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個人情報保護の個別法の研究

本年度は、個人情報保護関係5法により設定された個人情報保護のミニマム・スタンダードに照らして、個人情報保護のレベルが低い法律の研究にかなりの時間を注ぎ、その典型例である住民基本台帳法・公職選挙法の閲覧制度の問題点を指摘し、その改善策を提言する編著(『大量閲覧防止と情報セキュリティ』(地域科学研究会、2006年3月)をまとめるとともに、「住民基本台帳の閲覧制度の見直し」(06.1)(都市問題研究58巻1号54頁以下)を公表した。また、特に厳格な個人情報保護が必要な医療分野について研究を継続し、「個人情報保護法の医療分野への影響」『病院』64巻4号270頁以下(05.4)、「個人情報保護と自己情報コントロール権について」『患者安全推進ジャーナル』10号24頁以下(05.9)、「医療分野に於ける個人情報保護」医薬品情報学7巻4号2頁以下(06.3)を公表した。地方公共団体については、最近の個人情報保護条例の動向全般について検討し「個人情報保護条例の動向」『埼玉自治』26巻632号12頁以下(05.7)を公表するとともに、執行機関と比較して個人情報保護が立ち後れている議会の個人情報保護についても研究し、「都道府県議会における個人情報保護」『全国都道府県議会議長会・議会職員執務シリーズNo.399』(06.2)を公表した。比較法研究としては、我が国と同様、セグメント方式を採用し、訴訟によらない紛争解決を志向する点でも共通するカナダの「個人情報保護及び電子記録法」について研究し、「カナダにおける民間の個人情報保護」『融ける境超える法第4巻:メディアと制度』(東京大学出版会、2005年11月)61頁以下を公表した。行政機関個人情報保護法についても研究を行い、「行政機関個人情報保護法-財務行政を中心として」『ファイナンス』41巻1号(05.4)73頁以下、「行政機関の保有する個人情報の保護に関する法律」『税大通信』469号(05.11)2頁以下を公表した。平成18年度は、個人情報保護の必要性が特に高い分野における課題を検討し、対策を提言する研究にかなりの時間をかけた。その成果として、医療分野では、「医療・介護分野における個人情報保護」(宇賀克也編集代表『個人情報保護の実務』(第一法規)(06.7))、「医療・介護分野における個人情報保護」季報情報公開・個人情報保護22号(06.9)、福祉分野では、「福祉分野における個人情報保護」『季報情報公開・個人情報保護』24号(07.3)、「福祉関係事業者の個人情報保護」(『個人情報保護の実務』所収予定)、教育分野では、「学校における生徒等に関する個人情報保護」『季報情報公開・個人情報保護』21号(06.6)、「教務事務における個人情報保護の在り方について」『平成18年度教務事務研修会報告書』(日本学生支援機構)(07.2)、「個人情報保護方針の作成・公表」東京大学法学部学習相談室2006年度実績報告書掲載予定を公表することができた。また、個別法の研究を行うに当たって、個人情報保護法の課題についても、認識を深めることができ、立法論および運用上の課題について論文をまとめることができた。「個人情報保護法の施行状況と今後の課題」『国民生活』36巻4号(06.4)、「個人情報保護法の施行状況と今後の課題」
地球温暖化時代を見据えた内湾環境の再構築に関する研究

三河湾を対象海域として、気象、海象、陸域流出、内湾水質の4つの側面から総合的に温暖化影響について検討した。気象変動については、地表面近くの大気の安定成層化が夜間から早朝で進み化学物質の滞留が起こりやすいことを明らかにした。海象変動については、台風の大型化を見据えて2009年の高潮の特性を詳細に検討し、風場の急変が高潮の増幅要因となることを示した。陸域流出については、モデルを用いて地球温暖化による異常気象により栄養塩の流出が増大するこ可能性を示した。内湾水質については、観測値から0.0240.06°C/年の水温上昇トレンドを示すとともに、貧酸素水塊の浅海遡上に対する風の影響を明らかにした。1.気象・海象変動の将来予測(1)気象変動予測モデルの構築(担当:北田)本研究で開発したメソスケール気象モデルを用いて,温暖化の進行を想定して大気の背景気温が2°Cおよび4°C上昇した時の海陸風の変化を数値シミユレーションにより調べ,海風の弱風化等を推定した.また,三河湾への大気経由N負荷が三河湾生態系に及ぼす効果を推定した.(2)海象変動予測モデルの構築(担当:加藤)気象場の変化が海象場に及ぼす影響を予測するために,気象場の再解析データを用いて2009年の三河湾内の流動シミュレーションを実施した.さらに,台風0918号を対象として短期的な気象擾乱のシミュレーションを実施した.これより,伊勢湾との相互作用を考慮することが必要であることが明らかとなった.2.気象・海象変動のインパクト分析(1)気象変動の陸域影響(担当:井上,横田)地球温暖化が流域からの流入負荷に与える影響を把握するために,流域からの栄養塩流入負荷シミュレーションモデルの開発を行った.流量が測定されない中小河川についても適用可能なように,降水量,気温等の気象データと流域の土地利用データから予測可能なモデルとしてパラメータ等の検討を行った.(2)気象変動の内湾影響(担当:青木)三河湾における40年間の水温データを整理し,長期的な水温変化のトレンドを調べたところ,長期トレンドとして,0.0240.06[°C/年]の水温上昇が見られた.水温上昇は特に秋,冬に大きく現れていた.さらに,夏期に三河湾で水質および流動の集中観測を実施し,浅海域での物質輸送,1次生産,貧酸素水塊形成等におよぼす河川からの淡水流入および風の影響を明らかにした.気象変動に関する研究については,近年日本で上昇しているオゾン濃度について検討した結果,VOCの排出源制御がNOxに比べて遅れた事が原因であることが明らかになった.温暖化,都市化にともなう気温上昇はガソリン等の貯蔵庫からの揮発量の増加,植物起源のVOC排出量を増やすのでその影響が懸念されるが,人為排出VOCの削減によって将来のオゾン濃度をどの程度押さえられるかを数値シミュレーションにより示した.海象変動に関する研究については,三河湾奥部での潮位データに基づき高潮の発生状況を分析した.その結果,台風0918号による高潮は過去30年の記録の中で突出した値を示していた.また,偏差自体は1m以上であったが天文潮位が低かったために災害に結びつかなかった事例も存在していた.30年間で高潮の発生頻度自体には大きな変化は見られなかったが,地球温暖化による台風の強大化は深刻な問題であることがわかった.陸域流出へのインパクトに関する研究については,三河湾奥へ流入する梅田川を対象として実測調査及びモデルによる栄養塩流入汚濁負荷量の算定を行った.水分流出モデルおよび栄養塩流出モデルによって窒素・リンの2009年の年間負荷量を算出したところ,環境省報告の発生負荷量は過小評価されていることがわかった.また,降雨量と流出負荷量には明確な正の相関があり,地球温暖化に伴う異常気象によって栄養塩流出が増大することがわかった.海域環境へのインパクトに関する研究については,三河湾六条干潟を対象に夏期の干潟周辺の塩分水温構造の現地観測を実施し,風による貧酸素水塊の遡上と水塊混合について検討した.その結果,貧酸素水塊の干潟域への遡上は,5m/s程度の風による干潟沖合での密度界面の上昇と干潟縁辺部での鉛直混合による底層水の上昇の2つが主要因であり,干潟域の密度構造が浅海域の環境に大きな影響をもたらすことがわかった.気象変動に関する研究については,温暖化が進行した状態で沿岸付近で吹く海陸風がどう変化するかを,大規模場の背景気温を「現状ケース」および「2°Cないし4°C上昇させたケース」について,気象モデルによるシミュレーションを行い調べた.

