hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
手続き的公正の自己価値性:権威評価におけるSelf-valueモデルの検討

本研究は、3つの研究を通じて、手続き的公正の自己価値性を明らかにするものである。本研究では、権威評価のSelf-Valueモデルとして、所属集団の権威の手続き的公正が公正認知者である成員の当該集団における社会的アイデンティティを高め、それが向集団的態度・行動、さらには当該集団における自己評価の向上に結びつく過程をモデル化し検証した。研究1では、手続き的公正により高められた社会的アイデンティティが向集団行動に結びつく過程を、類型化された行動で吟味した。その結果、対権威行動では手続き的公正の直接影響とともに、社会的アイデンティティのプライドの媒介影響が常に認められた。対成員行動では主張性が強い支援行動においては社会的アイデンティティの媒介影響のみが見られた。これらの事実から、権威支持行動は主として手続き的公正の直接効果によるものである一方、他成員への主体的自発的支援行動は、所属集団の一員であるという所属性イメージの高まりが必要であるといえる。研究2では、所属集団における新たな状態自尊心として、関係的存在意義・社会的自己受容・関係的幸福の3下位概念からなる関係自尊心の概念を提出し尺度化するとともに、手続き的公正の社会的アイデンティティモデルで検証した。その結果、いずれの場合も3下位因子からなる関係自尊心の構造が確認された。さらにプライドを感情と地位の2つに分け、それぞれの媒介性を検討したところ、手続き的公正と関係自尊心を媒介するのは感情プライドであることが示された。研究3では、感情プライドを集団への愛着として捉えなおし、国に対する向集団的態度に対する媒介過程を検討した。その結果、国政権威の手続きに対する査定は、直接ではなく、国への愛着を通じて向集団的態度を促進することが示された。本研究の知見は、手続き的公正が自己価値性を高めることによって、個人を内面から集団に結びつけることを示唆する。本研究の目的は、手続き的公正の機能を、集団成員の自己価値感との関連で検討することである。手続き的公正は、Lind & Tyler (1988)以来、権威への支持・是認、負の決定受容の促進、組織コミットメントの高揚などに寄与する事実が明らかにされ、その機能に関する知見が集積されてきた。さらに、近年、手続き的公正は、公正認知者の社会的アイデンティティを高め、向集団行動を惹起させる結果が得られている。手続き的に公正な権威によって率いられる集団において、人は、成員性の知覚を強めるといえる。すなわち、自己定義のうちで、当該集団の成員である側面が活性化されることによって、個人としての自己利益追求を抑制し、集団のため・他成員のために役割超過的な行動(主張的行動:assertive behavior)を取るようになると考えられる。本研究では、この議論をさらに発展させ、このような自己利益抑制が、内面化された自己価値性を伴うことを明らかにする。権威の手続き的公正によって、当該集団における社会的アイデンティティが肯定的に醸成されることが、公正認知者の成員としての自己価値感に結びつくことを示す。この権威評価における「Self-valueモデル」の検証に向けて、研究初年度である本年度は、自己価値性の心的過程に関する予備的検討を行った。本モデルで検討する「自己価値性(self-value)」とは、当該集団における成員としての主観的価値性と定義され、客観的・社会的指標(たとえば、年収・地位・名声)に関する自己評価とは異なる。この主観的自己価値性は、「集団における存在意義感」「成員としての自己受容」「成員としての主観的幸福感」の3つを下位概念として持つ。本年度は、自己価値性尺度の構成にむけて、592標本による予備調査を実施した。

CFA(検証的因子分析)の結果、自己価値性を2次因子とする3因子モデルで、CMIN/DF=2.841,GFI=.971,GFI=.981,RMSEA=.056と良好な適合が得られた。2次因子からの負荷量は、意義γ=.649,受容γ=.804,幸福γ=.840である。研究年次2年目にあたる本年度の研究では、前年度の成果を受け、以下の2点を目的とした。第1の目的は、前年度開発した自己価値性測度(self-value scale)の頑健性を検証することである。第2の目的は、権威の手続き的公正によって成員の自己価値感が高まること、さらには、高まった自己価値感が、権威ならびに他の集団成員に対する積極的な肯定的行動(サポート)に結びつく事実を示すことである。これらの目的のため、有権者700人を対象とした郵送配布訪問回収法による調査を実施。調査票には、(1)国政権威の手続きに関する評価、(2)自己価値測度、(3)権威に対する態度・行動、さらに、(4)他の集団成員(国民)に対する態度・行動を測定する指標が含まれていた。分析は、有効回収数441のうち欠損値を含んだケースを除き、401標本で実行した。第1の目的である、自己価値測度の検討のため、3つの下位概念「集団における存在意義(存在)」「成員としての自己受容(受容)」「成員としての主観的幸福(幸福)」を潜在変数とする2次因子モデルを検証的因子分析(CFA)で検討した。その結果、χ2値が非有意となり、モデルの適合が認められた(χ2=31.396,df=22,p<1.0)。負荷量は、存在γ=0.597,受容γ=0.795,幸福γ=0.855であった。本年度の解析では、存在と受容の観測変数のうち、それぞれ1変数が、他方の潜在変数からの影響をわずかながら受けていた。しかしながら、前年度のCFAとほぼ同様の結果が得られたことから、自己価値感の測度構成は成功したといえよう。第2の目的に関して、国政権威の手続き評価と、権威あるいは他の成員に対するサポート行動を自己価値性が媒介するモデル(self-value model)を検討した。モデルでは、サポート行動に至る心的過程として、手続き評価が直結するパスと、自己価値感を媒介するパスが設定された。SEM(構造法的式モデリング)による解析の結果、対権威・対他成員のいずれのモデルも適合的であった。主たる適合度指標は、対権威サポートに関するモデルで、CMIN/DF=2.135,GFI=0.944,CFI=0.971,RMSEA=0.053であった。対成員サポートでは、CMIN/DF=2.262,GFI=0.941,CFI=0.959,RMSEA=0.056であった。しかしながら、サポート行動に至る心的過程は、対権威と対成員で異なることが示された。対成員サポートでは、手続き的公正から自己価値感、さらに、自己価値感から支援行動に至るパスが有意に認められ、自己価値性の媒介が明らかになった。一方、対権威サポートでは、自己価値から支援に至るパスが非有意となり、手続き的公正が行動に直結していた。またここでも、手続き的公正から自己価値感に至るパスは有意に認められた。
脊髄の再生に関する実験的研究

