:屋根モデルを用いて、降雨が積雪の安定度に及ぼす影響について実測を行った。模擬降雨後に雪の積雪層のせん断力を測定したところ、降雨によるせん断力の低下が示唆された。1)冬季降水量および積雪重量の評価に関する知見整備について、降水量を積算する手法等について課題が見つかったことから、30年度にも検討を行うこととする。2)降雨の影響を加味した積雪重量の推定について、推定に用いたモデルに関し、降水量の捕捉率補正等に課題が見つかったことから、30年度にも検討を行うこととする。

2)小雪地域を対象に雨量計の種類および雨量計の受水口付近の風速に関わる気象観測地点の観測環境調査を行い、降水量と気温資料に基づく地上積雪重量の比較を行ったところ、風速の値が大きく評価されるために捕捉率が小さくなり、地上積雪重量が大きく見積もられるケースが確認され、地表面近傍で複雑な変化を示す風速の適切な評価が課題であることが分かった。3)積雪モデルを用いて地上積雪重量の推定を行ったところ、融雪や降雨による積雪重量の変化を含めた評価が可能であることが分かった。4)降雨後の落雪を想定した衝撃力の実験を行い、降雨後すぐに落雪すると衝撃力は雨が降らない条件と比べ約24%増加し、氷化した後に落雪すると衝撃力が2倍程度増加することが分かった。5)北海道の多雪区域を対象に、過去30年間(1989-2019)の積雪時の降雨日数(積雪深20cm以上かつ降雨量10mm以上)を調べたところ、石狩・空知・後志地方において、積雪時に降雨となる日数が多い傾向にあり、札幌では100cm程度の積雪時にも降雨が稀に発生していることが分かった。研究項目1)、3)に係る検討を引き続き進め、研究項目2)に着手すると共に、研究項目4)についての議論を共同研究機関と進める。分担者と緊密に連携をとりながら、研究を推進する。平成28年度は効率的な旅費の執行により残額が生じたほか、調査及び実験等で使用する計測機器等の購入を次年度に持ち越したため物品費に繰り越し金が生じた。昨年度に観測予定としていた地域(首都圏等)で降雪の頻度が少なかったため、実測調査を実施する機会が見込みより少なく繰越金が生じた。今年度は対象地域を拡充する予定であるため、繰越金をその費用に充当する予定である。旅費等の繰越金については、調査対象地域を増やすなど研究の拡充に充当する。物品費については当初計画通り計測機器等の購入により執行予定である。
Sub-TeVガンマ線同時観側による活動銀河核の粒子加速機構の解明

活動銀河核は電波からガンマ線までの広い波長域で膨大なエネルギーを放出している系外銀河であり、中心には膠着円盤に囲まれた巨大ブラックホールが存在すると考えられている。活動銀河核の中でも特に激しい活動性を示すブレーザーという天体は他波長領域を凌駕し、激しく時間変動するガンマ線放射が検出されている。ブレーザーには電子加速機構と陽子の関与、高エネルギー電子によってガンマ線に逆コンプトン散乱される紫外線の発生源等まだ多くの謎がある。本研究ではオーストラリアで3台の10mチェレンコフ望遠鏡を用いて活動銀河核をステレオ観測し、他波長領域の結果を合わせて粒子加速機構を系統的に解明していくことを目的とする。平成19年度は平成18年7月に活動銀河核PKS2155-304でガンマ線放射量が増大するフレア現象が起こった時のCANGAROO望遠鏡によるガンマ線観測データを解析し、ノイズ除去にFisher判別法(Enomto et. al, 2006)を用いて統計的に行い、有意なガンマ線を検出した。また、ガンマ線放射量は日毎に大きく変化しており、少なくとも2時間以下のタイムスケールで激しく時間変動が生じていたことがわかった。同時期の他波長観測データとあわせ、可視光でも光量が増大したがX線では変化が見らなかったことから、これまで活動銀河核からの放射モデルとして考えられてきた単純なシンクロトロン-自己コンプトンモデルでは説明できないこともわかった。このように、放射機構を解明する上でこのガンマ線観測が大変重要な役割を果たすことになる。これらの結果は第30回宇宙線国際会議および論文(Sakamoto et. al, 2008)にて公表した。活動銀河核は数GeV-数100GeVにガンマ線放射量のピークを持つものが多く、エネルギーが高くなるにつれて幕で量が減少するために、数100GeV以上に感度をもつチェレンコフ望遠鏡では観測が難しい。ところが2006年7月、活動銀河核PKS2155-304で急激にガンマ線放射量が増大するフレア現象が起こり7月末から8月中旬にかけて緊急観測を行った。観測はガンマ線で最も明るい天体である「かに星雲」の4倍ほどのフレアが起こった翌日の7/28から8/2まで計15時間、3台の望遠鏡を用いて行った。ノイズ除去にはFisher判別法(Enomoto et al, 2006)を用いて統計的に行い、280イベントのガンマ線を6.8σの有意度で検出した。また、ガンマ線放射量は日毎に大きく変化しており、激しい時間変動が生じていたことがわかった。同時期の他波長観測により、可視光でも光量が増大したがX線では変化が見らなかったこともわかっており、同時観測の結果を用いて多波長スペクトルモデルを作成し、放射機構を解明する上でこのガンマ線観測が大変重要な役割を果たすことになる。これらの結果をまとめた論文を現在投稿中であり、2007年度始めには出版される見込みである。
アゼルバイジャン・バク市における都市インフラの再生調査研究〜地震防災の視点から〜

