hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カーボンナノファイバーの均一分散技術の確立と複合材料への応用

カーボンの溶融Cuによる濡れ性を、合金元素の添加により制御した。多孔質炭素基板上に溶融Cu合金の液滴を形成し、その後多孔質炭素中に液滴が浸透していく様子を観察した。また濡れ性を評価するため、溶融Cu合金と緻密質な炭素基板の濡れ性を静滴法により測定した。試料はCu-Cr、Fe、Si、Ti合金を、炭素基板は多孔質なものと、緻密質なものを用いた。実験温度は1373K、1473K、1573K、雰囲気は10-IPa以下の真空で実験を行った。反応層を形成するために必要な濃度以上のSiを添加した場合には、緻密質炭素基盤は溶融Cu合金で良く濡れ、多孔質炭素基板中には溶融Cu合金が浸透する。本研究で取り扱ったような低真空では、Cr及びTiの添加によって濡れ性を改善することは困難である。基板上に垂直配向したCNTの様々なポリマーによる濡れ性を静滴法で評価するとともに、濡れることによるCNT垂直配向膜の変化も調査した。熱CVD法で石英ガラス基板上に2種類のCNTを作製した。一つはFe触媒を用いた基板への密着性が悪いCNTであり、もう一つはTi、Si及びFeの3層の触媒を用いた密着性が良いCNTである。濡れ性の評価の対象とした液体は水、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアセタール(POM)、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸を1対2.5の割合で水に分散させた導電性樹脂、その導電性樹脂とエタノールを1対1で混合した液体の5種類である。CNT膜は水及び導電性樹脂では濡れず、PEG、POM、及びエタノール添加導電性樹脂では濡れることが分かった。また、基板との密着性を改善することにより濡れた後も配向性を保ちやすくなることが分かった。POMは密着性の良いCNT膜に浸透して凝固し、CNTが配向した状態の複合材料を形成した。本年度得られた成果を以下に示す。一.化学的手法を用いたカーボンナノファイバーの表面改質は高温下で蒸気圧の高いSiO粉末を黒鉛坩堝中で試料とともに加熱することによってファイバー表面に均一な厚みのSiCコーティング層を形成することができた。SiCコーティング層の成長速度は加熱温度に依存することが明らかとなった。カーボンナノファイバーの極細の試料に対する剥離強度の評価技術は未だ確立されていないため、強度の測定は行っていないが、化学反応によって改質膜を形成しているため十分な強度を有していると考えられる。二.カーボンナノファイバーを樹脂や金属に均一に分散させるために、ファイバーを樹脂表面に被覆するための技術開発を行った。用いた設備は平成6,7年度に実施した科研費補助金で購入したものである。ファイバーを表面に均一に分散させるためには、負荷動力に最適値が存在することが明らかになった。また、被覆状態を走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果、ファイバー表面は機械的エネルギー付与による損傷は見られず、健全な状態を維持していることが明らかになった。三.メカノケミカル的手法を用いて、ファイバー表面に樹脂あるいはアルミニウム合金を被覆する研究では、均一被覆性に問題があり、ペネトアナライザーによって濡れ性を評価したが、濡れ性の大幅な改善は見られなかった。現在、均一被覆のために新たな手法の適用を検討している。本年度はカーボンファイバーの分散性を制御するために必要な基礎的な物性を測定する手法を開発した。本研究ではカーボンナノファイバーの濡れ性を測定する新しい手法として、AFMを利用した濡れによる力の測定技術を開発している。

この方法では、先端にカーボンナノファイバーを取り付けたカンチレバーを利用して、このカーボンファイバーと液体との濡れにより発生する非常に微弱な力をAFMで測定する。本年度は市販のカーボンナノチューブ付きカンチレバーを利用して純水との間の濡れ測定を試験的に実施した。カンチレバーを純水表面に接触させると濡れによる斥力により、カンチレバーが押し返されることが確認できた。来年度はさらに詳細な測定及び解析を実施する予定である。また、カーボンファイバーを利用した複合材料の実例として、導電性摺動材料として使用されるCu-Pb/カーボン複合材についての研究を行った。Cu-Pb/カーボン複合材料の製造プロセスを改善するためにはカーボンの溶融Cu-Pb合金による濡れ性を制御する必要があるが、本研究では合金元素の添加、及び雰囲気の制御により、濡れ性の制御を試みた。本研究では表面張力、密度、濡れ性を評価するための静滴法による新しい測定手法を開発し、これを用いて測定を実施した。今回開発した手法では、測定中の蒸発による質量変化を測定できるようになっている。測定中、Pbの蒸発により試料の密度は変化していくが、今回開発した手法では密度変化を正確に測定することができる。測定で得られた密度の値を用いて表面張力を算出し、蒸発によって組成が変化する場合でも表面張力の時間変化を正確に測定することができた。さらに、得られた表面張力および接触角の値をもちいて、濡れの仕事を評価することができた。カーボンナノチューブ(以下CNT)のポリマーに対する濡れ性は、複合材料作製の際に重要となる性質である。本研究では基板上に垂直配向したCNTの様々なポリマーによる濡れ性を静滴法で評価するとともに、濡れることによるCNT垂直配向膜の変化を調査した。熱CVD法で石英ガラス基板上に2種類のCNTを作製した。一つはFe触媒を用いた基板への密着性が悪いCNTであり、もう一つはTi、Si及びFeの3層の触媒を用いた密着性が良いCNTである。濡れ性の評価の対象とした液体は水、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアセタール(POM)、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸を1対2.5の割合で水に分散させた導電性樹脂、その導電性樹脂とエタノールを1対1で混合した液体の5種類である。CNT膜は水及び導電性樹脂では濡れず、PEG、POM、及びエタノール添加導電性樹脂では濡れることが分かった。また、基板との密着性を改善することにより濡れた後も配向性を保ちやすくなることが分かった。POMは密着性の良いCNT膜に浸透して凝固し、CNTが配向した状態の複合材料を形成した。また、カーボンファイバーを利用した複合材料の実例として、導電性摺動材料として使用されるCu/カーボン複合材についての研究を行った。Cu/カーボン複合材料の製造プロセスを改善するためにはカーボンの溶融Cuによる濡れ性を制御する必要があるが、本研究では合金元素のTi及びCrの添加、並びに雰囲気の制御により、濡れ性の制御を試みた。Ti及びCrを添加することにより濡れ性は大幅に改善した。また、極めて酸素分圧の低い雰囲気を用いることによっても濡れ性が改善された。カーボンファイバーを利用した複合材料の実例として、導電性摺動材料として使用されるCu/カーボン複合材についての研究を行った。