手術用顕微鏡を用い猫の胸腰髄を切断し、その部の有茎の大網で覆い(1)損傷脊髄と移植した大網との接着面の組織学的検討、(2)レーザー・ドップラ血流計を用いての脊髄損傷前・後における脊髄血管の自己調節能の検討、(3)horseradish peroxidase(HRP)による移植部位における神経線維連絡の有無、さらに(4)ラット大網に含まれる成分の生化学的解析を行い、次の結果を得た。(1)損傷脊髄と移植した大網との接着面の光顕的所見:術後3日目の猫では、大網移植部に線維性被膜の形成は観察されなかったが、術後64日目の猫では、大網移植部に新生血管に富む密性結合組識である線維性被膜が形成され、その断端は硬膜と滑らかに連続していた。(2)脊髄血管の自己調節能の検討:損傷前の脊髄血流量は、ほとんどの例で、アンギオテンシンIIおよびトリメタファンよる血圧の上昇ならびに下降に伴い、増加および減少し、脊髄血管に自己調節能があるという従来の報告と異なる結果を得た。一方脊髄損傷加大網移植猫では、移植後64日目の猫では自己調節能の存在が示唆されたが、移植後約11ヶ月後の猫では脊髄血流は血圧依存性であり、自己調節能の存在は証明できなかった。(3)HRPによる神経線維連絡の検討:脊髄損傷加大網移植猫において、移植部位より尾側の脊髄にHRPを注入したが、移植部位より頭側にHRPは認められず、損傷部における神経線維連絡の存在は確認できなかった。(4)大網に含まれる成分についての生化学的解析:大網による脊髄損傷治癒の生化学的機序の解明の手始めとして、神経成長因子(NGF)の関与の有無についてノザーンブロット法による解析を行った。しかしながら、25μgのラット大網poly(A)^+mRNAを使用してもジゴキシゲニン標識NGFプローグに対する陽性反応は認められなかった。手術用顕微鏡を用いた猫の胸腰髄を横断し、その部を有茎の大網で覆い(1)損傷脊髄と移植した大網との接着面の組織学的検討、(2)脊髄損傷前後における脊髄血管の自己調節機構の存在の有無をレーサ・ドップラ血流計を用いて検討した。(1)損傷脊髄と移植した大網との接着面の光顕的観察:術後64日目の猫においては、大網移植部に類洞血管に富む密性結合組織である線維性被膜が形成され、また脊髄損傷部は線維性被膜と連続する膠原線維で埋められていた。術後3日目の猫では線維性被膜は形成されていなかった。(2)脊髄血管の自己調節機構の検討:(i)正常脊髄の血流量脊髄損傷前の脊髄より血流量をレーザ・ドップラ血流計で測定すると11.122.0ml/100g/minである。(ii)脊髄血管のautoregulationについて脊髄損傷前および脊髄損傷加大網移植後にアンギオテンシンIIおよびカンシル酸トリメタファン(アルフォナード)を用いて血圧を上昇・下降させ、脊髄血管にautoregulationが存在するか否かを検討した。脊髄損傷前の猫にアンギオテンシンIIを静注し血圧を上昇させると、血圧上昇と共に脊髄血流量も増加した。同様にアルフォナードを静注し血圧を下降させると、血圧の低下と共に脊髄血流量も低下し、平均動脈圧が45220mmHgの範囲内では脊髄血流量は血圧依存性であり、脊髄血管にも脳血管と同様autoregulationが存在するという従来の報告と異なる結果を得た。

一方脊髄損傷加大網移植後64日目の猫では、アルフォナードにより血圧を下降させても脊髄血流量は変化せずautoregulationの存在が示唆された。手術用顕微鏡を用い猫の胸腰髄を切断し、その部を有茎の大網で覆い(1)損傷脊髄と移植した大網との接着面の組織学的検討、(2)レーザー・ドップラ血流計を用いての脊髄損傷前・後における脊髄血管の自己調節能の検討、(3)horseradish peroxidase(HRP)による移植部位における神経線維連絡の有無、さらに(4)ラット大網に含まれる成分の生化学的解析を行い、次の結果を得た。(1)損傷脊髄と移植した大網との接着面の光顕的所見:術後3日目の猫では、大網移植部に線維性被膜の形成は観察されなかったが、術後64日目の猫では、大網移植部に新生血管に富む密性結合組織である線維性被膜が形成され、その断端は硬膜と滑らかに連続していた。(2)脊髄血管の自己調節能の検討:損傷前の脊髄血流量は、ほとんどの例で、アンギオテンシンIIおよびトリメタファンによる血圧の上昇ならびに下降に伴い、増加および減少し、脊髄血管に自己調節能があるという従来の報告と異なる結果を得た。一方脊髄損傷加大網移植猫では、移植後64日目の猫では自己調節能の存在が示唆されたが、移植後約11ケ月後の猫では脊髄血流は血圧依存性であり、自己調節能の存在は証明できなかった。(3)HRPによる神経線維連絡の検討:脊髄損傷加大網移植猫において、移植部位より尾側の脊髄にHRPを注入したが、移植部位より頭側にHRPは認められず、損傷部における神経線維連絡の存在は確認できなかった。(4)大網に含まれる成分についての生化学的解析:大網による脊髄損傷治癒の生化学的機序の解明の手始めとして、神経成長因子(NGF)の関与の有無についてノザーンブロット法による解析を行った。しかしながら、25mugのラット大網poly(A)^+mRNAを使用してもジゴキシゲニン標識NGFプローグに対する陽性反応は認められなかった。
認知症の患者,家族と看護師関係の意思決定にゲーム理論を適用した定式化の試み

初年度の研究の目的は1)看護師は「認知症患者の立場に立ち思考する」という利他性について,どのような意識をもっているのか,2)認知症患者・看護師・家族,三者の主体的意思決定場面の調査を実施する,であった.まず、患者と看護師の関係をゲーム理論の枠組みで分析を実施した.ゲーム状況において,プレーヤーのタイプによって利得行列が異なり,相手のプレーヤーのタイプが確率的にしか推定できないようなゲームをベイジアンゲームという.患者に二通りのタイプ(同調型と非同調(唯我独尊型)),看護師にも二通りのタイプ(同調型と非同調型(信念型))があり,それぞれの組み合わせで利得行列が異なる場合に,どのような選択が均衡戦略(ベイジアン・ナッシュ均衡)となるか,どのようにすればよりよい患者-看護師関係を築けるかを静学的ゲーム理論の立場から考察する.情報不完備ゲームでは不完備情報を補う方法としてシグナリングやコミュニケーションを組み込んだベイジアンゲームも考えられる(Myerson等)が定式化はより複雑かつ現実から遊離する傾向になる.本稿では2人ゲームの特性を生かしてHarsanyiの原論文にあるベイジアンゲームのアイディアの範囲内でコミュニケーションの問題を組み込んだ情報不完備ゲームの静学的分析を試みた.初年度の研究の目的は1)看護師は「認知症患者の立場に立ち思考する」という利他性について,どのような意識をもっているのか,2)認知症患者・看護師・家族,三者の主体的意思決定場面の調査を実施する,であった.まず、患者と看護師の関係をゲーム理論の枠組みで分析を実施した.ゲーム状況において,プレーヤーのタイプによって利得行列が異なり,相手のプレーヤーのタイプが確率的にしか推定できないようなゲームをベイジアンゲームという.患者に二通りのタイプ(同調型と非同調(唯我独尊型)),看護師にも二通りのタイプ(同調型と非同調型(信念型))があり,それぞれの組み合わせで利得行列が異なる場合に,どのような選択が均衡戦略(ベイジアン・ナッシュ均衡)となるか,どのようにすればよりよい患者-看護師関係を築けるかを静学的ゲーム理論の立場から考察する.情報不完備ゲームでは不完備情報を補う方法としてシグナリングやコミュニケーションを組み込んだベイジアンゲームも考えられる(Myerson等)が定式化はより複雑かつ現実から遊離する傾向になる.本稿では2人ゲームの特性を生かしてHarsanyiの原論文にあるベイジアンゲームのアイディアの範囲内でコミュニケーションの問題を組み込んだ情報不完備ゲームの静学的分析を試みた.
不定積分に対する二重指数関数型数値積分公式の開発