本研究では、アゼルバイジャン・バク市における活断層調査および地震発生リスク推定を行い、シナリオ地震のもとでの地震動強度予測と液状化発生可能性について検討した。さらに、これらの地震ハザードの環境下での住家建物および水道幹線システムの被害予測を実施した。(1)活断層調査では、地中レーダー探査結果と地形・地質の観測から判断すると、Absheron島に2つの北北西方向の活断層(F1とF2)が存在すると考えられる。その一つはバク市西部の市街下の伏在断層で、他の一つはバク市西方のShabandag-Bandmdar山地の右横ずれ断層であることが知られた。(2)地震発生リスク分析によれば、バク市では再現期間100年で約70gal、1000年で約100galの地震動が地表面で発生することがわかった。(3)地盤・液状化調査では、バク市内の27地点で表面波探査を実施して、地下約20m付近までのS波構造を調べた。その結果、市中央部でもっとも地盤が堅固であり、海岸線付近で地盤が軟弱になっていることが知られた。(4)シナリオ地震による地震動特性解析では、上記2つの断層が同時に活動した場合には、広範囲にわたって大きな地震動となり、断層から約1520km離れたKhatai地区東部でも200400galの大きな地震動が推定される。(5)住家建物被害予測では、100年再現期間地震動に対しては、低層・高層住宅ともに大被害は発生しないが、1000年再現期間地震動に対しては低層層住宅にはわずかながら大被害が発生することが知られた。(6)水道幹線被害予測では、バク市の水道施設について、現状の劣化状況での通水性能、今後劣化が進行した場合の水性能の変化を把握できる手法を開発した。1.アゼルバイジャン・バク市の活断層を特定するために,その西部市街地で地中レーダ探査と地形・地質調査を行なった。得られた全ての地中レーダ画像に異常個所が見つかり,断層の存在を確認できた。また断層で切られた砂層中の炭質物から炭素14年代を測定し,この活断層の活動時期を推定した。2.アゼルバイジャン・バク市内で表面波探査試験を実施し、現地の地盤条件を明らかにした。そして、これまでに収集できた地図や個々の情報、また実験結果などを一つのシステム上で統合できるようにGISデータ構築した。3.バク市の水道システムに対する現状の耐震性能分析と今後の地震防災方策を研究するために現地水道技術者より水道ネットワークに関する基本路線図および水道システム構築の考え方、今後の設備投資方策について情報を収集した。また、老朽管路網の耐震化をどういう戦略に基づいて進めることができるか、とくに幹線ラインと配水管路網の両方を見据えた時全体の耐震化を効率よく実施するための戦略をどう進めるかについての最適解を得るために、リスクマネジメント手法による複数戦略から最適戦略を選択するための評価手法について検討した。

(2)地震発生リスク分析によれば、バク市では再現期間100年で約70gal、1000年で約100galの地震動が地表面で発生することがわかった。(3)地盤・液状化調査では、バク市内の27地点で表面波探査を実施して、地下約20m付近までのS波構造を調べた。その結果、市中央部でもっとも地盤が堅固であり、海岸線付近で地盤が軟弱になっていることが知られた。(4)シナリオ地震による地震動特性解析では、上記2つの断層が同時に活動した場合には、広範囲にわたって大きな地震動となり、断層から約1520km離れたKhatai地区東部でも200400galの大きな地震動が推定される。(5)住家建物被害予測では、1OO年再現期間地震動に対しては、低層・高層住宅ともに大被害は発生しないが、1000年再現期間地震動に対しては低層層住宅にはわずかながら大被害が発生することが知られた。(6)水道幹線被害予測では、バク市の水道施設について、現状の劣化状況での通水性能、今後劣化が進行した場合の水性能の変化を把握できる手法を開発した。
施設における痴呆老人による攻撃的行動の分析

本研究では、痴呆患者の攻撃的行動に対して、発生状況、頻度、時間帯、看護者の対応などを明らかにすることを目的に、痴呆老人が入院する施設で看護者が記入する記録と、看護師・看護補助者にインタビューすることによりデータ収集を行った。Ryden AggressiveScaleを用いて身体的・言語的・性的攻撃的行動を分類し、攻撃的行動と発生状況、時間帯、看護者の対応などとの関係について分析した。その結果、調査期間中に攻撃的行動を起こした患者は24名47件で、その内、「身体的行動」28件(59.6%)、「言語的行動」15件(31.9%)、「性的行動」1件(2.1%)、「身体的・言語的攻撃的行動」3件(6.4%)であった。攻撃的行動が発生した時間帯は、「日勤帯」が29件(61.7%)と一番多く、発生状況は「排泄介助」16件(34.0%)、「(入浴介助などの)清潔ケア」10件(21.3%)と日常生活援助時に多く発生していた。看護者の対応としては、「応援を呼んでそのままケアを続ける」11件(23.9%)、「そのまま援助を続ける」10件(21.7%)、「様子を見る」6件(13.4%)などが多かった。ケア後の患者の反応として、「(応援を呼んで)そのままケアを続ける」の21件中21件が「落ち着く・おとなしくなる」、「そのま享様子をみる」の6件中4件が「落ち着く・おとなしくなる」であった。本研究から、攻撃的行動は、排泄・入浴介助といった日常生活援助中に多く発生し、看護者・看護補助者たちは、そのような行動が発生してもそのまま援助をし続けることが多く、いったん「抵抗」や「拒否」をしながらも患者は「落ち着く・おとなしくなる」ということがわかった。今後、痛みや痴呆の程度、看護者・看護補助者の経験年数との関係などを調査し、攻撃的行動の発生原因を追及して効果的な看護介入方法を検討していきたい。この研究を平成14年11月に開催された第7回日本老年看護学会で発表した。老人施設において、痴呆患者による攻撃的行動の発生原因の追及およびその行動に対する効果的な看護介入について検討することを目的に、東京都のある病院の老人性痴呆疾患専門病棟にてデータ収集を行った。その内容としては、痴呆患者が攻撃的行動を起こした時に、それに対応した看護者・介護者にそのときの状況、攻撃的行動の引き金となったと思われる原因、どのように対処したか、そのとき看護者・介護者はどう感じたのか、記載者氏名などを記述してもらった。記録物に記載されていないことで情報が必要なときは、その記載者にインタビューし情報を補足し、患者疾患名、内服薬などの情報は、患者カルテより収集した。各事例についてRyden Aggressive Scaleを参考に身体的・言語的・性的攻撃的行動の分類に分け、その頻度、行動の多く発生する時間帯、原因、対処の仕方などを整理し、統計的に分析するためコンピューターに入力した。結果については現在分析中であるが、インタビューを行った中で看護者・介護者の意見を簡単にまとめると、攻撃的行動は日常生活援助中(寝衣交換、食事介助、入浴介助など)で起こることが多く、そういう行動をとるという患者は、多数というよりはある一部の限られた患者であった。そして、それは日常茶飯事のように起こっており、看護者・介護者たちは特にその行動を問題としてはとらえておらず、記録に残しているのもほんの一部のようであった。今後、今までに収集したデータを整理し、分析をすすめると共に、他の施設でもデータ収集を行う予定で現在準備を行っている。それらをまとめ、平成14年度11月に開催される第7回日本老年看護学会に発表する予定である。