その結果,海陸風時の流れ場にそれほど変化がないものの,地表面近くの大気の安定成層化が特に夜間から早朝で進み,大気化学物質の滞留が起こりやすいことが推測された.海象変動に関する研究については,気象庁・数値予報GPVより作成された1時間間隔の海上風データを用いて,SWANにより日本周辺域および伊勢湾・三河湾を含む遠州灘沿岸域において,2009年(1年間)の波浪場の推算を行った.外洋での波浪観測結果と比較し,長周期波浪成分はやや過小評価されるものの,台風等による波高の増大等は比較的良好に計算されることを確認した.また,内湾での波浪推算精度について検討した.陸域流出へのインパクトに関する研究については,三河湾流入河川の豊川流域と梅田川流域を対象とした栄養塩流出負荷モデルについて,そのパラメータの設定方法について検討した.地球温暖化に対応した降雨量や気温の上昇に伴う蒸発散量の変化など複数のシナリオに基づくシミュレーションが簡単にできるように改良を加えた.また,三河湾流入河川である梅田川流域の畑地からの栄養塩流出負荷について,特に降雨時を対象として流出負荷を実測し,流出負荷の時間適変化をより詳細に再現可能なモデルの構造について検討を行った.海域環境へのインパクトに関する研究については,前年度に引き続き三河湾における水温データを用いて長期的な水温変化のトレンドを調べるとともに,季節変動や日較差についても検討を加えた.さらに,夏期の三河湾における貧酸素水塊の調査から,密度成層の強化と風の変化が苦潮(青潮)の浅海遡上に影響することを明らかにした.3年計画の1年目として,各サブテーマとも計画に沿って研究を進めている.サブテーマ1-1,1-2および2-1については,主としてシミュレーションモデルの開発を,サブテーマ2-2については,既存資料の整理と現地観測を実施し,研究成果を上げている.25年度が最終年度であるため、記入しない。気象変動に関する研究については,メソスケールの気象モデルを完成させ,その適用・検証を行っており,温暖化によるローカルな大気環境の予測が可能なレベルにまで達している.また,海象変動に関する研究についても,SWANを用いた波浪場のシミュレーションが可能になっており,現地データとの比較によりモデルの検証を行っている.このように,地球温暖化による気象海象の変化についてはツールの構築とその適用性の検証まで進んでおり,概ね順調に進展している.陸域流出へのインパクトに関する研究については,栄養塩流出負荷モデルの構築とその現地データによる検証を行い,さらに地球温暖化が陸域流出に及ぼす影響を評価するためにモデルの改良を行ったところである.海域環境へのインパクトに関する研究については,既存データと現地観測により温暖化の影響が実際に現れていることを実証した.今後は,簡易な数理モデルを用いて内湾の温熱環境変化の将来予測を行い,将来の内湾の姿を予測する予定であり,温暖化インパクトに関する研究についても,概ね順調に進展している.今後も,各サブテーマの当初の計画に沿って研究を進める予定である,特に,2年目は開発したモデルを用いて地球温暖化の影響を明らかにすることに目標を置いている.25年度が最終年度であるため、記入しない。
3次元都市モデルを活用する防災まちづくり支援システムの開発

現状のメッシュ地図形式のハザードマップのみではリアリティーに乏しい。地域防災力向上のためには、災害イメージを具体的に実感できる詳細なハザードマップが有効であり、建物や電柱、ブロック塀等の3次元モデルを用いた「3次元ハザードマップ」は、「現実の世界に起こりうる災害状況」をシミュレーションすることが可能である。本研究では、現実の世界に起こりうる災害状況となる「建物やブロック塀などの傾斜や倒壊」の状況を3次元シミュレーションする「防災まちづくり支援システム」を開発することを目的とする。地域防災力を高めるための啓発材料としてハザードマップの普及が急務である。しかし、現状のメッシュ地図形式のハザードマップのみではリアリティーに乏しい(日本地理学会のハザードマップに対する提言)。そこで、倒壊、傾斜した建物や電柱等を3次元CGで作成し、災害イメージを具体的に実感できるリアルで詳細な「3次元ハザードマップ」として、これらを普及すれば、災害イメージを関係者で共有でき、地域防災力向上に有効である。但し、現状では、この「3次元ハザードマップ」を製作するには、3次元CGソフトを用いて、手作業にて、多大の労力と時間をかけ、3次元CGを作成する必要があり、製作を断念したり、予算超過に陥ることになる。本研究では、これまでの研究成果(3次元都市モデル自動生成システム)を発展させ、地域防災力向上のための整備案や現況の電子地図に基づき、整備案や現況となる都市の3次元モデルを、時間と労力をかけずに自動生成すること、延焼や建物倒壊、道路閉塞等の3次元シミュレーションできる「防災まちづくり支援システム」を開発することを目的とする。本年度の研究実施計画として、「震災による道路閉塞の状況を3次元シミュレーションするために、倒壊、傾斜した建物や電柱、砕かれたブロック塀等のモデリングを行う。このために、建物の耐震上の構造や建物規模、築年数に応じて、建物倒壊のパターンを類型化し、倒壊建物の3次元モデリングを行う。」などとした。建物の3次元モデリングには、これまでの研究成果「3次元建物モデルの自動生成」のプログラムを発展させて、プログラム開発を行った。本年度の研究成果として、(1)道路閉塞の状況をシミュレートするために、傾斜した建物の自動生成。(2)3次元建物モデルの自動生成の基礎技術として建物境界線に対する処理で改良。これらの研究成果は、3次元建物モデルが主要な構成物である「3次元ハザードマップ」を構築するための基礎となる重要な研究成果である。【研究の目的】地域防災力を高めるための啓発材料としてハザードマップの普及が急務である。しかし、現状のメッシュ地図形式のハザードマップのみではリアリティーに乏しく、起こりうる災害状況を思い浮かべるのは困難である。そこで、災害イメージを具体的に実感できるリアルで詳細な「3次元ハザードマップ」となる、災害状況を再現している3次元都市モデルを作成し、地域防災力向上に役立てる。具体的には、「3次元モデル」の構成要素となる「倒壊、傾斜した建物や電柱、ブロック塀」等の3次元モデリングを行う。但し、現状では、この3次元ハザードマップを製作するには、3次元CGソフトを用いて、手作業にて、多大の労力と時間をかけ、3次元CGを作成する必要があり、製作を断念したり、予算超過に陥ることになる。本研究では、これまでの研究成果(3次元都市モデル自動生成システム)を発展させ建物倒壊、道路閉塞等の3次元シミュレーションできる「防災まちづくり支援システム」を開発することを目的とする。【研究実施計画】本年度の研究実施計画として、「震災による道路閉塞の状況を3次元シミュレーションするために、倒壊、傾斜した建物や電柱、砕かれたブロック塀等のモデリングを行う。」などとした。【研究成果】建物の3次元モデリングでは、これまでの研究成果「3次元建物モデルの自動生成」のプログラムを発展させて、プログラム開発を行った。本年度の研究成果として、(1)道路閉塞の状況をシミュレートするために、傾斜した建物や電信柱の自動生成。(3)多様な形態である建物を自動生成するため電子地図上の多重建物境界線からの3次元建物モデルの自動生成。【研究の背景と目的】地域防災力を高めるための啓発材料としてハザードマップの整備と普及が急務である。しかし、現状のメッシュ地図形式のハザードマップのみではリアリティーに乏しい。しかし、現状では、この3次元モデルを構築するためのモデリングに膨大な時間と労力がかかる。