二重指数関数型変換は定積分を効率よく計算することを目的として高橋秀俊と研究代表者森正武の共同研究によって1974年に提案されたもので,現在は科学技術のさまざまな分野で使われるようになっている.それに対して,本研究の目的は,不定積分に対して二重指数関数型変換を適用してそれを数値計算する新しい公式を導き,その結果を積分方程式の数値解などできるだけ広範囲の数値計算の技法に応用することにある.平成15年度および16年度には,不定積分に二重指数関数型変換を適用し,基本的な数値積分公式を導くことに成功した.この成果は2編の学術論文などに発表した.また,この方法を2次元累次積分の計算に応用して新しい公式を導き,これも2編の学術論文に発表した.さらに,この公式を利用して,Volterra型積分方程式に対する効率の高い数値解法を導いた.一般に常微分方程式は積分することにより同値なVolterra積分方程式に変換できるので,この考えに基づいて初期値問題の新しい解法を導出した.一方,境界値問題に対しても4階常微分方程式の場合にこの方法を適用して,やはり効率の高い数値解法を得た.平成16年9月に京都大学数理解析研究所で国際共同研究集会「Thirty Years of the Double Exponential Transforms」が開催され,二重指数関数型変換に関係するそれまでの成果を広める良い機会となった.平成17年度には,これまでの成果をもとに,連立積分方程式および非線形方程式の場合にこれらの方法を拡張することに成功した.以上の成果は5編の論文にまとめて国際誌に発表した.また,これらの方法についてはいずれも実行可能なFortranプログラムを作成し,そのソースプログラムは,本研究の成果の詳細とともに研究成果報告書に記載し,関心をもつ研究者が利用できるようにした.二重指数関数型変換は定積分を効率よく計算することを目的として高橋秀俊と研究代表者森正武の共同研究によって1974年に提案されたもので,現在は科学技術のさまざまな分野で使われるようになっている.それに対して,本研究の目的は,不定積分に対して二重指数関数型変換を適用してそれを数値計算する新しい公式を導き,その結果を積分方程式の数値解などできるだけ広範囲の数値計算の技法に応用することにある.平成15年度および16年度には,不定積分に二重指数関数型変換を適用し,基本的な数値積分公式を導くことに成功した.この成果は2編の学術論文などに発表した.また,この方法を2次元累次積分の計算に応用して新しい公式を導き,これも2編の学術論文に発表した.さらに,この公式を利用して,Volterra型積分方程式に対する効率の高い数値解法を導いた.一般に常微分方程式は積分することにより同値なVolterra積分方程式に変換できるので,この考えに基づいて初期値問題の新しい解法を導出した.一方,境界値問題に対しても4階常微分方程式の場合にこの方法を適用して,やはり効率の高い数値解法を得た.平成16年9月に京都大学数理解析研究所で国際共同研究集会「Thirty Years of the Double Exponential Transforms」が開催され,二重指数関数型変換に関係するそれまでの成果を広める良い機会となった.平成17年度には,これまでの成果をもとに,連立積分方程式および非線形方程式の場合にこれらの方法を拡張することに成功した.以上の成果は5編の論文にまとめて国際誌に発表した.また,これらの方法についてはいずれも実行可能なFortranプログラムを作成し,そのソースプログラムは,本研究の成果の詳細とともに研究成果報告書に記載し,関心をもつ研究者が利用できるようにした.1変数の解析関数の定積分に対して二重指数関数型変換が最適な結果を与えることはすでに良く知られており,とくに端点に特異性のある解析関数の有限区間の積分や減衰の遅い関数の半無限区間の積分にはこの変換は実用上の観点からもきわめて効率の高い方法になっている.それに対して本研究の目的は,1変数の解析関数の不定積分に対して二重指数関数型公式を導くことにある.被積分関数は積分区間の内部に特異性がなければ端点に特異性をもっていてもかまわない.われわれは今年度の研究において,不定積分自体に二重指数関数型変換を適用し,変換後の被積分関数をsinc近似することによって効率の高い新しい方法を導くことに成功した.その成果はすでに学会などにおいて口頭発表するとともに,日本応用数理学会論文誌とJ.Comput.Appl.Math.に発表した.また,われわれはこの公式を2次元累次積分に応用して新しい公式を提案した.この公式は,とくに被積分関数が1変数関数の積からなる場合には極めて効率の高いものになっている.この結果もすでに日本応用数理学会論文誌に発表した.さらにわれわれは,不定積分を計算する近似公式をVolterra型積分方程式の数値近似解法に適用し,新しい効率の高い方法を導いた.併せて,従来の定積分に対する二重指数関数型公式を利用してFredholm型積分方程式に対するやはり効率の高い数値近似解法を得た.これら積分方程式に対する数値解法の成果は論文にまとめ,現在国際誌に投稿中である.さらに来年度以降は,この方法を非線形連立の積分方程式に拡張する研究を続ける予定である.二重指数関数型変換は1変数の解析関数の定積分に対して最適な結果を与えることはすでに良く知られており,とくに端点に特異性のある解析関数の有限区間の積分や減衰の遅い関数の半無限区間の積分にはこの変換は実用上の観点からもきわめて効率の高い方法になっている.それに対して本研究の目的は,1変数の解析関数の不定積分に対して二重指数関数型公式を導くことにある.