魚類によるn-3系高度不飽和脂肪酸生産系の創製

実験モデル動物として注目されている小型魚類のゼブラフィッシュ(Daniorerio)に線虫由来のfat-1遺伝子を導入したトランスジェニック個体の作出に成功した。さらに、得られたトランスジェニック系統を用いて脂肪酸組成を分析した結果、野生型と比較してエイコサペンタエン酸(EPA C20:5)あるいはドコサヘキサエン酸(DHA C22:6)などのn-3系高度不飽和脂肪酸を多く含有していた。本研究では,実験モデル動物として注目されている小型魚類のゼブラフィッシュ(Danio rerio)にC.e1egans由来のfat-1遺伝子を過剰発現させることで生体内における脂質代謝を改変し,魚類による世界で初めてのn-3系高度不飽和脂肪酸の生産系の創製を目指した。そこでまず,線虫由来Fat-1遺伝子をゼブラフィッシュの全身細胞で発現するベクターpXIおよびその下流に遺伝子導入の有無が確認できるように蛍光タンパク質(GFPあるいはDsRed)をタンデムに並べたコンストラクトを構築した。さらに,構築したプラスミドをゼブラフィッシュ受精卵にマイクロインジェクションして蛍光タンパク質の発現を蛍光顕微鏡で観察した。その結果,ゼブラフィッシュ初期胚において構築したプラスミドベクターによる蛍光タンパク質発現個体を作出することに成功した。さらに,Fat-1の下流に付加したHisタグを検出する抗体を用いて免疫組織化学的染色を行ったところ,蛍光タンパク質を発現した初期胚にのみ抗Hisタグ抗体による反応が検出された。以上の結果から,ゼブラフィッシュでのFat-1遺伝子導入個体の作出に成功したと考えられ,さらにF1およびF2世代を作出することで,ゼブラフィッシュにおけるFat-1遺伝子導入系統の構築を行っている。また今後は,Fat-1遺伝子導入個体におけるn-3系高度不飽和脂肪酸の解析を行うとともに,脂肪酸鎖伸長酵素(FAE)遺伝子の導入個体の作出を行う予定である。本研究では、実験モデル動物として注目されている小型魚類のゼブラフィッシュ(Daniorerio)にC. elegans由来のfat-1遺伝子を過剰発現させることで生体内における脂質代謝を改変し、魚類による世界で初めてのn-3系高度不飽和脂肪酸の生産系の創製を目指した。最終年度となる今年度は、ゼブラフィッシュ全身細胞で発現するベクターpXIに線虫由来Fat-1および蛍光タンパク質(GFP)遺伝子をタンデムに連結し、それを導入したゼブラフィッシュ発現個体の作出に成功した。さらに、構築したプラスミドをゼブラフィッシュ受精卵にマイクロインジェクションして蛍光タンパク質の発現を蛍光顕微鏡で観察した。その結果、ゼブラフィッシュ初期胚において構築したプラスミドベクターによる蛍光タンパク質発現個体を作出することに成功した。さらに、脂肪酸鎖伸長酵素(FAE)遺伝子についても上記と同様のコンストラクトを作製し、トランスジェニック個体が作製できた。また、Fat-1導入個体を用いて、ガスクロマトグラフィーによる脂肪酸組成を分析した。その結果、野生型個体と比べて、Fat-1遺伝子導入個体は短鎖飽和脂肪酸が減少しており、また同時にn-3系高度不飽和脂肪酸が上昇している傾向が見られた。今後は、Fat-1遺伝子導入個体の成魚における臓器別や雌雄別でのn-3系高度不飽和脂肪酸の解析を行うとともに、FAE遺伝子導入個体との交雑系統を作出することで、効率的なn-3系高度不飽和脂肪酸の生産を目指す予定である。
無線ネットワークシステムの可視化による直感的機器管理制御フレームワークの構築

最終年度に実施した研究の成果は下記の2点である.(1)無線通信式の接続状態の取得:研究室内に設置した無線通信機器のネットワークを可視化するために,無線通信機器との通信結果から接続状態を把握し,ネットワークトポロジを判断する機能を実装した.具体的に対象とした無線通信機器は,Wi-FiやBluetooth対応のECHONET Lite情報家電機器およびDLNA情報家電機器,HomeKit対応温湿度センサなどである.(2)直感的機器管理制御フレームワークiHACの開発:iHAC(intuitive Home Appliance Control) Hubに搭載するiHACFrameworkをマルチプラットフォームで動作させるために,C言語による実装を行った.Raspberry PiにiHAC Frameworkをインストールして動作確認を行った結果,(1)で示した各通信規格の無線通信機器を,通信規格を意識することなく統一的操作により制御できることを実証した.iHAC Hubの実装に関する研究成果は,国内学会および国際会議にて発表し,現在は学術論文として成果をまとめて学会へ投稿する準備を行っている.研究期間全体を通じて,無線ネットワークをARにより可視化する機能については,企業買収などによるAR SDKの利用変更をせざるを得ない状況が度重なってしまったため,研究期間内に実現するに至らなかった.ただし,ARCoreを用いた無線通信機器の設置位置と機器情報の可視化は実現できており,ネットワーク可視化に必要となるネットワークトポロジの把握まで完了している.そのため,ARオブジェクト間をネットワークトポロジに基づいて線分を描画することができれば,ネットワークの可視化を実現することができる.もう一つの直観的機器管理制御フレームワークについては計画通りに実装を完了しており,両者を組み合わせることにより本研究が目標としていたシステムは完遂できる.そのため,今後も継続して本研究について取り組み,学術論文として成果を発表する計画である.平成27年度の研究実施計画に従って,(1)AR技術による無線通信機器の接続状態の可視化システムの開発,(2)可視化システムと通信プロトコルを連携する直感的機器管理制御フレームワークの開発,(3)Wi-SUN対応の無線センサネットワークの開発環境の整備を実施した.