本研究から、攻撃的行動は、排泄・入浴介助といった日常生活援助中に多く発生し、看護者・看護補助者たちは、そのような行動が発生してもそのまま援助をし続けることが多く、いったん「抵抗」や「拒否」をしながらも患者は「落ち着く・おとなしくなる」ということがわかった。今後、痛みや痴呆の程度、看護者・看護補助者の経験年数との関係などを調査し、攻撃的行動の発生原因を追及して効果的な看護介入方法を検討していきたい。この研究を平成14年11月に開催された第7回日本老年看護学会で発表した。
ホヤ卵巣におけるタキキニンの生物学的役割の解明

タキキニンは脊椎動物の脳神経系や消化管に存在する生理活性ペプチドで、種々の生理作用を発揮するが、卵巣における生理機能は不明である。そこで、カタユウレイボヤ由来のタキキニン、Ci-TKの卵巣に対する生理作用を解明して、哺乳類タキキニンの卵巣における生理機構モデルとして活用することを構想した。昨年度までの取り組みにより、Ci-TKの受容体、Ci-TK-Rはカタユウレイボヤ卵巣の卵黄形成期(StageII)卵細胞のtest cellにおいて特異的に局在していること、および、卵巣をCi-TKで処理すると、カテプシンD、カルボキシペプチダーゼB1、キモトリプシンといったプロテアーゼの遺伝子が上昇することを見出している。これらの結果を基に、本年度は、(1)卵巣のCi-TK処理により、上記プロテアーゼの酵素活性も上昇すること、(2)卵黄形成期の卵細胞にCi-TKを投与すると、後卵黄形成期への成長を促進すること、(3)このCi-TKによる卵細胞の成長は、Ci-TK-Rのアンタゴニストや、上記プロテアーゼの阻害剤存在下で完全に抑制されることを明らかにした。以上の結果から、タキキニンの卵巣における生理機能は、早期卵細胞のプロテアーゼ遺伝子発現と酵素活性を上昇させ、成長を促進することであることを、全生物を通じて初めて明らかにした。タキキニンは次世代の鎮痛薬や抗肥満薬の標的とされていることから、本研究成果を哺乳類に適用することにより、これらの医薬品候補の卵巣における副作用の軽減の指標を提供し、また、新しい卵細胞成長促進剤の開発に貢献することが期待される。なお、本研究成果に関する論文が、内分泌学の代表的な学術誌、Endocrinologyへの掲載されることが平成20年5月に決定した。タキキニンは脊椎動物の脳神経系や消化管に存在する生理活性ペプチドで、C痛覚伝達を始めとする種々の神経伝達、炎症反応、腸管などの平滑筋収縮、血管拡張などの多彩な生理作用を発揮する。近年、タキキニンやその受容体が哺乳類の卵巣や子宮などの生殖器官にも存在することが明らかにされたが、タキキニンの生殖器官における生理機能は不明である。そこで、Ci-TKの卵巣に対する生理作用を解明して、哺乳類タキキニンの卵巣における生理機構モデルとして活用することを構想した。まず、免疫染色によって卵巣内でのCi-TK-Rの発現分布を調べたところ、Ci-TK-Rは卵巣の卵黄形成期(Stage II)卵細胞のtest cellにおいて特異的に局在していることが明らかになった。次に、カタユウレイボヤの卵巣をCi-TKで処理し、発現が変動する遺伝子をDNAマイクロアレイにより検出したところ、15個の遺伝子がCi-TK処理により上昇する可能性が示された。さらに、これらの遺伝子の発現をリアルタイムPCRで検証した結果、最終的に10個の遺伝子の発現が上昇することを確定した。これらはプロテアーゼ遺伝子と糖鎖認識タンパク遺伝子に大別された。以上の結果から、タキキニンの卵巣にける作用の一つは、プロテアーゼや糖認識タンパクの遺伝子の発現を上昇させ、卵成熟や受精の制御に関与していることが推測される。今後は、Ci-TK投与によって発現上昇が確認されたプロテアーゼの活性が上昇するか、さらに、Stage II卵細胞にCi-TKを投与することにより、卵細胞成熟や受精への影響を調べて行く方針である。
イオン液体を一成分とする刺激応答性ソフトマター科学の開拓と応用