被積分関数は積分区間の内部に特異性がなければ端点に特異性をもっていてもかまわない.われわれは昨年度の研究において,不定積分自体に二重指数関数型変換を適用し,変換後の被積分関数をsinc近似することによって効率の高い新しい方法を導くことに成功した.これで本研究の基本的な最初の段階は達成したことになる.今年度は引き続いて,不定積分を計算する近似公式をVolterra型積分方程式の数値近似解法に適用し,新しい効率の高い方法を導いた.併せて,従来の定積分に対する二重指数関数型公式を利用してFredholm型積分方程式に対するやはり効率の高い数値近似解法を得た.これら積分方程式に対する数値解法の成果は国際誌に発表した.さらに,この方法を常微分方程式の境界値問題および初期値問題に提供して,効率の高い方法を得ることができた.これらの成果の一部はやはり国際誌に発表した.この方法は非線形連立の積分方程式に拡張し,それから非線形常微分方程式の解法を導くこともできる.すでにいくつかの例で成功しているが,今後はより広い範囲の問題に適用可能な方法を開発し,さらには微分代数方程式の新しい解法の開発へと進んでいきたい.二重指数関数型変換は定積分を効率よく計算することを目的として高橋秀俊と研究代表者森正武の共同研究によって1974年に提案されたもので,現在は科学技術のさまざまな分野で使われるようになっている.それに対して,本研究の目的は,不定積分に対して二重指数関数型変換を適用してそれを数値計算する新しい公式を導き,その結果を積分方程式の数値解などできるだけ広範囲の数値計算の技法に応用することにある.平成16年度までに,不定積分に二重指数関数型変換を適用し,基本的な数値積分公式を導くことに成功した.この成果はすでに2編の学術論文などに発表した.また,この方法を2次元累次積分の計算に応用して新しい公式を導き,これも2編の学術論文に発表した.さらに,この公式を利用して,Volterra型積分方程式に対する効率の高い数値解法を導いた.一般に常微分方程式は積分することにより同値なVolterra積分方程式に変換できるので,この考えに基づいて初期値問題の新しい解法を導いた.一方,境界値問題に対しても4階常微分方程式の場合にこの方法を適用して,やはり効率の高い数値解法を得た.平成16年9月に京都大学数理解析研究所で国際共同研究集会「Thirty Years of the Double Exponential Transforms」が開催され,それまでの成果を広める良い機会となった。平成17年度には,これまでの成果をもとに,連立積分方程式および非線形方程式の場合にこれらの方法を拡張することに成功し,これらの成果は5編の学術論文にまとめていずれも国際誌に発表した.以上の方法についてはいずれも実行可能なFortranプログラムを作成した.そのソースは,本研究の成果の詳細とともに研究成果報告書に記載し,関心をもつ研究者が利用できるようにした.
熱帯地域における可給態ケイ酸動態調査と稲作のための自然供給システム構築

熱帯地域の稲作の安定化と増収は世界の安全保障上重要である。熱帯地域で実現可能な病虫害抑制・水利用効率向上方法として土壌中の可給態ケイ酸管理について研究を行った。インドネシアでは、国際イネ研究所が示す基準よりも土壌中の可給態ケイ酸含量が高くともいもち病は発生し、ケイ酸施用により改善できる事が実証された。ナイジェリアの新規水田中の可給態ケイ酸含量はアジアの半分程度であり、今後集約的な稲作により大きく減少する事が予想される。ケイ酸供給について、水田集水域でのケイ酸動態を調査し、また農民が利用可能なケイ酸資材として、現地のケイ酸含有産業副産物やカカオや竹の葉のような植物資材の利用可能性を示した。アフリカやアジア地域でのコメの生産の増加と安定化は、世界の食糧安全保障に重要な役割を果たす。ケイ酸植物であるイネの栽培において、可給態ケイ酸の供給と管理は非常に重要であるにもかかわらず、東アジア以外の地域では基礎研究すら進んでいない状況である。本研究では、可給態ケイ酸に関する研究が実施されていない熱帯地域ぐ特にケイ酸によるイネの水利用効率向上の影響が大きいと考えられる、病害虫被害の発生地や水資源が不足する稲作地域において、土壌中可給態ケイ酸含量とイネ生育・乾物生産の関係を調べる。平成24年度は、インドネシア西ジャワ州(イモチ病発生地)および南スマトラ州Lampung(水不足地域)の水田を対象に、肥培管理や栽培品種などの調査および土壌とイネ体試料の採取を行った。イモチ病害発生頻度や程度を各地で聞き取り調査し、被害の異なる水田から土壌を採取・分析した結果、西ジャワ州とLampungいずれの地域でも、比較的イモチ病発生頻度の高い水田では、その近傍の発生頻度の低い圃場よりも概して可給態ケイ酸が低い傾向にあった。土壌中可給態ケイ酸含量を、IRRIおよびSumidaの示す基準と比較すると、火山灰母材由来の土壌の多い西ジャワでは欠乏レベルの基準を上回っていたが、堆積岩由来の土壌が主要なLampungではその基準を下回っていた。現地農家はイモチ病に耐性のあるイネ品種(Ciheran)を選択して栽培していたが、比較的降水量の多い西ジャワ州ではイモチ病害の発生を確認しており、IRRIおよびSumidaとは別の基準を設定することが必要であると考えられた。また、ガーナ、アシャンティ地方において、2000年に開田されたSawah,(水田)を含む集水域から土地利用毎に土壌を採取分析し過去の土壌分析結果と比較することにより土壌特性変化について調べた結果、休閑地では肥沃土は維持されていたのに対して、Sawahでは集水域内の他の土地利用(カカオ畑や伝統的稲作地)と同様に、TC、TN、可給態Pの減少傾向が認めらた。しかし、Sawahではその減少割合が緩慢であり、肥沃度は比較的高く維持されていた。平成25年度は、インドネシア西ジャワ州(イモチ病発生地)において、1イネ・土壌の調査により、インドネシアで一般的に栽培されているイネ品種「Ciherang」でイネいもち病の発生が多くなる傾向が明らかになった。特に、土壌中可給態ケイ酸含有量の低い地域で穂いもちの発生が顕著に観察された。このことからインドネシア・西ジャワ州において、Ciherangに対して病原性を示すイネいもち病菌レースの割合が増加している可能性が考えられた。2イモチ病被害地におけるケイ酸資材の施用試験(日本での一般的な施用量を施肥)を実施し、稲の生育および収量については有意な差は認められなかったが、イモチ病(特に穂イモチ)の発生程度に有意な差が認められ、ケイ酸施用によるイモチ病発生抑制が現地の栽培条件でも有効であることが確認できた。次に、3スマトラ島・シンカラ湖流域において流域内の溶存態シリカ空間分布およびその変動傾向を把握するため河川・かんがい水を採取し分析した。その結果、溶存態シリカの濃度が流域上流の数地点において高い傾向を示し、下流に向かうにつれて希釈等の作用を受けながら減少したり,タラン山からの湧水や地下水のある河川支流から再び供給されたりしている事が把握された。同地域における稲生育・収量のとの関係調査は今後実施する。可給態ケイ酸の自然供給システムの可能性を検討するために、ナイジェリアにおいてこれまでの調査で可給態ケイ酸含有量の高いと考えられるカカオ畑表土および近傍の低地土壌の調査を行った結果、カカオ畑表土では周辺土壌に比べ表層中の可給態ケイ酸含有量が高くなる傾向が認められた。