(1)について,タブレット端末と管理サーバ間のアプリケーションプロトコルの仕様を定義した.タブレットの周辺に存在するセンサノードのリストを取得し,選択したセンサノードがセンシングしたデータを管理サーバからリアルタイムに取得するために,WebSocketを用いて一部機能を実装した.(2)について,通信規格の違いを意識しない直感的家電制御フレームワークiHAC(intuitive Home Appliance Control)の仕様を詳細に定義した.DLNAおよびECHONET Liteに対応した家電機器を対象に,操作インタフェースを実装してプロトタイプシステムを完成させた.また,開発した操作インタフェースの操作性を評価する実験を行った結果,機器操作時に位置情報の付加することにより操作回数を45.5%,操作時間を35.4%削減できることを確認した.(3)について,Wi-SUNモジュールとmbedマイコンを利用した無線センサネットワークの構築手順を確認し,開発環境を整備した.研究室内に簡易的なWi-SUN準拠の無線センサネットワークを構築し,管理サーバへセンシングデータを伝送するためのアプリケーションプロトコルを定義した.本研究の目的の1つである直感的機器管理制御フレームワークの構築について,ARを使わないHTMLモードでのプロトタイプ実装を完了し,平成28年度に実施予定だった動作検証および評価実験を前倒しで実施した.また,本研究成果を取りまとめ,情報処理学会論文誌コンシューマ・デバイス&システムに投稿した結果,学術論文として採録された.一方,ARによる可視化システムの開発については,新たに採用するAR SDKで実現できることをAPIレベルで調査し,可視化システムのシステム設計およびタブレット端末と管理サーバ間の通信プロトコルの仕様を検討した.一部の機能については先行して実装することができたが,主要なAR表示機能については現在実装中である.平成28年度の研究実施計画に従って,(1)ARによる可視化システムの実装,(2)Wi-SUN準拠の無線センサネットワークの構築,(3)センシング情報を蓄積する管理サーバの開発を実施した.(1)について,平成27年度にプロトタイプ実装した直感的家電制御フレームワークiHAC(intuitive Home Appliance Control)に対して,SONYが研究開発を進めてきた物体認識技術と,SONY独自の3D空間認識技術を統合した高機能・高精度なARエンジンSmartARを用いてマーカレスARによる家電制御インタフェースの検討およびプロトタイプ実装を行った.被験者による評価実験を行った結果,従来のHTMLを利用したテキストベースの操作モードと比較して,ARを利用した操作モードの方が操作時間を45.5%削減できることがわかった.また被験者の8割がARを利用した方が直感的に機器を制御できると回答し,ARを利用した可視化は有効であることを確認できた.(2)および(3)については,ワンボードマイコンmbedにWi-SUNモジュールを組み合わせた無線センサノードを試作し,大学キャンパス内に無線センサネットワークを構築した.無線センサノードはMQTT-SNを利用してデータを送信し,無線センサネットワークとインターネットを接続するゲートウェイはMQTTにプロトコル変換して管理サーバへ転送するように設計および実装した.管理サーバは受信したデータを随時データベースに格納し,蓄積できるプロトタイプシステムを構築した.なお,屋外に無線センサネットワークを構築する計画について,設置を検討していた日進市との協議を行った結果,コミュニティバス沿線には設置せず,実験や無線センサノードの設置および取り外しがしやすい大学構内で行うことに変更した.

なお,本研究では屋外無線センサネットワークの可視化が目的であるため,学内に無線センサネットワークを構築しても,研究の実施する上で大きな影響はない.本研究の目的である「AR技術による無線通信機器の接続状態などの可視化システムの開発」および「可視化システムと通信プロトコルを連携する直感的機器管理制御フレームワークの開発」について,下記の内容を実施した.(1)Google社が提供するARプラットフォームTangoを用いた無線通信機器の可視化無線通信機器が設置された室内をTango対応スマートフォンで撮影し,空間および無線通信機器のエッジなどの特徴点や形状を抽出し,学習した領域から無線通信機器の表示位置をタップしてARオブジェクトの表示位置を設定する.その後,家電制御プロトコルを用いて無線通信機器の情報を入手し,ARオブジェクトと関連付ける.以上の機能のプロトタイプを実装し,動作検証した結果,ECHONET Lite対応のエアコンに対してマーカを用いることなくARオブジェクトを表示でき,無線通信機器の可視化を実現した.(2)直感的機器管理制御フレームワークiHACの開発iHAC(intuitive Home Appliance Control)に家電機器以外の無線センサノード等の情報を管理するために,従来のiPad用アプリではなく,Linuxで動作するiHAC Hubと呼ぶ装置を開発した.屋内外に設置した無線センサノードが計測した温度などの環境情報をクラウドに収集し,MQTT(MQ Telemetry Transport)を用いてリアルタイムに取得できるようにした.また,iHACの機能をLinuxで動作させるために,フレームワーク部をC言語で再設計し,マルチプラットフォームで動作するように実装を継続している.当初の研究計画では平成29年度にiPadを用いて屋外の無線センサネットワークの可視化を検証する予定であったが,可視化に関わる実装がiPadで利用できるAR SDKでは不十分であることが判明したため,Androidで動作するように仕様を変更した.これに伴い,開発スケジュールが大幅に延びてしまったこと,また機器管理制御フレームワークと可視化システムの結合が未完了であることから,無線リンクの可視化には至っていない.AR機能に関わる部分の開発は遅れているが,無線センサノードの情報を取得する機能は完成するなど,機器管理制御フレームワークの進捗は順調である.機器管理制御フレームワークのマルチプラットフォーム化が完了すればAndroid端末でも稼働させることができるため,可視化システムと結合することが可能になり,可視化の動作検証および評価実験を実施することができると考えている.最終年度に実施した研究の成果は下記の2点である.