室温人間の体温付近で低温ゾルー高温ゲルの相挙動を示す温度可逆性イオンゲルを実現、速報誌に発表した。さらに温度のみならず、光に応じてイオン液体中で相溶性を大きく変化させる高分子を両末端に有するトリブロック共重合体を合成し光可逆的にイオン液体をゾルーゲル転移させるソフトマターを見いだした。時間構造化するブロック共重合体に関して自律的にベシクルの形成ー崩壊を繰り返す全く新しい高分子構造体の合成に成功した。生体内で頻繁に観測される自律的なベシクル形成ー崩壊現象を合成高分子のみで実現した画期的な成果であり、現在、論文投稿準備中である。プロトン性イオン液体を利用した化学振動反応に関してはプロトン性イオン液体型構造を持つ高分子をプロトンソースとしたBZ反応を実現することができた。今後、化学振動反応のトランスデューサーをランダム共重合させた三元系の高分子を利用することで酸や酸化剤を添加することなく機能を発揮する、より自律性の高いイオン液体ー高分子コンポジットを構築していく。成果の公表状況としては査読付き論文6報、著書3報、学会発表4件(うち3件が依頼講演)などにまとまった。特にイオン液体中の刺激応答性高分子に関する総合論文をまとめたこと(受理済み、印刷中)は、最終年度で刺激応答性高分子科学全体の中で本研究の位置づけを、俯瞰する点において意義深い。この他にも室温付近で低温ゾルー高温ゲル化する新しい温度可逆性イオンゲルや温度刺激に応じて水とイオン液体の界面を可逆的に行き来し、かつ両相で機能を発揮する機能性ナノゲルに関する研究成果を速報にまとめた。さらには本研究で得られた自励振動高分子と超分子やイオン液体との複合化に関する展望論文を公表した。(抄録なし)本年度はイオン液体(IL)を溶媒に用いた高分子溶液に関して、高分子の溶解性を決定する因子、および最新の周辺研究をまとめた総合論文を公表した。また、温度と光という二つの物理刺激に応じてIL中で体積を変化させるランダム共重合イオンゲル(IG)を創製した。これらアゾベンゼンを含有するIGは与えられた熱刺激の履歴に応じて熱力学的に準安定な特殊収縮状態をとるが準安定相からは光刺激によって容易に開放され、最安定な平衡膨潤状態に到達するということが明らかになった。相溶系IG中の特異な物質輸送ダイナミクスは中性子準弾性散乱測定や断熱型熱容量測定を駆使することでその特徴に迫った。さらに本年度はIG材料の新しい展開としてtetra-PEGネットワークと組み合わせることによる高性能化にも挑戦した。結論として本IGは電解質水溶液に匹敵する極めて高いイオン導電率と優れた機械的強度を両立することに成功、特許申請と論文化に至っている。これらtetra-PEG-IGの内部構造に関する知見は小角中性子散乱(SANS)測定によって明らかになった。さらにIL中における高分子のLCST型相転移を組み込んだ自己集合体を利用することでILの温度可逆的ゾル-ゲル転移を実現した。また光刺激に応じてIL中で溶解性を可逆的に変化させるランダム共重合体を合成、その特性をまとめた論文が採録に至っている。今後、このランダム共重合体を一成分として持つブロック共重合体が照射光波長を変化させることでその凝集状態を変化させることに着目し、自己集合体の崩壊/復元が光可逆的なゾル-ゲル転移につながるような画期的IL/高分子コンポジットを実現する。さらに本年度はメタクリレート系高分子のみにとどまらずポリエーテル系感温性高分子のIL中におけるLCST型相転移、SANSによるPBnMAのIL中におけるLCST型相転移の分子論的描像、BnMAの混合エントロピー低下の起源を広角X線散乱測定およびMDシミュレーションの結果から明らかにするなど、ILを一成分とするソフトマターを扱い、材料化研究から基礎研究まで包括的に推進できた。イオン液体中のUCST温度応答性高分子の微視的な相転移現象がいかにマクロ相分離に結びつくか小角中性子散乱(SANS)によって評価した。他にもpoly(benzyl methacrylate)(PBnMA)のLCST型相転移の熱力学的要因となる低エントロピー化の起源を広角X線散乱およびMDシミュレーションの結果から明らかにした。本研究開始当初から期待されていたように芳香族側鎖近傍にはバルクのイオン液体より高い確率でイオン液体のイミダゾリウムカチオンが存在している可能性が強く示唆され、この構造化が低エントロピー化の起源であることが証明された。イオン液体中の高分子化合物の刺激応答性を利用した機能設計/材料構築という観点では、光刺激に応じて単分子溶解と自己集合の二状態を可逆的に取りうる新規ジブロック共重合体を設計、論文化した。温度可逆性イオンゲルの創製に関して、まずはPBnMAを両末端に有するABAトリブロック共重合体による高温でイオンゲル化するシステムに関する論文を提出した。さらに化学架橋を施したアゾベンゼン含有イオンゲルの特殊収縮相と光刺激による最安定相への解放に関する興味深い現象に関しても速報を提出した。イオン液体と刺激応答性高分子のコラボレーションだけでなく、今年度はイオン液体という特殊媒体のダイナミクスへの理解も深めた。特に長鎖アルキルを有するイミダゾリウム系イオン液体が極めて幅広いダイナミクスレンジで階層的な構造をとっていることを中性子スピンエコーの結果から明らかにした論文はイオン液体を研究対象とするあらゆる研究者にとっても意義深い成果であると考えている。

他にも、種々のイオン液体/高分子組成を有するイオンゲルのガラス転移温度を断熱型熱量計で精密測定した論文、イオンゲルの微視的構造とダイナミクスの相関を日・米・仏に設置された三台の大型中性子散乱装置の結果からつまびらかにした共同研究成果は、今後のイオン液体高分子材料設計に重要な指針を与えると確信している。室温人間の体温付近で低温ゾルー高温ゲルの相挙動を示す温度可逆性イオンゲルを実現、速報誌に発表した。さらに温度のみならず、光に応じてイオン液体中で相溶性を大きく変化させる高分子を両末端に有するトリブロック共重合体を合成し光可逆的にイオン液体をゾルーゲル転移させるソフトマターを見いだした。時間構造化するブロック共重合体に関して自律的にベシクルの形成ー崩壊を繰り返す全く新しい高分子構造体の合成に成功した。生体内で頻繁に観測される自律的なベシクル形成ー崩壊現象を合成高分子のみで実現した画期的な成果であり、現在、論文投稿準備中である。プロトン性イオン液体を利用した化学振動反応に関してはプロトン性イオン液体型構造を持つ高分子をプロトンソースとしたBZ反応を実現することができた。今後、化学振動反応のトランスデューサーをランダム共重合させた三元系の高分子を利用することで酸や酸化剤を添加することなく機能を発揮する、より自律性の高いイオン液体ー高分子コンポジットを構築していく。成果の公表状況としては査読付き論文6報、著書3報、学会発表4件(うち3件が依頼講演)などにまとまった。特にイオン液体中の刺激応答性高分子に関する総合論文をまとめたこと(受理済み、印刷中)は、最終年度で刺激応答性高分子科学全体の中で本研究の位置づけを、俯瞰する点において意義深い。この他にも室温付近で低温ゾルー高温ゲル化する新しい温度可逆性イオンゲルや温度刺激に応じて水とイオン液体の界面を可逆的に行き来し、かつ両相で機能を発揮する機能性ナノゲルに関する研究成果を速報にまとめた。さらには本研究で得られた自励振動高分子と超分子やイオン液体との複合化に関する展望論文を公表した。当初はIL中において異種モノマーのランダム共重合による相転移温度の制御を考えていたが、共重合モノマーの構造を適切に選択することで、転移温度のみならず光応答性も付与できることが明らかになった。またブロック共重合体を用いた物理刺激可逆性IGに関しても本年度は異なる温度で自己集合するABC型トリブロック共重合体を用いることでより低濃度でゲル化できること、さらには照射光波長を変化させることで高分子のミクロな集合状態がマクロな粘弾性変化につながるような新しい系を見いだすことができた(論文執筆中)。その他、散乱分光学的手法を駆使しIGやIL中の高分子の内部構造を明らかにする共同研究も当初の予定以上の展開を見せた。本年度は当初の実験計画の想定を超えた発見があった。その一つが活性プロトンを有するイオン液体(PILs)が、Belousov-Zhabotinsky(BZ)反応という化学振動反応のメディアになるという実験事実である。BZ反応自体は古くから研究されてきたテーマであるが一般的に硝酸や硫酸などの強酸添加条件で進行する。
計算論的手法に基づく音楽書法の学習支援