現状では考慮されていないが、カカオ畑の多い地域では、高地から低地への物質移動を考慮した土地利用配置の検討により、低地への可給態ケイ酸供給システム構築の可能性が考えられた。インドネシア西ジャワ州において現地の一般的な栽培品種である「Ciherang」を用いて、ケイ酸の施用試験を行った結果、ケイ酸施用により1葉および穂イモチの発生を低減、2葉面の気孔密度が約1.5倍程度増加した。1の結果は、これまでに日本でも確認されているケイ酸の効果の、現地での実証確認であるが、2の結果は葉の表皮細胞におけるシリカ層の形成が気孔外(クチクラ層)からの水蒸散を抑制してイネ体内の水分状態を改善し、より多くの気孔を形成する事につながった可能性を示している。現地で、クチクラ蒸散や気孔伝導度を測定することができなかったため、この仮説を確認できていないが、ケイ酸供給の改善によりイネの水ストレス耐性を向上できる可能性が示された。この結果を踏まえ、しばしば渇水が問題となる中央ジャワJakenanにおいて水管理条件(常時湛水、間断灌漑)を変え、現地で入手出来るシリカゲルを持ちいて圃場試験を行った。水管理条件について、下限水位を維持する間断灌漑は常時湛水と同レベルのイネ生育を示し、節水栽培を行えた。この水管理とケイ酸施用を組み合わせれば、より水利用効率の高いイネを栽培できる可能性が考えられる。また、現地で入手出来る無機・有機物各種Si資材の収集とケイ酸可給度の評価を行った。スマトラ島ソロック市・ディバワ湖からシンカラ湖の水田流域において、2013年10月から2014年12月にかけて月1度の頻度で河川水および田面水中の溶存態Si、Ca、Mg、K、Na濃度の時間と空間的な変動調査を行った(n=292)。その結果、溶存態Siについては、流域平均濃度19mg/Lであり、変動幅は4ー68mg/Lであった。特に空間変動が大きく、この流域でのシリカ供給源は地下水(Hot spring)であることが示されたが水田に直接供給されておらず、流路の改変により水田へのケイ酸供給を向上できると考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。土壌肥料学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度予定していた調査と試料採取分析は終えた。年度内に開始する予定であった現地での圃場試験が、試験地の作期の関係で平成25年度開始時にずれ込んだので(3)と自己評価したが、5月に開始できる状況であり大きな遅れはない。平成25年度予定していた調査と圃場試験、試料採取分析は終えている。しかし、3月に開始する予定であったインドネシアでの水不足地域での圃場試験が、試験予定地の水供給システムの問題で試験地をスマトラ島南部からジャワ島中部に変更し平成26年度にずれ込んだので3と自己評価した。6月に開始予定であり大きな遅れはない。インドネシアでのケイ酸の施用試験を西ジャワおよびLampungで実施する。また西アフリカにおいてカカオ畑から低地の可給態ケイ酸分布について調査する。インドネシアにおいて主要稲品種Ciherangにおけるケイ酸添加量とイネいもち病抑制の関係調査、ジャワ島中部の降水量の少ない水不足が問題となる地域でのケイ酸の施用試験を実施する。また、スマトラ島中部の水田稲作集水域において、高地から低地への水流下に伴う溶存態ケイ酸の動態を調べ、集水域レベルでのかんがい水によるケイ酸供給能を評価する。
触覚的質感の記録再生技術

本研究の第一の目的は触感の構成要素の解明である.皮膚変形の高解像度な観察によって触感を構成する時空間的特徴量を明らかにし,刺激装置で再現する.第二の目的はタッチパネルにおける高品位触感ディスプレイの開発である.タブレットPC等に標準搭載される高品位な触感提示技術を先行開発する.触感の構成要素の解明に関して,今回は皮膚の挙動を3次元的に計測する装置の構成に関する検討をすすめ,ステレオカメラによる計測系を評価した.これまでと同様にアクリル製テクスチャを屈折率の近いオイルに浸すことで透明化し,2台のカメラで観測した.皮膚変形を計測するため,指には計測点となるマーカをスタンプで付与した.テクスチャをなぞった状況で計測するためリニアアクチュエータでテクスチャを移動させることができる.当初は従来手法にならってチェッカーボード状のマーカを指に付与し,その交点を計測点とする方法を用いたが,実際の皮膚にマーカを付与した場合は検出が困難であった.これを踏まえて現在はドットマーカを用いた計測を行っている.実際の皮膚を対象とした計測が可能であるか検証するため,直線状の突起を1本のみ有するテクスチャを使用して計測実験を行ったところ,一定の計測が可能であることを確認した.タッチパネルによる触感表現については,表面粗さと摩擦の分布の両方を制御可能な触感ディスプレイを既に開発した.これを用いて,触感(テクスチャ)提示の最適化(前回まで)の問題に取り組んでいる.これまでに,粗さと摩擦の両方を制御可能な触感ディスプレイが,どちらか一方だけを制御可能な触感ディスプレイよりもリアリズムの高い触感を提示できることを明らかにした.加えて,自然なテクスチャを触察した際に発生する法線力と接線力の統計量が素材ごとに異なることに着目し,これらが素材の触知覚に与える影響を触感ディスプレイを用いて調査している.触感の構成要素の解明に関して,当初計画では本年度は皮膚への触感提示を中心に行うことを予定していた.しかしこれまでの研究で,触感記録に関するセンシングシステムの構築により時間をかけるべきであること,具体的には皮膚の三次元変形をリアルタイムに計測することが重要であることが明らかとなってきたため,この部分に特に時間をかけて研究を行っている.同時に,触感の再生に関しては簡便な仕組みで人間の能力を超えた空間分解能をもつ触覚提示装置を実現するとともに,電気刺激,振動,力を組み合わせた提示手法によってテクスチャ感を提示するシステムを構築している.タッチパネルへの応用が可能な触覚提示技術に関して,実験装置としての触覚提示装置の開発は順調であり,原理の確認をする目的においては十分な完成度に達しつつある.現在,共振特性の改良と小型化を中心に取り組んでいる.開発した触覚提示装置の優位性を示す実証実験の第一段階は完了した.以上により,おおむね順調に研究が進んでいる.触感要素の同定に関しては、次の3項目に関する研究を行う.まずこれまでに作成してきた皮膚の3次元変位を計測できる系を評価し,計測系によって得られた結果と主観評価との対照により,皮膚変形のどの要素が主観的触感に影響しているかを同定する.この際,機械学習的手法を用い,皮膚変形の要素によって人と同程度の対象弁別を行えるか否かを判定させる手法を用いる予定である.次に超高解像度の触覚ディスプレイによって実際の触感再現を行う.現在電気刺激と皮膚振動,摩擦力を提示できる触覚提示装置が出来ており,これを使うことで布などのテクスチャ再現を行い評価する.また昨年までに作成したあらたな温度駆動形の高密度触覚提示装置のウエアラブル化,人肌テクスチャの再現などにも取り組む.タッチパネル用の触感呈示技術に関しては,これまでに開発した装置を用いて様々な素材の触感提示と性能評価を行う.開発した触感呈示装置は,表面粗さと摩擦の特徴を独立に制御可能であるというこれまでにない特徴を有している.これまでに,この装置を用いれば,従来の触感呈示装置よりもリアリティの高い触感を呈示可能であることを特定の表面特徴を有する素材に関して証明してきた.しかしながら,その提示アルゴリズムの一般化は未だ達成されておらず,本年度はその手法を開発する.本研究は,触感の構成要素の解明およびタッチパネルにおける触感表現という二本柱で研究している.前者で触感の本質を皮膚変形の言葉で記述し,その知見を援用しながら喫緊の課題であるタッチパネルへの触覚提示に取り組む.触感の構成要素の解明に関して,今回は指先皮膚が凹凸テクスチャ面上を移動した際の皮膚水平変位を高速に捉えるシステムを構築した.テクスチャ素材とほぼおなじ屈折率のシリコンオイルを用いて凹凸による画像の歪をなくし(index matching),指先皮膚のマーカーをOpenCVによってトラッキングするシステムを構築した.テクスチャの知覚は,(1)物理テクスチャ→(2)皮膚時空間変位→(3)受容器活動→(4)脳活動→(5)テクスチャ知覚,というプロセスを経ると考えられ,従来の多くの研究は(1)物理テクスチャと(5)テクスチャ知覚を対応付けるか,(1)テクスチャと(3)受容器活動を対応付けるものであった.これに対して今回の試みは,(2)皮膚時空間変位と(5)テクスチャ知覚との関連を調べることを目的としており,これにより来年度からの触覚ディスプレイ研究につなげる.タッチパネルにおける触感表現に関して,現在の主流である機械的変位刺激(パネルを駆動して指腹を変形させる方式)と,近年,急速に注目が集まっている静電気刺激(パネルの摩擦を制御する方式)を組み合わせ,タッチパネルに適した触感刺激法を開発していく.当初計画では平成27年度の半年間はおもにハードウエアに関する準備期間であり,おおむね順調に準備ができたといえる.