局在f電子スピンによる新しい分子性複合物性系

BETSとは有機伝導体を形成するのに有用な有機ドナーの一種であり、代表的な磁性アニオンであるMX_4^-(M=Feなど,X=Cl,Brなど)との錯体は、多形(λ-型とκ-型)を示す。特にλ-型は高い超伝導転移温度や、d-電子の関与による絶縁化など、極めてユニークな電子物性が近年注目を集め、その物性が詳しく調べられて来ていた。これに対して、さらに近年、κ-型の塩κ-(BETS)_2FeBr_4に、有機物で世界最初の、常磁性金属-反強磁性金属-超伝導という逐次相転移が発見され、その機構に興味が集まってきていた。このような状況下、特に反強磁性金属、超伝導状態、の各転移におけるπ電子-d電子間の相関を調べるため、κ-(BETS)_2FeBr_4の極低温における圧力下・磁場下での伝導度測定を行った。その結果、静水圧を物理的に加えてπ電子-d電子間の相互作用を系統的に変化させることによって転移点の変化する様子がはっきりと観察された。反強磁性転移点は静水圧印加とともに高温へ、超伝導転移点は低温へとシフトした。この結果はBrをClに部分的に置換することで得られる化学的圧力の効果と対照的であり、反強磁性相転移におけるπ-d相互作用の重要性を示す結果となった。伝導度だけでなく、磁気測定によって磁性伝導体の研究を行うための手法を開発するために、磁気トルク測定法を検討した。近年、磁気トルクの検出に、マイクロカンチレバーを利用する手法が開拓され、従来困難だった、有機磁性体の単結晶のような小さな試料を用いての磁気測定に道が開かれつつある。最終的に、0.3Kまでの低温で、微小な単結晶を用いて磁気トルクを測定することができるようになった。現在のところ、λ-型の塩の一種について反強磁性体特有のスピンフロップを観測する事に成功しており、この装置は今後の磁性伝導体研究に多いに活用されるものと期待される。1.新規π-f系構築有機ドナー分子の一種BDT-TTPと、ランタノイドニトラト錯体アニオンからなる錯体について、ほぼすべてのランタノイドイオンの錯体を作成することに成功し、それらすべての結晶構造、電気伝導性および磁気的性質についてのデータを得た。結晶構造解析においては特に、原子番号の大きいランタノイドについては、どの錯体もみな同型の結晶構造を取ることを発見した。また、BDT-TTPの分子配列に珍しい5量体構造を見い出した。そして、これらの錯体がみな極低温まで金属的な挙動を保つことを伝導度測定によって明らかにし、この金属状態の特異な安定性を、先に述べた結晶構造に基づくバンド計算により説明することに成功した。さらに、これらの錯体の中ではランタノイドイオンの不対電子の磁気モーメントが極低温領域まで常磁性を保つことを磁気測定によって明らかにした。以上により、ランタノイド錯体のような嵩高いf電子系アニオンをカウンターイオンに取り込んだ系においても適切なドナーを選択することにより、良好な結晶性と伝導性を併せ持つ塩を系統的に得ることができることを世界で初めて示した。これらの結果を国際学会ICMM'2002において発表した。2.特異なπ-d系の極低温・高圧下の電子物性有機ドナー分子の一種、BETSのFeX_4(X=Cl, Br)錯体の磁気抵抗の測定を高圧下で行った。この錯体は常磁性金属状態-反強磁性金属状態-反強磁性超伝導状態の2段階の逐次相転移が知られており、反強磁性相は強磁場下においてメタ磁性転移を示すため、反強磁性超伝導相も外部磁場に対してメタ磁性転移に対応する超伝導-金属転移を示すが、さらに高磁場ではもう一度超伝導状態に突入することが知られている。この効果は明らかにこの系内の極在スピンと伝導π電子との相互作用によるものであるから、静水圧の印加によりこの相互作用を変化させることができる。そして実際に圧力の印加に伴い、超伝導-金属転移がやや高磁場側にシフトする様子が観測され、メタ磁性転移とこの超伝導-金属転移がカップルしていることが明らかになった。この結果を分子構造総合討論会2002において口頭発表した。昨年度末に新たに研究室に導入された極低温実験のための希釈冷凍機を、15T超伝導マグネットと組み合わせ、極低温、強磁場下において物性測定を行うためのシステムを制作している。さらに直流伝導度測定装置を新たに導入し、これまでの交流伝導度測定装置に置き換えることにより、さらに極小電流にて電気伝導度の測定を行うことができるよう、システムの改良を進めている。また、電気伝導度測定のみにとどまらず、磁化率測定をも可能にすることで、固体電子物性の総合評価を行うことができるよう鋭意改良中である。これと平行して、局在f電子スピンを持つランタノイドイオンを中心金属に持つアニオンを用いた電気伝導性錯体の研究において、有機ドナー分子の一種BDT-TTP(=2,5-bis(1,3-dithiol-2-ylidene)-1,3,4,6-tetrathiapentalene)を用いた錯体が、軽希土類のみにとどまらず、Ybまでのすべての重希土類イオンに対して得られることが明らかになった。

こららの塩の結晶構造は、最も軽いLa,Ceイオンの錯体についてのみ他形の結晶を与えるが、それ以外のすべてのランタノイドイオンに対して同形の結晶構造を与えることも併せて示され、この結晶構造においては必ず安定な金属伝導性が得られる事を実験的に示すことができた。このことは、ランタノイドイオンのイオン半径はランタノイド収縮のためにランタノイド系列の中でも非常に大きく異なっているいることや、これまで局在f電子スピンを導入した有機伝導体の例が非常に限られており、ランタノイド系列内にわたって系統的に結晶が得られた例が皆無である事などに照らしても非常にユニークな系の創出に成功した例であると言うことができる。また、さらに小さいアニオンを目指して、ランタノイドのヨウ素錯体を用いた錯体を検討したところ、有機ドナーのヨウ素塩が生成した。