そこで、本研究では、これまでの研究成果である「3次元都市モデルの自動生成システム」を発展させ、地震で倒壊し、傾斜してしまった建物や電信柱等で構成される3次元モデルを自動的に作成することで、建物倒壊、道路閉塞などのシミュレーションを行うことが出来る「3次元ハザードマップ」を自動的に作成するシステムを開発することを目的とした。【研究実施計画】最終年度の研究実施計画として、「震災による建物倒壊や道路閉塞の状況を3次元シミュレーションするために、倒壊、傾斜した建物や電柱、ブロック塀等のモデリングを行う。このために、建物の耐震上の構造や建物規模、築年数に応じて、建物倒壊のパターンを類型化し、倒壊建物の3次元モデリングを行う。」などとした。【研究成果】建物の3次元モデリングでは、これまでの研究成果「3次元建物モデルの自動生成」のプログラムを発展させて、プログラム開発を行った。本年度の研究成果として、(1)道路閉塞の状況をシミュレートするために、傾斜した建物や電信柱の自動生成。(2)3次元建物モデル自動生成の基礎技術としてオルソ画像上の建物境界線からの自動生成処理。(3)多様な形態である建物を自動生成するため電子地図上の多重建物境界線からの3次元建物モデルの自動生成。これらの研究成果は、3次元建物モデルが主要な構成物である「3次元ハザードマップ」を構築するための基礎となる重要な研究成果である。
英国市民教育の批判的摂取に基づく小中高一貫シティズンシップ教育カリキュラム開発

本研究では,変質する21世紀を担いうる市民の育成をめざす教育のあり方をシティズンシップ教育の視点から探るために,まず連合王国のシティズンシップ教育をカリキュラム開発の視点から調査し,その特質が教科論・カリキュラム論・授業論を結びつける連結子としての「ストランド」の働きにあることを明らかにした。次いで,「政治的リテラシー」「社会的道徳的責任」「コミュニティへの関わり」の三つのストランドを視点にして最新のテキストや教材を分析するとともに,その検討成果を組み込んだ小中高一貫シティズンシップ教育カリキュラムモデルを作成した。本研究では,変質する21世紀を担いうる市民の育成をめざす教育のあり方を,シティズンシップ教育の視点から探るために,大きく次の2つを行う。(1)連合王国(以下,英国と略す)の市民性教育(シティズンシップ教育)の現状,とりわけカリキュラム開発の現状について調査し,その特質を明らかにする。(2)(1)の批判的な摂取を通して,我が国における市民性教育活性化のための小・中学校,高等学校を一貫するカリキュラムモデルを作成する。上記の目的を達成するために,具体的に次の手順で研究を進める。(1)学術文献や既存教材の分析を中心として,カリキュラム開発のための概念フレームワークを作成する。(2)英国におけるシティズンシップ教育(以下,「CE」と略す場合がある)の現状,特にカリキュラム開発とその評価の現状について,学校現場や政府関係教育機関のみならず,ボランティア教育,グローバル教育等に関する民間団体/NGOをも含めて幅広く調査・検討し,その特徴を明らかにする。(3)研究代表者ならびに連携研究者がこれまで検討を進めてきた新しいCEの内容(環境,公共性,国際理解,メディア,キャリア)をさらに発展させ,内容を体系化するとともに,小・中・高等学校教員の協力を得て試行する。(4)我が国との比較を視点とした(2)の批判的な摂取を通して,(1)の概念フレームワークや,(3)のCEの内容を再検討するとともに,CEの体系化を行い,小中高一貫シティズンシップ教育カリキュラムモデルを作成する。本研究の目的は,変質する21世紀を担いうる市民の育成をめざず教育を,英国シティズンシップ教育の批判的摂取に基づいた小中高一貫カリキュラムの作成を通して,検討・構想することにある.そのために,研究初年度である本年度は,主としてカリキュラムの大枠となるシティズンシップ教育概念フレームワークの検討と,日本国内におけるシティズンシップ教育の現状やカリキュラム・教材の調査を行った.特にシティズンシップ教育の概念フレームワークについては,まず,シティズンシップ育成をめざす授業が「社会を分かつ論争問題に対して個人的・集団的,社会的な判断をせまるもの」であり,判断とその実行においては「責任」が鍵概念となることを確認した.次いで「社会的・道徳的責任」「政治的リテラシー」「コミュニティとの関わり」をシティズンシップ教育の基本的ストランドとして定め,これら三つのストランドの各々について,どのようなグランドデザインが描けるかを,スコープとシークエンスの観点から検討した.目下,「自由主義」「市民強主義」といった政治思想的な形態,「アイデンティティの形成」「参加力の育成」といった目標,「ミクロ」「マクロ」といた世界観などがスコープの候補に,発達・成長に伴う「役割」や「空間」の拡大がシークエンスの候補になっている.日本国内におけるシティズンシップ教育の現状については,主として首都圏の学校(お茶の水女子大学附属小学校や品川区教育委員会,横浜市教育委員会管轄下の小学校)の研究発表会等において担当者と情報交換するとともに,資料を収集した.現在のところ,これらの学校におけるシティズンシップ教育においては,前述した「社会的・道徳的責任」「政治的リテラシー」「コミュニティとの関わり」のすべてを包含したカリキュラムは見あたらず,本研究の必要性と有効性が確認された.本研究の目的は,変質する21世紀を担いうる市民の育成をめざす教育を,英国シティズンシップ教育の批判的摂取に基づいた小中高一貫カリキュラムの作成を通して,検討・構想することにある.そのために本年度は,(1)日本側研究チームによるカリキュラムの大枠となる概念フレームワークの検討,(2)英国側研究協力者による「政治的リテラシー」に特化した授業研究(英国で実施)と日本側研究チームを交えた授業についてのディスカッション,(3)英国側研究協力者を日本に招いてのシティズンシップ教育カリキュラム開発に関するシンポジウムの開催,並びに研究交流を行った。具体的には,(1)においては,「社会的・道徳的責任」「政治的リテラシー」「コミュニティとの関わり」の三つの基本的なストランドによって単元を構成し,さらに授業に直結する小単元を「知識・理解」「価値」「技能」の三つの要素から再構成することによってどのようなカリキュラムが描けるかを,スコープとシークエンスに基づいて検討した.(2)については,特に「政治的リテラシー」に焦点化した授業を,英国側研究協力者の指導の下に英国ヨーク市の三つの中等学校で実施してもらうとともに,それらの授業の効果や問題点にについて,訪英した日本側研究チームを交えて検討した。