本研究は,触感の構成要素の解明およびタッチパネルにおける触感表現という二本柱で研究している.前者で触感の本質を皮膚変形の言葉で記述し,その知見を援用しながら喫緊の課題であるタッチパネルへの触覚提示に取り組んでいる.触感の構成要素の解明に関して,今年度は指先皮膚が凹凸テクスチャ面上を移動した際の皮膚水平変位を高速に捉えるシステムを高精度化し,1.0mm間隔,0.02mmの精度でのトラッキングを達成した.さらに多数の凹凸テクスチャに対する皮膚変位の観察から,1mm以下の細かなテクスチャでは皮膚は全体として同時に駆動され,振動する部位の面積および周波数に特徴をもつこと,および粗いテクスチャでは皮膚は部位ごとに時間差をもって駆動されることが観察された.それぞれ従来知られてきたFine RoughnessおよびMacro Roughnessという主観的な触感を説明するものと期待される.さらに皮膚の運動として従来は顧みられなかった,粘着物質に触れた際の引き上げ力分布に着目し,圧力分布が物質の性状によって変化することを観察した.タッチパネルへの応用が可能な触覚提示技術として,指腹に機械的振動刺激と摩擦刺激の両方を呈示可能な装置を開発した.今年度は試験を兼ねて,表面に凹凸を有する仮想テクスチャを,この装置を用いて提示した.その結果,どちらかの刺激しか提示できない従来の触覚呈示技術と比べて,2種類の触覚刺激を提示可能な我々の装置は,より本物らしいテクスチャを提示可能であることが心理実験によって示された.より詳細には,表面に1-3ミリメートルの規則的な空間波長を有するテクスチャに関して,開発中の装置の優位性が確認された.触感の構成要素の解明に関して,当初計画では本年度までに皮膚変形の高分解能記録を行うとともに,触覚ディスプレイを用いて記録した情報を提示することによって触感の要素を同定することを目指していた.現在までに皮膚変形の高時間分解能記録についてはほぼ達成しているが,触覚ディスプレイを用いた情報提示に関しては,1次元アレイを用いた触覚ディスプレイの試作を行っているが記録したデータの再現には至っていない.一方で当初は予定していなかった垂直方向の皮膚変形による触感として粘着感をとりあげ,その計測系を完成させている.タッチパネルへの応用が可能な触覚提示技術に関して,実験装置としての触覚提示装置の開発は順調であり,原理の確認をする目的においては十分な完成度に達しつつある.心理学実験については,多くの被験者による実験はこれから実施するとして,予備的な実験の結果は期待とおりである.以上により,おおむね順調に研究が進んでいる.本研究の第一の目的は触感の構成要素の解明である.皮膚変形の高解像度な観察によって触感を構成する時空間的特徴量を明らかにし,刺激装置で再現する.第二の目的はタッチパネルにおける高品位触感ディスプレイの開発である.タブレットPC等に標準搭載される高品位な触感提示技術を開発する.触感の構成要素の解明に関して,皮膚の挙動の局所性/大域性と対象物表面テクスチャの空間周波数との関係を調べた.テクスチャパターンを指でなぞった際の皮膚変形速度を光学的に計測し,計測点間の相関のバラつきを計算した.
ホヤ精巣cDNAの網羅的解析による軸糸構築の分子的基盤の確立

真核生物の鞭毛繊毛は、細胞運動器官及び細胞外情報の物理的・化学的受容器として重要な役割を果たしている。本研究では、発生や形態形成においてもその重要性が指摘されている軸糸を構成する全蛋白質の記述と、cDNA情報、蛋白質一次構造情報、二次元電気泳動スポットの特定化、軸糸内局在情報を全て網羅したデータベースの作製を目指して行った。脊索動物カタユウレイボヤの精巣cDNAの網羅的解析(EST解析;citsプロジェクト)と、精子鞭毛の軸糸蛋白質に対する抗血清を用いた軸糸cDNAのスクリーニング(CiAxプロジェクト)という2つの方法により研究を進めた。citsプロジェクトに関しては、京都大学佐藤研究室、遺伝研シーケンスセンターの協力を得て、本年度7220個の5′-EST、4927個の3′-ESTを得た。3′-クラスタリングにより得られたクラスターのうち、約半数は精巣特異的であった。5′-ESTのBLAST検索により、既知蛋白質と有為な相同性を示したcDNAの中で、特にユビキチン系、小胞輸送系、免疫/血液凝固系に関与する蛋白質が多いことが分かった。これらは精子先体形成、先体反応、精子一卵相互作用に関与していると予想される。一方、CiAxプロジェクトで現在までに78クローン得られているが、これらの中にはHSP40やB7など軸糸蛋白質としては未同定のもの、さらにはヒト、ショウジョウバエ、線虫などで記載されていながら機能が未知の蛋白質が多く見い出された。以上のcDNA情報と蛋白質の生理機能を有機的にリンクさせる試みの一つとして、精子活性化に伴い変化する蛋白質を二次元電気泳動により調べた結果、等電点が変化する16種の蛋白質を同定し、そのうち2種類はcitsプロジェクトで得られたクローンに由来することが明かとなった。
反復経頭蓋磁気刺激療法がパーキンソン病の脳内神経機能へ与える影響の解明