電解結晶化においてはヨウ素イオンが通常トリヨージド錯体分子へと不均化を起こすが、これに逆らってヨウ素塩を得る一つの方法としての期待が持たれる。BETSとは有機伝導体を形成するのに有用な有機ドナーの一種であり、代表的な磁性アニオンであるMX_4^-(M=Feなど,X=Cl,Brなど)との錯体は、多形(λ-型とκ-型)を示す。特にλ-型は高い超伝導転移温度や、d-電子の関与による絶縁化など、極めてユニークな電子物性が近年注目を集め、その物性が詳しく調べられて来ていた。これに対して、さらに近年、κ-型の塩κ-(BETS)_2FeBr_4に、有機物で世界最初の、常磁性金属-反強磁性金属-超伝導という逐次相転移が発見され、その機構に興味が集まってきていた。このような状況下、特に反強磁性金属、超伝導状態、の各転移におけるπ電子-d電子間の相関を調べるため、κ-(BETS)_2FeBr_4の極低温における圧力下・磁場下での伝導度測定を行った。その結果、静水圧を物理的に加えてπ電子-d電子間の相互作用を系統的に変化させることによって転移点の変化する様子がはっきりと観察された。反強磁性転移点は静水圧印加とともに高温へ、超伝導転移点は低温へとシフトした。この結果はBrをClに部分的に置換することで得られる化学的圧力の効果と対照的であり、反強磁性相転移におけるπ-d相互作用の重要性を示す結果となった。伝導度だけでなく、磁気測定によって磁性伝導体の研究を行うための手法を開発するために、磁気トルク測定法を検討した。近年、磁気トルクの検出に、マイクロカンチレバーを利用する手法が開拓され、従来困難だった、有機磁性体の単結晶のような小さな試料を用いての磁気測定に道が開かれつつある。最終的に、0.3Kまでの低温で、微小な単結晶を用いて磁気トルクを測定することができるようになった。現在のところ、λ-型の塩の一種について反強磁性体特有のスピンフロップを観測する事に成功しており、この装置は今後の磁性伝導体研究に多いに活用されるものと期待される。
データ‐モデル統合による鮮新世温暖期の海洋環境復元‐近未来温暖化地球のアナロジー

北太平洋域から採取された掘削堆積物試料を用い、鮮新世温暖期を含む新生代後期の海洋循環変化および生物生産変化を復元した。境界条件として重要なベーリング海峡とパナマ海峡の役割を堆積物記録と古気候モデルの双方から検証した。主な成果は、ベーリング海試料のアルケノン古水温・珪質微化石群集から200万年前の鮮新世以降最大の寒冷化イベントの存在を明らかにしたこと、および九州パラオ海嶺試料の底生有孔虫炭素同位体比から後期中新世の太平洋海洋循環再編の可能性を示したことである。これらの成果は国際学術誌に11本の論文として発表された。また本研究成果をもとに国際深海科学掘削計画に掘削提案を行った。本研究は、数値モデルによって予測された21世紀後半の温暖化地球のアナロジーとして注目されている鮮新世温暖期を対象に、ベーリング海をはじめとする海底堆積物試料から、北太平洋における海洋循環、水塊構造、生物生産を復元する。特に境界条件として重要な2つの海洋ゲートウェイであるパナマ海峡とベーリング海峡の役割を、堆積物記録と古気候モデル実験の双方から検証することを目的としている。本年度は、2009年に掘削されたベーリング海のIODP U1341コア試料の分析を行った。これまでに得られた分析結果を持ち寄り、9月21日から23日に北海道大学低温科学研究所でワークショップを開催した。堆積物記録に加え、分担者(本井)によるパナマ海峡閉鎖モデル実験(Motoi et al., 2005, Geophys, Res. Lett.など)と比較しつつ議論した結果、以下の仮説を立てた。(1)パナマ海峡浅化以前は、北太平洋が熱塩循環の起点であり、西岸境界流である古黒潮が現在よりも強く北太平洋高緯度域は高塩分であった、(2)約200万年前にベーリング海峡は閉鎖し北太平洋高緯度域の寒冷化をもたらした。その後、ベーリング海峡は開閉を繰り返すようになった。これらの仮説を検証するため、以下の方針を立てた。(1)強い古黒潮の検証のため、日本列島沖太平洋において過去に掘削された試料のリクエストを行う。(2)ベーリング海峡閉鎖の検証のためU1341試料の150万年前から250万年前の層準について、バイオマーカーと珪藻群集の高解像度分析を行う。これらの準備と作業を行っている。海外の研究協力者との情報交換のため、AGU2012 Fall meetingに高橋(分担者)、朝日(協力者)が参加し、打ち合わせを行った。本年度は、前年度に立てた2つの作業仮説を検証した。具体的には(1)強い古黒潮の検証のため深海掘削計画31次航海において九州-パラオ海嶺北端から採取されたDSDP Site 296試料をリクエストし中新世以降の底生有孔虫の炭素および酸素安定同位体比を測定した。その結果、後期中新世に栄養塩に乏しい水塊の存在が示唆された。(2)ベーリング海峡閉鎖の検証のためU1341試料の150万年前から250万年前の層準について、バイオマーカー(アルカン)抽出とその水素同位体比測定、および珪藻群集の高解像度分析を行った。その結果、約200万年前に顕著な寒冷化イベントが発生していたことが明らかになった。2013年9月に英国ブリストル大学で開催された第2回鮮新世気候ワークショップに参加し参加者と議論、情報収集を行うとともに、海外の研究協力者と情報交換を行った。統合国際深海掘削計画323次ベーリング海航海で得られた堆積物試料の成果公表を進め、Deep-Sea Research II誌特集号をはじめとして7本の論文が公表された。2014年3月にワークショップを開催し、200万年前の寒冷化イベントをはじめとした今後の成果まとめについて議論し、論文執筆の準備を行った。