また,日本におけるシティズンシップ教育の現状について,ヨーク大学教育学部附属「教育と社会正義」研究センターにおいて講演・紹介した。(3)については,東京(国立教育政策研究所)と京都(京都教育大学)の2カ所で「英国シティズンシップ教育の現状と課題」に関するシンポジウムを開催し,訪日した英国側研究協力者を交えて本研究の方向性についてディスカッションした。本研究の目的は,変質する21世紀を担いうる市民の育成をめざす教育を,英国シティズンシップ教育の批判的摂取に基づいた小中高一貫カリキュラムの作成を通して,検討・構想することにある.そのために本年度は,(1)カリキュラムの大枠となる概念フレームワークの検討,(2)英国におけるシティズンシップ教育の現状や,カリキュラム・教材の開発状況の調査,(3)日本側研究協力校における「政治的リテラシー」に特化した授業の実施と英国側研究協力者を交えた授業についてのディスカッション,並びに研究交流を行った。具体的には,(1)については,シティズンシップ教育の特徴をわかりやすく示すフレームワークを,「シティズンシップの性格」と「シティズンシップ教育の構造」の2つの側面から再構成するとともに,どのようなカリキュラムが描けるかを,環境,メディア,公共性等,キャリア,国際理解の5つの領域から具体的に検討した,(2)については,英国教育水準局,マンチェスター大学,ヨーク大学,英国教育学会(年次セミナー)等を訪問し,シティズンシップ教育の現状についての行政(シティズンシップ教育の査察状況),実践(学校や学校以外の場所で行われているシティズンシップ教育の状況),理論(学会におけるシティズンシップ教育の理論化)の三方面から実地調査を行った。(3)については,昨年度に英国側の協力校(フルフォード中等学校,ハンチントン中等学校)が実施した政治的リテラシーに関する授業と同一テーマの授業(「愛国心は必要か」「良い政治家の条件は何か」)を,日本側協力校である3校(京都教育大学附属高等学校,立命館大学宇治高等学校,京都教育大学附属京都小学校)で実施するともに,日本と英国におけるシティズンシップ教育の展開可能性について,招聘した英国側研究協力者を交えて,実際の授業観察を踏まえた研究協議を行った。本研究の目的は,変質する21世紀を担いうる市民の育成をめざす教育を,英国シティズンシップ教育の批判的摂取に基づいた小中高一貫カリキュラムの作成を通して,検討・構想することにある。そのために本年度は,(1)カリキュラムの大枠となる概念フレームワークの検討,(2)英国におけるシティズンシップ教育の現状や,カリキュラム・教材の開発状況の調査,ならびに英国側研究者との情報交換,(3)カリキュラムフレームワークに基づいた学習単元の開発および最終報告書の作成を行った。
貯留層の高精度評価に向けた高精度粘性・透水係数同時測定システムの開発

近年、資源開発業界では増進回収法(Enhanced oil recovery; EOR)による原油やガスの回収が盛んに行われており、その産出量の推定には高圧下における流体の粘性と岩石の透水係数が用いられている。その為、高圧下における様々な流体の粘性測定が盛んに行われるようになり、それに伴った高精度な測定技術の開発の機運が高まっている。本研究は申請者の所属する研究部門の擁する高精度粘度測定技術と高精度液体高圧力発生技術を応用し、貯留層の高精度評価を想定した高精度高圧粘度・透水係数同時測定システムを開発する。
常在細菌叢による病原真菌制御機構の解明

病原真菌の多くは日和見感染症の原因菌として知られ、健常人の皮膚や粘膜などで病気を引き起こすことなく常在している。その一方で、宿主が特定の条件に至ると生命を脅かすほどの重篤な感染症を引き起こす場合がある。私たちは、これまでに「病原性」真菌に対する感染防御にはC型レクチンファミリー分子のDectin-1とDectin-2が必須であることを明らかにしてきた。しかし、健常人に常在する真菌に関しては不明な点が多く残っている。特に、常在真菌が増殖を開始し「非病原性真菌」から「病原性真菌」へ移行する分子機構は大変興味深い。例えば、抗生物質の投与によって真菌感染が顕在化する現象は「菌交代現象」として古くから知られてきたが、その実態は不明なままである。そこで、本研究では常在真菌(非病原性)が病原性を発揮するメカニズムに関し、宿主側因子を明らかにすることを目的として研究を開始した。本年度は、まず慢性真菌感染症のモデルとして、皮膚Candida albicans(C. albicans)感染症のマウスモデルを確立した。この皮膚C. albicans感染モデルでは、感染2日後に炎症性細胞の浸潤とC. albicansの増殖が認められるが、7日後に自然治癒する。さらにこのモデルを用い、種々の抗生物質を投与条件下でC. albicansの感染実験を行った。その結果、特定の抗生物質投与下で有意にC. albicansが増殖することが明らかとなった。本研究は、真菌感染に対する生体防御機構を包括的に解明することを目指し、常在細菌叢と常在真菌の関係を検討することを目的としている。本年度は種々の抗生物質を投与条件下でC. albicansの感染実験を行った。そのため、研究計画は概ね順調に進展していると考えている。今後は、皮膚で真菌を認識する受容体に関して検討を行う予定である。
剪断クラックの幾何学，化学組成と水理学的特性：深部流体による岩石破壊過程の解明