西洋音楽の教育研究の分野としてのエクリチュール(音楽書法)とは、和声法や対位法、楽曲スタイルなどを研究し、正しく書けるようにするためのものであり、作曲技術の継承の基盤として重視されてきた。他方、現代では情報技術の発達により、伝統的なエクリチュールの分野にコンピュータの導入による新たな教育支援や作曲支援の可能性が開かれつつある。そこで本研究では、情報技術の時代に音楽を「書く」ことのあり方を問い直し、対位法やコラールを始めとする多声音楽を対象として、制約プログラミング、離散最適化、機械学習などに基づくエクリチュール実習支援の新しい計算論的手法の開発を行う。
鳥脳可塑性を制御するアセチルコリンの作用の分子機構

キンカチョウの雄は、臨界期に父親の歌を鋳型にして歌を学習する。この歌学習は歌を産生する大脳発生中枢を中心とする神経回路で生じている。我々は、大脳発生中枢RAにおいて、歌の臨界期に一過性にAChとその合成酵素であるChATの酵素活性が増加していることを見つけた(1991、Dev Brain Res)。AChが、どの様な分子機構で鳥の歌学習に関係しているのかを明らかにする目的で実験を行い、以下の事を明らかにした。1、ACh刺激によるイノシトール代謝回転(PIレスポンス)を測定して、RAニューロンに対するAChの作用がPIレスポンスを介したCキナーゼの活性化にあること、さらに、発生段階を追ってACh刺激によるPIレスポンスを調べたところ、歌の臨界期に一過性に増加していることを見つけた。2、Cキナーゼ染色用蛍光プローブRIM-1を用い、CキナーゼのRA内分布を調べたところ、歌の臨界期にRAニューロンの細胞体、樹状突起、神経終末に多量のCキナーゼ発現を観察した。3、Cキナーゼの基質であるGAP-43mRNAは、RAに神経終末を送っているHVcニューロンの細胞体上に、歌の臨界期に一過性に強く発現することを、DigラベルGAP-43mRNA In situハイブリダイゼーションにより明らかにした。我々は、これまでキンカチョウの歌の臨界期に特異的に変化する物質を探した。その結果、ACh量の増大、PIレスポンスの増大、Cキナーゼの発現の増大があることを明らかにした。これらの事実は、AChによって駆動されるPIレスポンスがCキナーゼ酵素活性を増加させ、機能タンパク質のリン酸化を引き起こし、歌学習期のRAシナプス可塑性を制御している可能性を強く示唆している。キンカチョウの雄は、臨界期に父親の歌を鋳型として歌を学習する。この歌学習は歌を産生する大脳発声中核を中心とする神経回路で生じている。我々は、大脳発声中核において、歌の臨界期に一過性にアセチルコリンとその合成酵素であるChATの酵素活性が増加していることを見つけた(1989、1991、Dev.Brain Res.)。アセチルコリンが、どのような機構で鳥の歌学習に関係しているのかを明らかにする目的で実験を行った。本年度は、先ず、成鳥の大脳発声中枢RAのアセチルコリン刺激によるイノシトール代謝回転をRIラベル法で測定した。その結果、刺激なしのコントロールと比較して有意な増加が見られたので、アセチルコリンはRAの細胞において、Cキナーゼの酵素活性を活性化することが明らかになった。この事は、アセチルコリンがCキナーゼを活性化し、ある機能蛋白質をリン酸化することによりシナプスの可塑性を制御している可能性を示唆する。次に、Cキナーゼの基質あり、シナプスの可塑性になんらかの重要な役割を担っている事が知られているGAP-43のモノクローナル抗体を用いて、歌の臨界期におけるRA上での発現を調べた。その結果、歌の学習期の初期に、神経細胞体上に陽性終末が多数見られ、段々とその数が減少していくことを見つけた。歌の学習期に、あるRA神経細胞体上のGAP-43陽性シナプスの数が変化するという現象は、臨界期におけるシナプスレベルでの変化を検出したことになり、今後、入力シナプスの起源と入力する神経細胞の種類、アセチルコリンとの関連を明らかにすることにより、歌学習の分子機構に迫っていきたい。

この歌学習は歌を産生する大脳発生中枢を中心とする神経回路で生じている。我々は、大脳発生中枢RAにおいて、歌の臨界期に一過性にAchとその合成酵素であるChATの酵素活性が増加していることを見つけた(1991、Dev Brain Res)。AChが、どの様な分子機構で鳥の歌学習に関係しているのかを明らかにする目的で実験を行い、以下の事を明らかにした。1、ACh刺激によるイノシトール代謝回転(PIレスポンス)を測定して、RAニューロンに対するAChの作用がPIレスポンスを介したCキナーゼの活性化にあること、さらに、発生段階を追ってACh刺激によるPIレスポンスを調べたところ、歌の臨界期に一過性に増加していることを見つけた。2、Cキナーゼ染色用蛍光プローブRIM-1を用い、CキナーゼのRA内分布を調べたところ、歌の臨界期にRAニューロンの細胞体、樹状突起、神経終末に多量のCキナーゼ発現を観察した。3、Cキナーゼの基質であるGAP-43mRNAは、RAに神経終末を送っているHVcニューロンの細胞体上に、歌の臨界期に一過性に強く発現することを、DigラベルGAP-43mRNA In situハイブリダイゼーションにより明らかにした。我々は、これまでキンカチョウの歌の臨界期に特異的に変化する物質を探した。その結果、ACh量の増大、PIレスポンスの増大、Cキナーゼの発現の増大があることを明らかにした。これらの事実は、AChによって駆動されるPIレスポンスがCキナーゼ酵素活性を増加させ、機能タンパク質のリン酸化を引き起こし、歌学習期のRAシナプス可塑性を制御している可能性を強く示唆している。
移植拒絶反応にかかわるNK細胞のメカニズムの解明