本研究は21世紀温暖化地球のアナロジーとして注目されている鮮新世温暖期を対象にベーリング海を含む北太平洋域から採取された掘削堆積物試料の分析に基づき北太平洋の海洋循環変化および生物生産変化を復元した。特に境界条件として重要な2つの海洋ゲートウェイであるベーリング海峡とパナマ海峡の役割を堆積物記録と古気候モデルの双方から検証した。海底堆積物分析は統合国際深海掘削計画323次航海によりベーリング海から得られた試料および深海掘削計画19次航海により北西太平洋九州パラオ海嶺北部から得られた試料を用いた。主な成果としては、(1)ベーリング海試料のアルケノン水温・珪質微化石群集から、鮮新世温暖期後の北太平洋高緯度域の最も顕著な寒冷化が約200万年前に起こった、および(2)北西太平洋掘削試料の底生有孔虫安定同位体比から、太平洋の海洋深層循環が後期中新世に大きく変化した可能性がある、の2点を明らかにしたことである。これらの成果は研究代表者と分担者らが企画した統合国際深海掘削計画323次航海成果特集号をはじめとした国際学術誌に合計11本の論文として発表された。また、本研究の成果をもとに、国際深海掘削科学計画に掘削プロポーザルを執筆し提案を行った(IODP 869-Pre)26年度が最終年度であるため、記入しない。古海洋学26年度が最終年度であるため、記入しない。U1341試料の個別分析は概ね順調に進んでいる。ワークショップを開催し、次年度以降の計画と追加試料の選定を行った。国際学会に出席し、海外の研究協力者と情報交換を行った。研究計画の進捗は順調である。ベーリング海掘削試料の分析はほぼ完了し、新たにリクエストした北西太平洋試料の分析も順調に進んだ。国際ワークショップに参加し最新の研究動向を把握できた。複数の論文を国際誌に発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。パナマ海峡とベーリング海峡の2つの海洋ゲートウェイインパクトについて、それぞれ本年度立てた仮説を検証する形で研究を推進する。パナマ海峡については、閉鎖前の強い古黒潮について、ベーリング海峡については、2Maの閉鎖について、それぞれ深海掘削堆積物の分析を行う。国内ワークショップを企画するとともに、国際学会において海外の研究協力者と情報交換を行う。ベーリング海峡ゲートウェイについては、データはほぼ出そろったので論文執筆に集中する。必要に応じて追加分析を実施する。北西太平洋堆積物試料については、生層序とストロンチウム同位体層序の構築を進め、年代軸を確立するとともに新たな海洋循環試料として魚の歯のネオジム同位体比測定を実施する。最終年度となる平成26年度は、成果公表に力を注ぐ。堆積物試料分析のため、消耗品の購入および分析補助者の雇用を行う。国内WSおよび国際学会参加のための旅費を計上する。成果報告のための英文校閲費、論文投稿料、および別刷り代を計上する。堆積物試料処理の研究補助者の雇用開始が9月にずれこんだため。堆積物試料処理の研究補助者雇用に充てる。
可積分構造から探る弦理論とゲージ理論の双対性

本研究の目的は、AdS/CFT対応を実現させる本質的な機構を理解することであり、この問題に取り組むアプローチとして、この対応関係の弦理論側(AdS5xS5上の超弦理論)の可積分変形を研究してきた。本研究では、AdS5xS5上の超弦理論を可積分変形する方法として、弦の作用のYang-Baxter変形を考えてきた。Yang-Baxter変形とは、古典Yang-Baxter方程式の解である古典r行列に基づいて作用を可積分変形する手法であり、このようにある古典r行列を1つ定めると、それに対応するAdS5xS5上の可積分変形が与えられる。このYang-Baxter変形に基づき、本研究ではAdS5xS5上の超弦理論のq変形について議論してきた。このq変形されたAdS5xS5上の超弦理論に双対なゲージ理論はまだ見つかっていないため、その正体を明らかにすることは非常に興味深い問題である。本年度は、このAdS5xS5上の超弦理論のYang-Baxter変形について、主に2つの研究成果が得られた。まず1つ目の研究では、q変形されたAdS5xS5上の超弦理論のLax対をYang-Baxter変形を用いて厳密に導出した。これより、q変形されたAdS5xS5上の超弦理論に双対なゲージ理論が、非可換空間上のゲージ理論のある極限に対応すると予想されることがわかった。2つ目の研究では、このq変形されたAdS5xS5上の超弦理論に双対なゲージ理論におけるクォークと反クォークの間のポテンシャルを弦理論側の計算から導出した。この得られたポテンシャルを再現する様なBethe ansatzを構成することができれば、双対なゲージ理論側の正体について詳しい情報が得られるものと期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,q変形されたAdS5×S5上の超弦理論に関して以下の結果を得た.1.q変形されたAdS5×S5上の超弦理論とスピン鎖の両理論を同じ古典可積分系に帰着させ,その可積分構造を調べた.q変形された弦の作用から非相対論的極限をとって得られるLandau-Lifshitz模型がXXZスピン鎖のHamiltonianのコヒーレント状態に対する期待値の連続極限と一致することを示し,この模型の対称性がsl(2)量子アフィン代数に拡大することを明らかにした.2.特異平面の物理的性質を調べるため,変形されたAdS部分のみで回転する弦の古典解をプローブとして考え,それが特異平面を越えて伸びないことを示した.これは特異平面の内側の領域に自由度が閉じ込められている可能性を示唆している.また特異平面付近の時空の因果構造の振る舞いは通常のglobal座標でのAdS時空における境界付近の時空の因果構造の振る舞いと同じである.これらの状況証拠からq変形された超弦理論におけるホログラフィーを議論する枠組みとして特異平面をホログラフィック・スクリーンとして取り扱うことを提唱した.3.q変形された超弦理論で特異平面の内側だけを記述する座標系を構成し,対応するPoincare座標を導出して特異平面に端をもつ極小曲面を議論した.通常のAdS/CFT対応では,強結合におけるN = 4 SYMのWilson loopのvevはAdS時空中の極小曲面と等価であるため,このq変形されたAdS時空中の極小曲面はまだ明らかになっていない双対なゲージ理論の強結合ダイナミクスを与えると期待できる.特に通常のAdS/CFT対応の場合とは異なり,変形された時空における極小曲面の面積には発散項が存在せず有限の値となる.この結果からq変形された超弦理論では変形パラメーターがUV正則子の役割を果たしていると解釈できる.本研究の目的は、AdS/CFT対応を実現させる本質的な機構を理解することであり、この問題に取り組むアプローチとして、この対応関係の弦理論側(AdS5xS5上の超弦理論)の可積分変形を研究してきた。