本課題では,地殻深部における岩石ー流体破壊現象の天然岩石サンプルから,時間スケール・流体圧分布・透水係数を求める,新たな解析手法を開発した.中部から下部地殻の岩石ー流体反応帯を解析し,流体流入の時間スケールが数時間数日程度と非常に短いこと,亀裂から母岩へ数kbar/cmの高い流体圧勾配が存在したこと,透水係数(log10 [m2]単位)は亀裂で約-15と高く,母岩で約-20 -23と非常に低いことを明らかにした.以上より,地震波で観測される数時間数ヶ月の流体移動現象と,地質学的に観察される剪断クラックを,具体的な時間スケールと水理学特性により対応づけることが可能となった.本年度は三波川変成岩中の剪断クラックの調査,東南極セールロンダーネ山地の反応帯調査,サンアンドレアス断層直上レッドウッド蛇紋岩岩体の調査から,クラック生成,岩石ー流体反応に伴う組織形成と物質移動を明らかにすることができた.三波川変成岩中の剪断クラック調査では,剪断クラックと開口クラックの分布を測定できる非常に条件のよい露頭を調査した.空撮マルチコプターを用いてクラックの分布を数10 mに渡り撮像,画像解析によりその分布を解析した.また,クラックの集中する10x10 mほどの露頭において,約40サンプルほど系統的にサンプリングを行い,薄片観察,カソードルミネッセンス観察,鉱物化学組成により分類した.これらの系統的なサンプルの化学分析から流体流れフラックス解析を進行する予定である.東南極セールロンダーネ山地の花崗岩質メルト貫入によるクラック生成と岩石ー水反応では,クラックが水流体に飽和しており過剰流体が系外へ流出していたこと,反応帯の形成は母岩側の溶脱反応が律速していることを明らかにした.サンアンドレアス断層直上レッドウッド蛇紋岩岩体の調査では,蛇紋岩ブロックを覆う剪断クラックと,蛇紋岩化反応による開口クラックがカップリングしており,水流体の流入が蛇紋岩化反応・ブロック化と変形を促進し,反応と変形のカップリングにより開口クラックと剪断クラックの複雑なフラクチャーネットワークを形成したことを明らかにした.本年度は,三波川変成帯中の剪断クラックの野外調査およびサンプリングを重点的に行うことができた.また,試料の解析から鉱物脈の分類が進行しつつある.東南極の反応帯やサンアンドレアス断層沿いの蛇紋岩の調査では,クラッキングと岩石ー流体反応の関係性を明らかにできた.一方で,三波川帯の剪断クラックについては流体フラックス・流速・応力の解析はこれからであり,測定値から物理データの推定には時間を要している.本年度は三波川変成岩中の剪断クラックの調査・分析,サンアンドレアス断層直上レッドウッド蛇紋岩岩体のクラック解析,東南極セールロンダーネ山地の反応帯の熱力学解析から,脆性-塑性遷移付近でのクラック生成様式と物質移動のカップリングを明らかにし,反応帯の化学ポテンシャルプロファイルを作成した.三波川変成帯では,脆性-塑性遷移付近の剪断クラック・エシュロンクラックの調査を行った.露頭での空撮マルチコプターによる幾何学形状測定,および岩石サンプルの室内X線CT解析から,せん断面として機能している片理面の端で,エシュロンクラック群がロッド状に発達していることが明らかになった.これらの観察から,片理面の剪断滑りにより,せん断面の先端でエシュロンクラックが生成する,新たなクラック生成様式を提唱した.サンアンドレアス断層直上レッドウッド蛇紋岩岩体の調査では,流体流入に伴う吸水反応により約7%の歪が発生し,その内4%は物質移動により,残りの3%は脆性破壊により緩和されていることを明らかにした.これらの解析から,流体流入に伴う物質移動によりフラクチャーパターンが変化しうることを示した.東南極セールロンダーネ山地の岩石ー水反応帯では,前年度の成果を国際誌に投稿した.また,反応帯をモデル化するために,局所熱力学分析を行い,反応帯に沿った化学ポテンシャルのプロファイルを明らかにした.この化学ポテンシャルプロファイルにより,多成分多相系における反応帯形成のフォーワードモデルを構築中である.本年度は,脆性-塑性転移付近での剪断滑りとクラック形成の関係を明らかにすることができた.また,物質移動とフラクチャーパターンの関係性を天然のフィールドで具体的に解析することができた.多成分多相系における反応帯形成モデルも構築中である.一方で,三波川変成帯の剪断クラックは,複数の形成ステージが観察され,一部は形成後の変形を強く受けており当初の予想よりも複雑である.そのため,流速や応力の解析に時間がかかっている.本年度は,岩石ー流体反応帯の化学・水理学的解析を行い,流体流入・亀裂閉塞のタイムスケールの制約,母岩の透水係数の見積,亀裂から母岩にかけての流体圧分布の見積に成功した.特に,岩石ー流体反応帯を利用した地殻透水係数の見積と,流体圧分布の見積は世界で初めての試みである.具体的には,東南極セールロンダーネ山地の角閃岩の亀裂沿いの岩石ー流体反応帯を対象として,アパタイト中のCl濃度を分析し,亀裂から母岩にかけて反応ー移流ー拡散プロファイルを見出した.上記プロファイルに反応ー移流ー拡散方程式を適用することで,流体浸透のタイムスケールが数日以内の非常に短い時間であることが明らかになった.また,母岩の透水係数は10^-23 m^2程度と非常に低い.

一方,亀裂から母岩にかけての流体圧分布は,熱力学解析からH2Oの活動度を制約することで求めた.得られた流体圧分布は,1 kbar/10cmであり,非常に高い流体圧勾配が存在していたことを明らかにした.以上の解析により,変成岩中の岩石ー流体反応帯の具体的なタイムスケールとその水理学的性質が明らかになり,地球物理観測でみられる流体活動と地質学的に観察される岩石ー流体反応が,具体的なタイムスケール,水理学的パラメーターを持って比較することが可能になってきた.また,自由エネルギー最小化と拡散をカップリングさせた,新たな反応帯形成のフォーワードモデルを構築した.これにより従来は困難であった,変成作用温度圧力条件下での多成分多相系の反応帯のフォーワードモデルが可能になった.得られたフォーワードモデルは,ForsteriteーQuartz系やForsteriteーQuartzーH2O系の実験で得られる反応帯とよい一致を示し,変成作用条件下での反応帯形成の予測が可能となってきた.本課題では,地殻深部における岩石ー流体破壊現象の天然岩石サンプルから,時間スケール・流体圧分布・透水係数を求める,新たな解析手法を開発した.中部から下部地殻の岩石ー流体反応帯を解析し,流体流入の時間スケールが数時間数日程度と非常に短いこと,亀裂から母岩へ数kbar/cmの高い流体圧勾配が存在したこと,透水係数(log10 [m2]単位)は亀裂で約-15と高く,母岩で約-20 -23と非常に低いことを明らかにした.以上より,地震波で観測される数時間数ヶ月の流体移動現象と,地質学的に観察される剪断クラックを,具体的な時間スケールと水理学特性により対応づけることが可能となった.本年度,調査・採取した各鉱物脈の組織および化学組成に基づいた分類により,各鉱物脈化学組成から流体総流量の推定を,粒径分布解析から流速の推定を,方解石双晶の間隔から最大差応力の推定をおこなう.これらの解析を同露頭内のクラスターに適用することで,流体流量・流速・応力の空間分布を明らかにし,剪断クラックの力学ー水理学関係を解明する.昨年度までに明らかになった各鉱物脈の幾何学分布を基に,各鉱物脈の化学組成分析,粒径分布解析を進め,流体総流量・流速・応力の制約をおこなう.また,幾何学分布を基に岩体全体の透水係数を見積り,得られた流体流速・応力との整合性を検証し,剪断クラックの力学ー水理学関係を解明する.岩石ー流体反応と沈み込み帯のダイナミクス
日常生活におけるヒトの行動のモニタリング