B-6マウスの胎児の肝より得られた幹細胞を移植されたSCDマウス(FLCT)を用いて,移植後3および12ヶ月後にマウスをと殺して各種血球細胞の再構築,特にhostのNK細胞の活性について検討した.GroupAでは幹細胞移植と共に,抗ウサギasialo-GM1抗体を2日投与した群である.Group Bでは正常ウサギ抗体を投与した群である.その結果,FLCTの1ヶ月後にはdonorの細胞比率はGroup Aでは5089%であったが,Group Bでは06%であった.また、臍帯血(umbilical cord blood, UCB)移植をうけたhostにおけるGvHDの危険を予想するため、donorのUCBの各種細胞を培養して、NK細胞の役割について調べた.CD56はNK cellの表面マーカーと考えられている.CD56はCD3+UCBの15%に相当し、CD3+の末梢血単核球の58%に相当する.Mixed lymphocyte reaction(MLR)後1ヶ月ではCD3+UCBの1225%に見られた.ただし,末梢血単核球てはほとんど差は見られなかった.またさらに、マウス心移植モデルにおいて,慢性拒絶反応におけるNK cellの役割について調べるため,non-obese diabetic and immunodeficient (NOD-SCID, H-2d)マウスの腹腔内に他種のマウスC57/BL6(B6)(H-2b)の心移植を行い,検討したところ,B6マウスのみの心移植では拒絶反応は見られなかったが,T cellまたT cellとNK cellを同時に投与したマウスでは拒絶反応は見られた.このことより,T cellみならずNK cellも慢性拒絶に重要な役割をしていることがわかった.B-6マウスの胎児の肝より得られた幹細胞を移植されたSCDマウス(FLCT)を用いて,移植後3および12ヶ月後にマウスをと殺して各種血球細胞の再構築,特にhostのNK細胞の活性について検討した.GroupAでは幹細胞移植と共に,抗ウサギasialo-GM1抗体を2日投与した群である.Group Bでは正常ウサギ抗体を投与した群である.その結果,FLCTの1ヶ月後にはdonorの細胞比率はGroup Aでは5089%であったが,Group Bでは06%であった.また、臍帯血(umbilical cord blood, UCB)移植をうけたhostにおけるGvHDの危険を予想するため、donorのUCBの各種細胞を培養して、NK細胞の役割について調べた.CD56はNK cellの表面マーカーと考えられている.CD56はCD3+UCBの15%に相当し、CD3+の末梢血単核球の58%に相当する.Mixed lymphocyte reaction(MLR)後1ヶ月ではCD3+UCBの1225%に見られた.ただし,末梢血単核球てはほとんど差は見られなかった.またさらに、マウス心移植モデルにおいて,慢性拒絶反応におけるNK cellの役割について調べるため,non-obese diabetic and immunodeficient (NOD-SCID, H-2d)マウスの腹腔内に他種のマウスC57/BL6(B6)(H-2b)の心移植を行い,検討したところ,B6マウスのみの心移植では拒絶反応は見られなかったが,T cellまたT cellとNK cellを同時に投与したマウスでは拒絶反応は見られた.このことより,T cellみならずNK cellも慢性拒絶に重要な役割をしていることがわかった.NK細胞は腫瘍細胞やウイルス感染細胞に対して強い細胞傷害性を示す事が知られているが、近年移植免疫に関しても大きな役割を担っている事が考えられている。本研究期間においては、急性拒絶反応および急性促進拒絶反応におけるNK細胞の役割について研究をしている。すなわちNK細胞は直接細胞に対し活動するのか、あるいはMHCの蛋白と関係するような特殊なアロ抗原の存在を必要とするのか、またあるいは何らかの液性因子により活性化されるのかを以下のモデルで検討している。B6マウスを妊娠させ、妊娠14日目に胎児を取り出し、肝臓切除する。集めた肝臓より肝細胞を抽出する。この肝細胞はほとんど全てが幹細胞であり、使用するFLSCとする。NK細胞は6-8週のBalb/cマウスの脾臓よりセルソーターを用いて採取する。1;NOD-SCIDマウスにB6マウスのFLSCを移植したグループ2;NOD-SCIDにB6マウスFLSC及びBalb/cマウス活性化NK細胞を移植したグループ3;NOD-SCIDにB6マウスFLSC及びBalb/cマウス活性化NK細胞を移植したグループただしこのBalb/cNK細胞はIL12、IL18と培養し活性化したNK細胞4;NOD-SCIDにB6マウスFLSC及びBalb/cマウス血清を移植したグループただしこのBalb/c血清はIL12、IL18と培養し活性化したNK細胞のsupernatantを用いるこれらの4群のキメリズムを3ヶ月以上にわたってフローサイトメトリーを用い観察している。グループ1ではB6マウスの幹細胞により完全な再構築、キメリズムが起こった。グループ2.3.4については未知であり、この結果によりNK細胞がどういった状況で反応するかを現在検討中である。期待される結果としては、4群においては1群と同様に完全な再構築がなされ、2群においては一時的再構築にむかい、やがて俯瞰線名状態でのキメリズムがおき、さらに3群では2群以下全くキメリズムがおきない事が考えられる。

B-6マウスの胎児の肝より得られた幹細胞を移植されたSCIDマウス(FLCT)を用いて,移植後3および12ヶ月後にマウスをと殺して各種血球細胞の再構築,特にhostのNK細胞の活性について検討した.Group Aでは幹細胞移植と共に,抗ウサギasialo-GM1抗体を2日投与した群である.GroupBでは正常ウサギ抗体を投与した群である.その結果,FLCTの1ヶ月後にはdonorの細胞比率はGroup Aでは5089%であったが,Group Bでは06%であった.また,臍帯血(umbilical cord blood, UCB)移植をうけたhostにおけるGvHDの危険を予想するため,donorのUCBの各種細胞を培養して,NK細胞の役割について調べた.CD56はNK cellの表面マーカーと考えられている.CD56はCD3+UCBの15%に相当し,CD3+の末梢血単核球の58%に相当する.Mixed lymphocyte eaction (MLR)後1ヶ月ではCD3+UCBの1225%に見られた.ただし,末梢血単核球ではほとんど差は見られなかった.またさらに、マウス心移植モデルにおいて,慢性拒絶反応におけるNK cellの役割について調べるため,non-obese diabetic and immunodeficient (NOD-SCID, H-2d)マウスの腹腔内に他種のマウスC57/BL6 (B6)(H-2b)の心移植を行い,検討したところ,B6マウスのみの心移植では拒絶反応は見られなかったが,T cellまたはT cellとNK cellを同時に投与したマウスでは拒絶反応は見られた.このことより,T cellのみならずNK cellも慢性拒絶に重要な役割をしていることがわかった.
西アジア先史時代における生業と社会構造