この得られたポテンシャルを再現する様なBethe ansatzを構成することができれば、双対なゲージ理論側の正体について詳しい情報が得られるものと期待される。1.において,このLL模型の対称性がsl(2)量子アフィン代数に拡大するという先行研究にはない結果を詳細に明らかにすることができた.2.では,q変形された超弦理論においてホログラフィーを議論するためのセットアップを得ることができた.また,回転弦ansatzを課して弦の作用を1次元の可解模型に帰着させ,可解系の三角関数型のクラスに属するNeumann-Rosochatius模型を初めて構成した.これはq変形された超弦理論の可積分構造が三角関数型に分類されることを実際に把握する上でも重要な意味がある.3.において,この新たな座標系を導入することに成功し,さらに極小曲面とWilson loopの対応関係に関してq変形が果たす役割を理解することができた.27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究目的は,AdS/CFT対応の可積分変形,特にそのq変形を解析してその背後に存在するより深い可積分構造を明らかにすることでゲージ・重力対応の本質的な機構の理解に繋げることである.まず,q変形されたAdS5×S5上の超弦理論に双対なゲージ理論の同定を行い,q変形されたAdS/CFT対応関係を構成する.そして,q変形されたAdS/CFT対応を確立するため,q変形されたスピン鎖を用いた解析から同定したゲージ理論及びq変形された超弦理論双方がもつ可積分構造の対応関係を解明する.27年度が最終年度であるため、記入しない。
生体活性ガラスによる象牙質補填材及び象牙質－歯髄複合体再生用スキャホールドの開発

本年度は生体活性ガラスの歯髄および歯周組織に対する生体親和性と創傷治癒に与える影響を、前年度までよりも臨床に近い条件を設定したin vivo研究モデルで精査・検討した。また、歯髄および歯周組織再生に必須である歯髄細胞とセメント芽細胞の生存能を向上させるために必要なサイトカインの同定と、これらを継続的に組織へと供給可能なディバイスの有用性についても検討した。1)開発した生体活性ガラス配合セメント(NSY-222)をプロトタイプとして製品化した生体活性ガラス配合根管用シーラー(ニシカキャナルシーラーBG)の評価を、in vivoにおけるラット抜髄・根管充填モデルを用いて評価した。適正な作業長による根管形成に引き続き根管充填を行い、その後の歯周組織創傷治癒過程を病理組織学的に評価した。その結果、現在使用される根管用シーラーのうち高い生体親和性を有することが報告されている酸化亜鉛非ユージノール系シーラーと同等の生体親和性を有することが確認された。また、実際に臨床の場でこの製品を用いて根管充填を行った患者の予後について追跡調査したところ、良好な治癒経過が得られていることが確認された。以上より、生体活性ガラス配合セメントの歯周組織への有用性が確認された。一方、生体活性ガラス配合セメントは歯髄組織にも良好な生体親和性を示し、in vitroおよびin vivo研究から既存の材料を上回る硬組織誘導作用が確認され、さらに多用途に用いることができる生体活性ガラス配合セメントも開発を進め、良好な結果を得た。2)サイトカインであるVEGFおよびGDNFは、歯髄由来細胞およびセメント芽細胞の生存能および増殖能を向上させることが確認された。また、VEGFおよびGDNFを持続的に分泌する体内埋め込み可能なディバイスを用いることで、両細胞の生存能が高まる可能性がin vitro実験で示唆された。本年度は我々の開発した生体活性ガラスを基材としたセメントを用い、スキャホールド材として不可欠な生体親和性を確認するためin vitroおよびin vivoにおける歯髄細胞、歯髄組織および歯周組織に対する生体活性ガラスの生体親和性を確認した。加えて、歯や歯周組織の開放創面封鎖に用いるための材料についても検索を行った。1)in vitro:生体活性ガラスは歯髄由来細胞に対して細胞毒性を示さず細胞増殖能の低下も来すことはなかった。また、象牙芽細胞への分化および象牙質基質形成を阻害しないことが確認された。2)in vivo: ratを用いた動物実験において上顎第一臼歯の直接覆髄に生体活性ガラス含有セメントを用いた際には、従来より直接覆髄材として用いられている水酸化カルシウム製剤およびMTA (mineral trioxide aggregate)と比較しても同等の硬組織形成能を有することが確認された。さらに下顎第一臼歯根尖孔を越えた過剰な根管形成を行った後に過剰な根管充填を行い歯周組織への影響を確認したところ、臨床の場において現在広く使用されている根管充填用シーラーとして組織親和性が高いとされている酸化亜鉛非ユージノール系シーラーと比較しても惹起される炎症応答に差は無く、その一方で根尖部周囲のセメント質の肥厚が有意に増加していることが確認された。この結果より、生体活性ガラスの高い硬組織形成誘導能が示唆された。3)歯や歯周組織の再生治療を行う際に創面の封鎖に用いる材料として候補に挙げている4META-MMA/TBBレジンセメントの歯周組織への影響を確認するため、歯肉上皮細胞および骨芽細胞への影響についても確認した。