日常生活における人の身体活動あるいは行動を知ることは,その人の健康状態を知る上で重要な情報をもたらしてくれることが期待される.本研究の目的は,運動の観点から人の健康維持に必要な情報を提供出来るシステムを実現しようとするものであり,ここでは日常生活における身体活動,姿勢のモニタ,ならびに得られたデータからの日常生活活動の推定を行うことを試みた.計測システムは先に報告した携帯型ディジタル無拘束計測装置を用いた.身体活動計測に用いたセンサはピエゾ抵抗型加速度センサで,このセンサは加速度変化の直流成分を得ることが出来,姿勢変化に伴う加速度の直流成分の変化を記録することが出来る.実験に際しては,加速度センサを被験者の腰部中央に取り付け,歩行などの日常生活動作を約5時間にわたって行った場合を記録した.この記録データに対して下記の処理を施し,日常生活活動をオフライン処理した.この処理に際しては,まず原データよりロ-パスフィルタ(0.01Hz)によって姿勢変動成分を抽出し,立位,座位,臥位の判断を行った.また身体活動に関しては,原データよりハイパスフィルタ(0.2Hz)によって身体活動成分を抽出し,歩行,走行,乗り物乗車,その他の体動に分類した.この際,歩行,走行は道路の状況にほぼ無関係に歩調が一定であることより,ある一定時間(5秒)この規則的な揺らぎの生ずる部分を歩行,走行とした,また乗り物乗車に関しては不規則な振動が連続することにより,上記の歩行,走行以外のデータに対して,不規則に細かな揺れが持続する期間(23秒以上)を乗り物乗車区間とした.結果は,姿勢に判定に関しては問題が生ずるものの,それ以外に関してはほぼ満足のいく結果を得た.日常生活における人の身体活動あるいは行動を知ることは,その人の健康状態を知る上で重要な情報をもたらしてくれることが期待される.本研究の目的は,運動の観点から人の健康維持に必要な情報を提供出来るシステムを実現しようとするものであり,ここでは日常生活における身体活動,姿勢のモニタ,ならびに得られたデータからの日常生活活動の推定を行うことを試みた.計測システムは先に報告した携帯型ディジタル無拘束計測装置を用いた.身体活動計測に用いたセンサはピエゾ抵抗型加速度センサで,このセンサは加速度変化の直流成分を得ることが出来,姿勢変化に伴う加速度の直流成分の変化を記録することが出来る.実験に際しては,加速度センサを被験者の腰部中央に取り付け,歩行などの日常生活動作を約5時間にわたって行った場合を記録した.この記録データに対して下記の処理を施し,日常生活活動をオフライン処理した.この処理に際しては,まず原データよりロ-パスフィルタ(0.01Hz)によって姿勢変動成分を抽出し,立位,座位,臥位の判断を行った.また身体活動に関しては,原データよりハイパスフィルタ(0.2Hz)によって身体活動成分を抽出し,歩行,走行,乗り物乗車,その他の体動に分類した.この際,歩行,走行は道路の状況にほぼ無関係に歩調が一定であることより,ある一定時間(5秒)この規則的な揺らぎの生ずる部分を歩行,走行とした,また乗り物乗車に関しては不規則な振動が連続することにより,上記の歩行,走行以外のデータに対して,不規則に細かな揺れが持続する期間(23秒以上)を乗り物乗車区間とした.結果は,姿勢に判定に関しては問題が生ずるものの,それ以外に関してはほぼ満足のいく結果を得た.
胎生期毛包におけるラミニンアイソフォーム発現に関する研究

平成15年度の研究:昨年度(平成14年度)の研究において、無血清単離毛包培養法(実験系(1);注1,参照)を確立出来ていたので、この実験系を用いて毛包発生過程で発現するラミニンアイソフォームの同定を行った。ラミニンはα、β、γの3本差からなるヘテロ3量体分子であり、現在までのところαには5種、βには3種、γには3種のアイソフォームの存在が知られている。アイソフォーム特異性抗体を利用した免疫組織化学的手法により、マウス毛包などの器官発生過程の各stageで発現するアイソフォームとその局在をin vivoおよび実験系(1)を用いてin vitroで同定中である。今年度までにstage3-5におけるα1、β1、γ1の局在を免疫組織学的に同定した(実験系(2))。(2)の結果(毛包形成の各ステージにおけるアイソフォームの局在)をふまえて、(1)の実験系を用いて胎生期毛包を器官培養し、各ステージにおけるラミニンアイソフォームの発現をRT-PCR法を用いることによって蛋白レベルにおいても明らかとし、また各stageにおけるその発現量の違いについて調査を行った。現時点では各ラミニンのプライマーの設計および予備実験を行っている段階で結果についてはこの研究の今後継続していく必要がある。注1.毛包の器官培養系では胎児マウス等の上顎の髭部分を一塊として使用する実験系が報告されているが、起こり得る現象を捕らえやすい半面、定量的な分析がしづらいという欠点があった。申請者らは昨年度の研究において、胎生13日目マウスの毛包を1個ずつ分離して単独に器官培養を行う実験系を確立し、毛包の長さなどを測定することで効果を定量的に分析することを可能としている。また従来の毛包培養系では培地に牛胎児血清が添加されているが、血清に含まれる未知の成長因子の影響を出来るだけ排除できるよう無血清実験系を確立した。平成14年度の研究(1)実験系の確立毛包の器官培養系では、胎児マウス等の上顎の髭部分を一塊として使用する実験系が報告されているが、起こり得る現象を捕らえやすい半面、定量的な分析がしづらいという欠点があった。申請者らは今年度の研究において、胎生13日目マウスの毛包を1個ずつ分離して単独に器官培養を行う実験系を確立し、毛包の長さなどを測定することで効果を定量的に分析することを可能とした。また従来の毛包培養系では培地に牛胎児血清が添加されているが、血清に含まれる未知の成長因子の影響を排除できるよう無血清実験系も確立した。(2)毛包発生過程で発現するラミニンアイソフォームの同定ラミニンはα、β、γの3本差からなるヘテロ3量休分子であり、現在までのところαには5種、βには3種、γには3種のアイソフォームの存在が知られている。今年度までにstage3-5におけるα1、β1、γ1の局在を免疫組織学的に同定した。来年度平成15年度の研究予定(2)の結果(毛包形成の各ステージにおけるアイソフォームの局在)をふまえて、(1)の実験系を用いて胎生期毛包を器官培養し、各ステージにおけるラミニンアイソフォームの発現をRT-PCR法を用いることによって蛋白レベルにおいても明らかとし、また各stageにおけるその発現量の違いについて調査を行なう予定である。
自律的なシステムとの原初的なインタラクションを通した協調作業への参与感の創出