西アジアの新石器時代は農耕・牧畜が開始された時代として高く評価されてきたが、その社会自体については、まだ比較的単純なものであったとみる考えが支配的であった。しかし、近年の考古学的調査の進展により、新石器時代にすでに都市社会を先取りするような状況が生じていたことが明らかになってきており、本研究では1儀礼祭祀を基に社会を統合する装置としての公共建造物、2専業的な工芸生産、長距離交易、物資管理などの発達、3イデオロギーの表象としての特別な器物の生産、4人口規模の大きいメガサイトの形成など、新石器時代にみられる「都市的様相」について検討し、後の本格的な都市社会との比較を通じてその実態を解明することを目指し研究を進めた。まず、本研究に参画する研究者が分担して担当する研究テーマを決め、西アジア各地で実施する発掘調査・資料調査と併行させながら各自が研究を深化させ、その進捗状況・成果を研究集会での発表を通じて共有していく態勢を構築した。本年度は本研究に関連する研究集会を4回開催した。第1回の研究会では、研究代表者と研究分担者1名が、「新石器時代における貝製ビーズの長距離交易の状況」と「打製石器の専業生産の可能性」について研究発表をおこなった。そこでは、貝製ビーズは先土器新石器時代の半ば過ぎに紅海産の貝が広く流通するようになることや「初期専業」という視点が重要であることが示された。第2回研究会ではアルメニアから研究者を招聘し、コーカサスにおける都市化をテーマとする講演会を開催し、西アジアとの対比という視点で討論をおこなった。第3回・第4回の研究会ではトルコから研究者を招聘し、形質人類学と人骨の安定同位体比分析の成果を基に、新石器時代の食性と栄養・健康状態についてのシンポジウムとアナトリア新石器時代の葬制についての講演会を開催し、最新の情報を交換するとともに様々な角度から議論をおこなった。本年度はそれぞれの研究者がトルコ、イラク、アルメニアにおいてフィールド調査や資料調査を実施することができ、新石器時代を中心に新たな資料を収集することができた。イラクでは新石器時代の著名な遺跡であるジャルモ遺跡での発掘調査とその周辺の環境調査を実施し、農耕開始期のデータが収集された。アルメニアではカイトサイトの調査を現地の研究者とともに実施するとともに、相手国側研究者を日本に招聘し、今後の共同研究の進め方について協議することもできた。トルコでは過去に実施した発掘調査から出土した資料の調査をおこない、工芸技術や長距離交易の実態解明に進展がみられた。また、領域全体の研究集会を2回、本計画研究の研究集会を4回開催することができ、本研究の目指す方向性について研究者の間で問題意識を共有することができたほか、新たな研究成果についても議論することができた。さらに、トルコから人類学者を招聘してシンポジウム・講演会を開催したことにより、特に人骨の安定同位体比分析を基にした食性分析について今後も共同研究を継続させていくことが合意され、人の移動や先史時代における離乳時期の検討へもテーマを拡大させていく道筋を確かなものにすることができた。本研究はおおむね順調に進展しており、今後も基本的に同様の態勢で研究を進めていく計画である。次年度からは若手研究者を雇用することも決まり、食性分析や人の移動、動物資料の分析をさらに進展させていく予定である。また、領域の公募研究に採択された研究者との連携も図りながら、研究の推進をさらに加速させていきたい。

本年度はそれぞれの研究者がトルコ、イラク、アルメニアにおいてフィールド調査や資料調査を実施することができ、新石器時代を中心に新たな資料を収集することができた。イラクでは新石器時代の著名な遺跡であるジャルモ遺跡での発掘調査とその周辺の環境調査を実施し、農耕開始期のデータが収集された。アルメニアではカイトサイトの調査を現地の研究者とともに実施するとともに、相手国側研究者を日本に招聘し、今後の共同研究の進め方について協議することもできた。トルコでは過去に実施した発掘調査から出土した資料の調査をおこない、工芸技術や長距離交易の実態解明に進展がみられた。また、領域全体の研究集会を2回、本計画研究の研究集会を4回開催することができ、本研究の目指す方向性について研究者の間で問題意識を共有することができたほか、新たな研究成果についても議論することができた。さらに、トルコから人類学者を招聘してシンポジウム・講演会を開催したことにより、特に人骨の安定同位体比分析を基にした食性分析について今後も共同研究を継続させていくことが合意され、人の移動や先史時代における離乳時期の検討へもテーマを拡大させていく道筋を確かなものにすることができた。本研究はおおむね順調に進展しており、今後も基本的に同様の態勢で研究を進めていく計画である。次年度からは若手研究者を雇用することも決まり、食性分析や人の移動、動物資料の分析をさらに進展させていく予定である。また、領域の公募研究に採択された研究者との連携も図りながら、研究の推進をさらに加速させていきたい。種苗法に基づく品種登録(申請日:平成30年11月6日、受理日:平成31年2月26日第33480号、出願者:丹野研一、廣瀬敬一郎、宇都宮育里)デュラムコムギ品種「発掘のごほうび」
骨粗鬆症予防を目的とした若年者の生活習慣と骨密度の関連についての研究