反復的経頭蓋磁気刺激(rTMS)パーキンソン病への影響の解明する目的で、rTMSにより生じる脳血流変化をLSFで記録、脳波や髄液中BDNFの変化とともに解析した。結果はHF-rTMSで刺激同側脳の経時的血流増加およびLF-rTMSにおける対側脳の血流増加傾向が確認されその変化は一定時間継続した。また脳波周波数解析では周波数帯域に有意変化は認めなかった。髄液中BDNFの発現は高頻度刺激において上昇傾向は認めたが有意差は認めなかった。rTMSが脳への可塑性変化をもたらす機序として脳血流変化の関連が示唆された。また脳波変化を認めないことから、副作用の少ない安全性の高い治療であることも示唆された。新たなニューロモデュレーション治療である反復的経頭蓋磁気刺激療法(rTMS)によるパーキンソン病の脳内神経回路へもたらす効果のメカニズムには不明な点が多く、本研究では、rTMSにより大脳皮質内の脳血流・脳代謝に与える影響を経時的変化とらえることができるレーザースペックル脳血流計と高解像度半導体PET、動物用MRI-PETシステムを用いて解析することを目的にした。また分子生物学的解析として神経栄養因子(特にBDNF)や神経伝達物質の変化との相関性を解析していく予定である。今年度はパーキンソン病モデルラットの作成とrTMSの確立を目的として、予備実験を施行した、rTMSをラットの脳へ行い、筋電図等の電気生理学的評価を行って刺激が脳へ適切に伝わっていることを確認した。次にパーキンソン病モデルおよび正常ラットでの「経頭蓋磁気刺激(rTMS)時」における脳血流変化の解析手法の確立するため、rTMS前後の脳血流測定を施行した。結果は解析中であるが、脳血流の変化を認め、磁気刺激が脳血流に対して何らかの影響を及ぼしていることが考えられた。また分子生物学的解析として神経栄養因子(特にBDNF)や神経伝達物質の変化との相関性を解析した。昨年度はパーキンソン病モデルラットの作成とrTMSの確立を目的として、予備実験としてパーキンソンモデルの作成手法を確立し、rTMSの最適な刺激方法を確立した。今年度は実際にrTMSをラット脳へ施行すると同時に筋電図、脳波等の電気生理学的評価および脳血流検査、脳波検査を経時的に施行したうえで、刺激が脳へ与える影響について解析を施行した。パーキンソン病モデルおよび正常ラットでの「経頭蓋磁気刺激(rTMS)時」における脳血流検査および脳波検査を行い、rTMS前後の脳血流変化および脳波変化の解析を施行した。結果はrTMS前後における刺激脳周囲の経時的な脳血流の変化を確認し、脳波解析ソフト(BESA)を使用した脳波解析においても刺激前後での周波数帯域に明らかな変化を認め、rTMS刺激がパーキンソン病ラットの脳血流および刺激前後の脳波に対して何らかの影響を及ぼしていた。この現象をさらに解析することによってrTMSがパーキンソン病の症状改善のメカニズムの解明へとつながるものと考えられた。医歯薬学予定通り実験は進んでいる。来年度はrTMSの刺激条件による比較解析、最適刺激条件確立、神経栄養因子(BDNF)の定量測定、脳血流イメージングおよび運動誘発電位(MEP)および感覚誘発電位(SEP)の測定との比較解析によるrTMSによるパーキンソン病への有効性のメカニズムの解明を行う予定である。今年度の実験においては、パーキンソン病モデルの作成および経頭蓋磁気刺激の手法の確立を主眼にして研究を進めたため、今年度の購入予定であったレーザースペックル脳血流計システムの購入を次年度に使用する計画とした。また、イメージングセンターでの小動物用半導体PETおよびPET/MRIおよび脳血流検査の費用も今年度予定していた実験を次年度に行うこととしたため、次年度に予算を使用することになった。次年度では上記の通り、今年度に確立した手法を用いて、動物実験での脳血流測定や磁気刺激、脳深部刺激による比較実験を本格的に行い、実験計画書に記載した磁気刺激の有効性のメカニズム解析を予定通り行う予定である。そのために今年度の予算に計上した脳血流計測のシステム構築に予算を使用する予定である。
自己末梢血単核球の効率的な定着による重症下肢虚血の治療

本研究では、ラット慢性後肢虚血モデルに対してハイドロゲル包埋自己末梢血単核球を虚血下肢筋肉内に移植し健肢と患肢の血流量を比較する(レーザードップラー法による)ことで、移植細胞から分泌されたサイトカインによるパラクリン効果の治療効果解明を行う。MRIによる新生血管の観察、また安楽死後のラット下肢組織染色で血管を観察するなど複合的に評価する。当グループが開発した造影剤による移植細胞のin situ生存率評価も検討している。これらにより、移植細胞のパラクリン効果による重症下肢虚血の時空間的治療メカニズムおよび治療効率を解明する。
揮発分放出と不均一反応の半並発反応モデルの提案