エージェントに象徴される知的なシステムとの原初的なインタラクションを通して,異なる世界に立脚している作業主体間の協調作業であっても,適切にその協調作業への参与感を創出するための方法を解明することを目的とする.そのために本研究では,次の3つの課題に取り組んだ.(1)参与感を創出する認知的要因の解明(2)参与感の創出に寄与する原初的インタラクションの解明とモデル化(3)モデルの妥当性の検証と応用可能性の検証.その結果,自律的なシステムとの原初的なインタラクションを通した協調作業への参与感の創出のためには,相互行為における当事者間の視点や行為の同時性が強く寄与することが明らかになった.高度化・複雑化していくシステムと人間との協調的・共生的な関係を実現するためには,自律性をもったロボットやエージェントという形でシステムが人間にとって社会的な存在としての役割を担うことが重要になってくる.しかし,人間がシステムの自律的な振る舞いに対してどのような条件で他者性を認知し,同時にどのような条件のもとでシステムの協調作業の相手として社会的に認知するかという問題は未だ解決していない.そこで本研究では,人間がシステムに対して他者性を認知する上での人間とシステムとの相互行為を解明し,システムとの社会的関係を形成して協調的な作業を実現するための相互行為モデルを構築・実証することを研究目的とする.特に平成25年度は,前年度の実績を踏まえインタラクション環境を整備し,互いの存在に関する情報を一切遮断した中で,独立した2つの環境内に人間とロボット(Roomba)をそれぞれ配置し,相互の人間の動き(位置)をロボットに投影させる装置を作成し,ロボットの振る舞いを通して他者を認知する過程における相互行為の観察を行なった.その結果,他者性を認知するまでの過程において無自覚的な身体の相互行為が存在する可能性が示唆された.また他者性を認知する前提として,生物性の認知がどのような知覚構造のもとで行なわれているかを検証するために,二重振子の運動から感じられる生物性の知覚要因を探る実験を行なった.その結果,単振動や円運動などの周期的運動に対しては生物性を感じにくく,小さい円運動が大域的に移動するというように,規則的な運動をしながら大域的に移動するという二重構造が存在する運動,すなわち,規則性とランダムさが混在する運動に対しては高い生物性が知覚されることが分かった(寺田).エージェントに象徴される知的なシステムとの原初的なインタラクションを通して,異なる世界に立脚している作業主体間の協調作業であっても,適切にその協調作業への参与感を創出するための方法を解明することを目的とする.そのために本研究では,次の3つの課題に取り組んだ.(1)参与感を創出する認知的要因の解明(2)参与感の創出に寄与する原初的インタラクションの解明とモデル化(3)モデルの妥当性の検証と応用可能性の検証.その結果,自律的なシステムとの原初的なインタラクションを通した協調作業への参与感の創出のためには,相互行為における当事者間の視点や行為の同時性が強く寄与することが明らかになった.高度化・複雑化していくシステムと人間との協調的・共生的な関係を実現するためには,自律性をもったロボットやエージェントという形でシステムが人間にとって社会的な存在としての役割を担うことが重要になってくる.しかし,人間がシステムの自律的な振る舞いに対してどのような条件で他者性を認知し,同時にどのような条件のもとでシステムを協調作業の相手として社会的に認知するかという問題は未だ解決していない.そこで本研究では,人間がシステムに対して他者性を認知する上での人間とシステムとの相互行為を解明し,システムとの社会的関係を形成して協調的な作業を実現するための相互行為モデルを構築・実証することを研究目的とする.特に平成24年度は,人間の行為に対する自律的な調整に基づく他者性の認知を検証するための実験計画法に基づく実験と検証(竹内),および人が対象の振舞いのどのような要因から原初的なエージェンシーを感じるかを明らかにすることを目標とした実験を行なうための装置の開発を行なった(寺田).具体的には竹内は,高次認知的な判断に伴う行為の開始タイミングに同期して動き出すロボットを通して,ロボットが自分の意図を推定しているか,ロボットの行為の主体性が自分に帰属することがあるかを検証するための実験を行なった.その結果,ロボットが自分の意図を推定しているという認識は人間はもっていない一方で,ロボットの行為の主体性を人間自身に帰属させる傾向が観察された.このことは,人間とロボットとの協調的・共生的な関係の実現に有益な示唆を与える知見となっていると考える.本研究では,人間がシステムに対して他者性を認知する上での人間とシステムとの相互行為を解明し,システムとの社会的関係を形成して協調的な作業を実現するための相互行為モデルを構築・実証することを研究目的とした.この研究目的のために,本研究では次の3点を人間の認知姿勢に基づき解明することを目指した.(1)システムの自律的な振る舞いに基づいて他者性が認知されるための,認知的要因を明らかにする.(2)(1)によって得られたシステムの他者性に対して,協調的に作業を行なうための相手として社会的に認知されるための,人間との相互行為過程と条件設定を明らかにする.(3)(1)と(2)で明らかになったシステムと人間との相互行為過程をモデル化し,エージェントに実装・検証することを通して,このモデルの妥当性と応用可能性を明らかにする.これらの取り組みの結果,次のことが明らかになった.

まず(1)に関しては,人間は他者性を認知する段階において自覚を伴わない身体的レベルでのインタラクションを通して,対象をインタラクション可能な存在であると認定する段階を経た上で,相手がエージェンシーをもっているという仮説に基づくインタラクションを開始している段階性があることが明らかになった.そして(2)に関しては,相互の振る舞いの予期的調和と予測失敗の両方が相手を社会的存在として認知する上で必要であることがわかった.そして(3)に関しては,(1)と(2)で得られた知見に基づきモデルの検証実験を実施したところ,互いに相手に関して未知な存在である者同士であっても,両者が協調的な振る舞いを表出し合うことで,創造的な活動(1つの絵の描画や鬼ごっこ的な遊びなど)を創出することが観察された.この結果は,本研究で目指した目的を充足するものであり,有意義な研究実績を得たと考える.認知科学多少,当初予定していた課題に対する取り組みについては遅れているが,これは研究を進めていく過程で顕在化してきた新たな知見に対する検証を行なったためであり,最終的な進捗についてはほぼ目的に沿った形で勧められている.概ね順調に進展している.当初の予定に従って進めていく.すなわち,H25年度の成果から他者性を感じさせる相互行為モデルの構築を行なう(竹内+大学院生).さらにそのモデルを評価用ロボットに実装し(寺田),人間との協調的な相互行為が自然な環境で創発されることを実証実験を通して評価・検証する(竹内,寺田).当初の計画通り次の課題に取り組む.H24年度の実験の相互行為ログからの他者性の認知に寄与する特徴の抽出(竹内)モデルの検証をするための評価用ロボットの仕様の検討と設計(寺田)該当なし
混晶エレクトロニクスの研究