小・中・高校児童生徒を対象に骨密度をDTX-200(DXA法)にて測定し、同時に生活習慣、栄養摂取状況および身体活動度を自記式調査票によって調査した。北海道内の5市町村の男子470名、女子351名からインフォームドコンセントが得られた。骨密度は小学1年から学年の上昇に伴い緩やかに増加し、女子では小学5年より増加の度合いが大きくなり特に中学の3年間に急激な増加を認めた。男子では中学2年から高校2年までの期間に急激な増加を認めた。そのため小学6年より中学3年までの骨密度は女子が男子を逆転した。これは思春期の成長スパートが女子に先に現れるためと理解できる。若年期の骨密度の増加に影響する因子を調査票の解析により検討した。体重、身長、握力など体格・成長に関わる要因と有意な強い相関が認められた。生活習慣調査から高校生において牛乳摂取量と骨密度との間に弱い相関が見られたものの、小・中学生では相関はなかった。小・中学生は学校給食で牛乳飲用の機会があるのに対し、高校生の牛乳飲用は自発的あるいは習慣的であるために牛乳飲用の効果が骨密度に反映され易い可能性が示唆された。一方、食べ物の好き嫌い、運動クラブや力作業などの身体活動度、睡眠時間、昼寝の習慣などとは相関が見られなかった。別に実施した大学生を対象とした骨密度測定と過去の生活習慣の聞き取り調査の結果、思春期を中心とした時期の牛乳摂取量と現時点での骨密度に相関が認められたことも今回の結果を裏付けるものであろう。以上より、骨粗鬆症の予防において、小・中・高校の時期の牛乳によるカルシウム摂取の重要性が示唆され、急激に骨密度が増加する時期において特に骨密度が低い者にいち早く対策を施すことにより将来の骨粗鬆症発症予防に結びつけることが可能であると考えられる。小学校学童・中学校生徒に対して骨密度を測定し、同時に生活習慣、特にカルシウム摂取量と身体活動度を自記式調査票によって調査する疫学研究を行った。北海道十勝地方、中札内村および足寄町において、小学校児童および中学校生徒に対して、インフォームドコンセントが得られた者を調査対象者とした。男子81名、女子75名の協力が得られた。骨密度は、小学1年から中学1年までは緩やかな上昇を示し、女子においては中学2年から、男子においては中学3年からやや急な上昇を示した。その結果、中学2年においてのみ女子が男子を上回る骨密度を示した。骨密度が極端に低い者があり、それらの生活習慣等の聞き取り調査から牛乳の摂取が無いか極度に少ないことが判明しており、既に複数回の骨折の既往のある者もあった。しかし、集団においての牛乳摂取量と骨密度との間には女子で弱い相関が見られたものの、男子では相関は無かった。また、別に実施した大学生に対して行った小児期から現在までの過去のカルシウム摂取状況を聞き取り調査と骨密度測定の結果、思春期を中心とした時期の牛乳摂取状況と良い相関が認められたことから、小学、中学、高校の時期のカルシウム摂取が重要なことがわかる。他、骨密度は体重、身長、'握力と強い相関が認められた。一方、食事の規則性、身体活動度、睡眠時間とは相関が見られなかった。次年度には北見支庁の佐呂間町での調査がほぼ決まっており、旭川医大の所在する上川近郊での協力をも模索し例数の増加を図る予定であるが、学校の協力を得るのはそう簡単ではない状況に直面している。
多孔質固体の容量効果を利用した廃棄物流動層燃焼装置からの未燃炭化水素の排出低減

本研究はダイオキシンの前駆物質である未燃炭化水素の廃棄物流動層燃焼からの排出低減を目的としている。無機多孔質粒子には比較的高温で炭化水素を細孔内に保持する、いわゆる「容量効果」があることが前年度の研究で明らかになった。本年度は、このような粒子を流動媒体として流動層燃焼した時に実際に未燃炭化水素が減少するかどうかを明らかにするとともに、NOx生成に及ぼす多孔質粒子の影響を明らかにすることを目的として実験を行った。アルミナを主成分とする無機多孔質固体を試料として用い、固定層反応器を用いてHCN酸化への触媒効果を調べたが、生成物の主成分はNOxであった。次に内径5.4cmの小型流動層燃焼装置内に多孔質粒子を充填して、電気炉で所定の温度に加熱しつつ装置下部から空気を供給して流動化させ、その中にプラスチックまたは含窒素廃棄物を模擬したものとして褐炭を投入して燃焼を行い、排ガスを分析することで多孔質による未燃焼分低減効果を定量的に評価した。対照実験として、緻密な砂を流動媒体に用いた実験を行った。その結果、多孔質粒子未燃分低減効果があることが流動層燃焼でも見られた。N0x排出に対してアルミナ系多孔質粒子は、揮発分を放出している時にはN0x排出を増加させたが、チャー燃焼時にはかえってN0x排出を低減する役割を示し、全体としてN0x排出は多孔質粒子と砂でほとんど同じになった。本研究は廃棄物焼却システムである流動層燃焼からのダイオキシン発生の前駆物質である未燃炭化水素の排出低減を目的としている。多孔質アルミナなどの多孔質には比較的高温で炭化水素を細孔内に保持する、いわゆる「容量効果」があることが重質油の流動層熱分解では知られている。本研究では廃棄物流動層焼却のときに流動媒体に多孔質粒子用いた場合にも、この容量効果が見られるかどうかを明らかにすることを直接の目的としている。本研究では、まず固定層反応装置を用いてアルミナ系とシリカ系の多孔質粒子を充填し、その中に酸素+窒素混合ガスを流通して、粒子層の上に模擬廃棄物であるポリスチレンペレットを投下して燃焼を行い、ポリスチレン中の炭素のCO_2への完全燃焼割合を測定した。対照実験として、通常の流動媒体である緻密な石英砂を用いる実験も行った。その結果、緻密粒子に比べて多孔質粒子ではCO_2への転換率が大きく向上することがわかった。アルミナ系多孔質とシリカ系多孔質ではともに促進効果が見られ、多孔質の組成に対する依存性は小さいことがわかった。また、固定層反応装置で窒素のみを流通した中にペレットを投入して熱分解させ、粒子上に保持された炭素量を測定する実験も行った。緻密粒子ではほとんど炭素保持がなかったが、多孔質粒子では投入炭素量の約半分が粒子上に保持された。アルミナ系多孔質とシリカ系多孔質ではともに炭素析出が見られた。また、焼成して多孔質にした石灰石を用いた実験も行ったが、同様に炭素析出が見られた。炭素保持効果の組成に対する依存性は小さいことがわかった。一方、これらの多孔質には含窒素廃棄物の熱分解で生じるHCNの酸化によるNOx生成触媒効果があり、NOx対策については今後の検討を必要とする。