本研究では,揮発分放出と部分酸化反応を伴う微粉炭チャー粒子周りの物質移動解析を実施し,揮発分放出が微粉炭チャー粒子表面への酸化剤の物質移動に及ぼす影響を検討した.その結果,揮発分放出により生じる対流が酸化剤の物質移動を阻害するものの,揮発分放出過程において微粉炭チャー粒子表面の酸化剤濃度はゼロとはならないことがわかった.種々の条件においてケーススタディを実施し,種々の反応温度,酸化剤濃度と粒子径に対して炭種に依存するモデルパラメータ1つのみで揮発分放出がチャー粒子表面への酸化剤の物質移動を阻害する影響をモデル化し,揮発分放出とチャーの部分酸化反応が"半"並発で進行することを表現した.研究計画に基づき,FLASHCHAINを用いて不活性雰囲気,昇温速度100,000 K/sの条件において,揮発分放出速度を推算し,揮発分放出速度パラメータを決定した.また,熱天秤を用いて微粉炭チャーの酸化反応速度を測定し,容積反応モデルに基づく定式化を行った.さらに,擬定常状態を仮定し,常圧,酸化雰囲気,種々の反応温度において,チャーの酸化反応のみあるいは揮発分放出とチャーの酸化反応が並発して起こるとする単一微粉炭粒子周りの物質移動解析を実施した.なお,座標系には一次元球座標系を用い,粒子周りから遠方までの解析領域と計算格子数を体系的に増加させてケーススタディを実施することで,解析結果が解析領域と計算格子数に依存しないことを確認した.チャーの酸化反応のみ考慮する場合と揮発分放出も考慮する場合の物質移動解析の結果を比較すると,反応温度に依存せず,揮発分放出過程により見かけの酸化反応速度が低下した.これは,揮発分放出における生成物の発生により生じる対流が酸化剤のチャー粒子表面への物質移動を阻害するためである.また,反応温度が高いほど酸化剤の物質移動を阻害する影響が大きくなった.さらに,揮発分放出とチャーの酸化反応が並発して起こるとする場合,見かけの反応速度が最大となる反応温度が存在することがわかった.これは,揮発分放出速度は反応温度の増加とともにアレニウス型反応モデルに基づき大きくなるのに対し,チャーの酸化反応も反応温度の増加とともに大きくなるものの,見かけの反応速度が反応律速から酸化剤の物質移動律速に移行すると,反応速度の増加が緩やかになるためである.以上より,揮発分放出とチャーの酸化反応が並発して起こるとしても,揮発分放出がチャーの反応速度を低下させるため,これらの反応は完全に並発して起こらないことがわかった.研究計画に基づき,FLASHCHAINを用い,昇温速度100,000 K/sの条件において,不活性雰囲気において微粉炭の揮発分放出速度を推算し,揮発分放出速度パラメータを決定した.また,熱天秤を用いて酸化雰囲気において微粉炭チャーの酸化反応速度を測定し,容積反応モデルに基づく定式化を行った.さらに,一次元球座標系を用い,種々の粒子径を有するチャーを対象に,擬定常状態を仮定し,常圧において種々の反応温度と酸化剤のモル分率において,チャーの酸化反応のみあるいは揮発分放出とチャーの酸化反応が並発して起こるとする単一微粉炭粒子周りの物質移動解析を実施した.また,揮発分放出とチャーの酸化反応を伴う簡易的な微粉炭燃焼シミュレーションを実施した.物質移動解析により,反応温度と酸化剤のモル分率が高いほど,揮発分放出過程により見かけの酸化反応速度が低下した.これは,揮発分放出における生成物の発生により生じる対流が酸化剤のチャー粒子表面への物質移動を阻害するためである.そのため,研究計画段階で予想したとおり,揮発分放出とチャーの酸化反応は完全な並発反応で進行せず,"半"並発反応で進行することを示した.ケース・スタディの結果を整理することで,粒子径,反応温度と酸化剤のモル分率によらず,阻害率I=1-(阻害を受ける酸化反応速度)/(阻害を受けない酸化反応速度)は1-c**(揮発分放出速度)/(チャー粒子表面への酸化剤の物質移動速度)でモデル化できることを示した.ここで,cは炭種に依存する唯一のモデル・パラメータである.このモデル式を組み込んだCFDに基づく微粉炭燃焼シミュレーションにより,揮発分放出とチャーの酸化反応が"半"並発反応で進行する様子を表現した.本研究では,揮発分放出と部分酸化反応を伴う微粉炭チャー粒子周りの物質移動解析を実施し,揮発分放出が微粉炭チャー粒子表面への酸化剤の物質移動に及ぼす影響を検討した.その結果,揮発分放出により生じる対流が酸化剤の物質移動を阻害するものの,揮発分放出過程において微粉炭チャー粒子表面の酸化剤濃度はゼロとはならないことがわかった.種々の条件においてケーススタディを実施し,種々の反応温度,酸化剤濃度と粒子径に対して炭種に依存するモデルパラメータ1つのみで揮発分放出がチャー粒子表面への酸化剤の物質移動を阻害する影響をモデル化し,揮発分放出とチャーの部分酸化反応が"半"並発で進行することを表現した.本研究は,a)揮発分放出速度の推算,b)チャー粒子の酸化反応速度の測定と定式化,c)揮発分放出およびチャー粒子の酸化反応の練成解析,d)揮発分放出を伴うチャー粒子表面への酸化剤の物質移動速度の推算,e) CFDによる微粉炭燃焼解析による半解析解あるいは推算式の妥当性の検討に大別され,平成26年度にa), b), c)を平成27年度にd), e)を実施する研究計画を立てている.a)について,開発者であるDr. Niksaとのディスカッションなどにより,FLASHCHAINを採用することとした.

また,揮発分をCO, CO2, H2O, CH4, C2H2, HCN, N2, Tarとし,研究計画どおりに揮発分放出速度を推算するとともに,揮発分放出速度パラメータを決定した.b)について,熱天秤を用いて微粉炭チャーの酸化反応を測定し,一次の容積モデルを用いて酸化反応速度の定式化を行った.c)について,揮発分放出とチャーの酸化反応を伴う単一微粉炭粒子周りの物質移動解析を実施可能なIn-houseのコードを開発した.さらに,研究計画の一部を前倒し,d)の前半である揮発分放出を伴うチャー粒子表面への酸化剤の物質移動速度を推算し,研究計画の立案の段階で予想していたとおり,揮発分放出過程は微粉炭粒子表面への酸化剤の物質移動を阻害し,揮発分放出とチャーの酸化反応は"半並発反応"で進行することがわかった.ただし,反応速度が極めて大きい条件で解を求めることができない場合があった.そのため,平成27年度は物質移動解析に不足緩和法を導入するなど計算を安定化させつつ,引き続き研究計画どおりにd)の後半である揮発分放出とチャーの酸化反応の並発反応のモデル化とe)を実施する予定である.化学工学研究計画の立案の段階では予想していなかったが,チャーの酸化反応速度はチャーを作製する際の昇温速度に依存することがわかった.具体的には,昇温速度が大きいほどチャー粒子の結晶化が進むことにより活性化エネルギーが大きくなるとともに,膨張によりチャー粒子の比表面積が大きくなることで頻度因子が大きくなる.一般的な微粉炭燃焼を考えると,微粉炭の昇温速度は極めて大きいため,昇温速度の大きい条件で作製したチャーの反応速度を採用する,あるいは可能であれば活性化エネルギーと頻度因子を例えばチャーを作製する際の昇温速度の関数で表現することも考えている.また,研究が当初の計画以上に進展しているため,ガス化炉を想定した加圧条件下における揮発分放出とチャーの酸化反応を伴う単一微粉炭粒子周りの物質移動解析を実施し,常圧条件下の結果と比較することで加圧条件下において揮発分放出過程がチャーの酸化反応に及ぼす影響も検討する.なお,一般に圧力の上昇に伴い,揮発分放出速度は減少,チャーの酸化反応速度は上昇するものの,チャー粒子表面への酸化剤の物質移動速度は不変であり,これらが複合した影響を検討することになる.これらに加えた当初の計画に従い,d)の後半である揮発分放出とチャーの酸化反応の並発反応のモデル化とe) CFDによる微粉炭燃焼解析による半解析解あるいは推算式の妥当性の検討を実施する予定である.これらの研究成果は,5月第15回日本伝熱学生発表会,第52回日本伝熱シンポジウムとInternational Conference on Coal Science & Technology 2015 (ICCS&T2015)で発表するとともに,国際誌に投稿する予定である.平成26年度に学会発表を予定していたが,本研究成果を発表するに合った学会がいずれも平成27年度に開催され,学会発表を後ろ倒しにした.平成27年度には,学会発表に加え,当初の計画どおりCFDを実施するするためのワークステーションを購入させていただく予定である.