総括班会議、成果とりまとめ研究報告会を開催し、研究成果報告書を作成した。以下にその実績の概要を記す。総括班会議平成元年3月9日(木)アピカルイン京都特別会議室において出席者12名を得て開催した。本特定研究の成果報告書が配布された。物理学会誌に記載された本特定研究の概要の別刷が配布された。昨年10月25日ー27日にハワイ州East-West Centerで開催された日米セミナー「混晶エレクトロニクス」のプログラムおよびアブストラクト集が配布され、本特定研究の成果として披露された。文部省主催「大学と科学」公開シンポジウムのプログラムが配布された。継続シンポジウムの発足趣意書が配布され、内容について議論され、発足趣意書原案が了承された。成果とりまとめ研究報告会平成元年3月8日ー10日の3日間、アピカルイン京都において開催した。各班毎に班長による総合報告と、各分担研究者の成果が報告され、引続きポスターを前にしたインタビューが行われた。発表件数は、招待講演2件、研究報告58件で、参加者は、大学131名、企業79名であった。研究成果報告書昭和60年度昭和62年度の研究成果を取りまとめた。成果報告書の構成の概要は、緒言、研究成果、結言、研究成果発表論文リストとし、研究組織の構成と変遷を明示し、各班毎に研究成果と発表論文を分類して記し、全172頁の報告書とした。
高分子電解質の吸着挙動と表面間相互作用力

水溶液中のカチオン性高分子の雲母板表面への吸着構造を原子間力顕微鏡(AFM)によりin situ観察するとともに表面間力との関係を検討した。その結果、以下の結論を得た。(1)水溶液中における高分子構造の十分な緩和には10日以上の長い時間が必要である。20日間放置した希薄溶液を用いることにより、分子量1000万の高分子1分子を純水中でin situ観察することに成功した。(2)分子量の小さい高分子は、島状に小さく丸まって吸着する。(3)無機電解質の添加は、分子内の静電反発力の減少により緩和が抑えられ吸着構造は小さくなる。(4)吸着構造と表面間力の比較検討の結果、塊状吸着構造は鎖状吸着構造に比べ引力が強くまた長距離に作用し、凝集効果が高い。このことは粉末で供給される高分子を凝集剤として用いる際は、十分な溶解・緩和が起こる前に使用する方が効率的であることを示唆している。両性高分子について同様に検討した結果、以下の結論を得た。(1)高分子が両性となるpHが中性の領域では、高分子の構造は分子内の静電引力により丸まり塊状に吸着するが、低pH域では正電荷が優勢となり拡がって鎖状に吸着する。(2)高分子の吸着に伴う表面間の立体斥力は、その発生距離がpHの上昇とともに増加すなわち吸着層が厚くなる。また付着力の検討より、溶液のpHは凝集効果に影響を与えない。また実際上併用されることが多いポリ塩化アルミニウムの効果を検討した結果、次の結論を得た。(3)ポリ塩化アルミニウムを吸着させて改質した表面には、非常に小さく丸まった高分子が高密度に吸着する。(4)改質表面に高分子が吸着すると、表面間には強い付着力が生じる。これは、負電荷表面上に多価の正電荷が局在化し、強い静電気引力が生じたためと推定された。これは高い凝集効果を示すとされる経験的知見と整合する。高分子電解質は、コロイド分散系の凝集剤や安定剤として下水処理や鉱工業など様々な分野に応用されている。この凝集、安定効果の評価、制御は、ほとんど経験に頼っているのが現状である。効率的なプロセスのためには、操作条件とともに性能のよい高分子開発が必要であるが、そのためには界面における高分子の吸着構造及び吸着した表面間相互作用力を理解することが必要である。本年度は、水溶液中のカチオン性高分子の雲母板表面への吸着構造を原子間力顕微鏡(AFM)によりin situ観察することを試みるとともに、表面間力との関係を検討した。(1)高分子水溶液中では、高分子は雲母板表面に島状に吸着することを示した。(2)水溶液中における高分子構造の十分な緩和には10日以上の長い時間が必要である。(3)分子量の小さい高分子は、吸着構造が小さく、丸まって吸着していることを示した。(4)無機電解質イオン濃度を変化させて検討を行い、分子内の静電反発力の減少は、緩和を抑え吸着構造を小さくすることを示した。(5)吸着構造と表面間力の比較検討の結果、塊状吸着構造は鎖状吸着構造に比べ引力が強くまた長距離に作用し、凝集効果が高いことを示した。

このことは粉末で供給される高分子を凝集剤として用いる際は、十分な溶解・緩和が起こる前に使用する方が効率的であることを示唆していると考えられる。高分子電解質は、コロイド分散系の凝集剤や安定剤として下水処理や鉱工業など様々な分野に応用されている。この凝集・安定効果の評価・制御は、ほとんど経験に頼っているのが現状である。効率的なプロセスのためには、操作条件とともに性能のよい高分子開発が必要であるが、そのためには界面における高分子の吸着構造及び吸着した表面間相互作用力を理解することが必要である。本年度は、両性高分子の雲母板表面への吸着構造を原子間力顕微鏡(AFM)によりin situ観察することを試みるとともに、表面間力との関係を検討した。その結果、両性高分子のin-situ観察に成功するとともに以下の結論を得た。(1)高分子が両性となるpHが中性の領域では、高分子の構造は分子内の静電引力により丸まり塊状に吸着するが、低pH域では正電荷が優勢となり拡がって鎖状に吸着する。(2)高分子の吸着に伴う表面間の立体斥力は、その発生距離がpHの上昇とともに増加する。これはpHとともに吸着層が厚くなることを示し、上記のAFM観察結果と整合する。このとき両表面を押し付けて吸着構造を破壊した際に生じる付着力はpHに依存しない。これは溶液のpHが凝集効果に影響を与えないことを示す。また実際上併用されることが多いポリ塩化アルミニウムの効果を検討した結果、次の結論を得た。(3)ポリ塩化アルミニウムを吸着させて改質した表面には、非常に小さく丸まった高分子が高密度に吸着する。(4)改質表面に高分子が吸着すると、表面間には強い付着力が生じる。これは、負電荷表面上に多価の正電荷が局在化し、強い静電気引力が生じたためと推定された。これは高い凝集効果を示すとされる経験的知見と整合する。