その結果、硬組織との高い接着性を有するこの材料は歯周組織を構成する上皮細胞や骨芽細胞への影響は穏やかであり、処置の際に用いることができる有用性が示唆された。本年度は当初ストロンチウムの含有量を主眼とする研究も予定していたが、本研究で開発を目指すスキャホールド材は歯および歯周組織の各種細胞に直接的に接するため、歯髄および歯周組織へのin vitroおよびin vivoにおける生体親和性の確認実験を多方面から詳細に検討することとした。その結果、生体活性ガラスはin vitroおよびin vivo研究において、歯髄由来細胞に対して細胞毒性を示さず、また象牙芽細胞への分化および象牙質基質形成を阻害しないこと、またrat上顎第一臼歯の直接覆髄でも生体親和性と硬組織形成能を有することが確認された。さらに下顎第一臼歯での歯周組織への影響も一過性であり、治癒に有効とされる根尖部周囲のセメント質の肥厚が有意に増加していることが確認された。また、臨床応用に目を向けた再生治療時の歯および歯周組織の開放創面被覆保護材・仮封材として4META-MMA/TBBレジンの適用についても有用性を示すことができ、研究の遂行に不可欠な基礎的知見を得ることができた。以上から、研究所年度として研究計画はおおむね順調に進展していると考える。前年度に引き続き、我々の開発した生体活性ガラスを配合したセメント(NSY-222)を用いて、生体活性ガラスおよび生体活性ガラス配合セメントの歯および歯周組織に対する生体親和性・適合性を確認すると共に、歯髄再生用スキャホールド材としての応用を図るため、上述のセメントに改良を加えた新規生体活性ガラス配合セメント(NSY-222-S)を開発し、生体活性ガラスおよび新規セメントの歯髄への親和性についても検討した。さらに、断髄後の歯髄再生を行う上で重要となる炎症の制御・調整のため、最適な抗炎症剤の選択に関わる基礎研究も合わせて実施した。1)in vitro

研究:NSY-222およびNSY-222-Sは水中に浸漬するとpH10で安定し、疑似体液中では表面にハイドロキシアパタイト様結晶の結晶を析出することが確認された。ラット切歯由来歯髄細胞株KN-3に対しては、細胞増殖を阻害せず細胞死を誘導することもなかったことから、細胞毒性は確認されなかった。また、陰性比較群と比べアルカリフォスファターゼ活性および石灰化結節の形成を誘導したことから、石灰化誘導能を保持することが確認された。特に、NSY-222における石灰化誘導能が高かった。2)in vivo研究:動物実験において、NSY-222は歯周組織に対する組織適合性を有していることが確認された。さらに、直接覆髄に用いた際、NSY-222およびNSY-222-Sは歯髄組織への生体親和性を示し、修復象牙質の形成を促進した。特にNSY-222は顕著な石灰化組織誘導能を有していることが確認された。3)抗炎症剤に関する研究:非ステロイド系抗炎症薬セレコキシブは、シクロオキシゲナーゼ阻害による解熱・鎮痛・抗炎症作用に加え、BMPシグナル阻害を介して骨芽細胞分化抑制機能を有することが明らかになり、セレコキシブによる副作用の軽減等に有用な知見が示唆された。本年度は生体活性ガラスの生体親和性について、特に歯髄に対する生体親和性・適合性について詳細な検討を行うことができた。そして、生体活性ガラス配合セメントは直接覆髄に用いても、既存の薬剤・材料を越える良好な性質を有していることが確認された。これにより、生体活性ガラスは象牙質・歯髄複合体再生のためのスキャホールド材としての可能性にとどまらず、覆髄材としても有用であることが示唆された。さらに、生体活性ガラスおよび生体活性ガラス配合セメントは抜髄後に歯髄内へ用いても、根尖周囲歯周組織に対して生体親和性を有する上、根尖部歯周組織に機械的な障害を与えた場合においても歯周組織の創傷治癒過程を阻害することがないことが示された。さらに、本年度は当初の研究計画として予定してはいなかったが断髄後の象牙質・歯髄複合体再生に不可欠な、炎症のコントロールおよび抗炎症剤についての重要な知見を得ることができた。以上より、研究は当初の想定とは一部異なるものの進展していると考える。本年度は生体活性ガラスの歯髄および歯周組織に対する生体親和性と創傷治癒に与える影響を、前年度までよりも臨床に近い条件を設定したin vivo研究モデルで精査・検討した。また、歯髄および歯周組織再生に必須である歯髄細胞とセメント芽細胞の生存能を向上させるために必要なサイトカインの同定と、これらを継続的に組織へと供給可能なディバイスの有用性についても検討した。1)開発した生体活性ガラス配合セメント(NSY-222)をプロトタイプとして製品化した生体活性ガラス配合根管用シーラー(ニシカキャナルシーラーBG)の評価を、in vivoにおけるラット抜髄・根管充填モデルを用いて評価した。適正な作業長による根管形成に引き続き根管充填を行い、その後の歯周組織創傷治癒過程を病理組織学的に評価した。その結果、現在使用される根管用シーラーのうち高い生体親和性を有することが報告されている酸化亜鉛非ユージノール系シーラーと同等の生体親和性を有することが確認された。
並列アルゴリズムのライブラリ化の研究

本研究では、基本的な問題に対する効率よい並列アルゴリズムの開発とライブラリ化の検討を行った。まず、最初に再構成メッシュ上のシミュレータを開発し、さまざまな並列アルゴリズムをインプリメントした。シミュレータ上で実行する並列アルゴリズムはC風の言語で記述することができる。また、実行過程における通信と計算状況や、実行時間遅延時間などの統計データを表示することができる。具体的には、プレフィックスサム、ソーティング、最小全域木などを計算するアルゴリズムをインプリメントし、性能評価を行なった。また、O(loglogn)時間で平面上にあるn個の点の凸包を求める並列アルゴリズムを考案した。これまでに知られている最高速のアルゴリズムはO(logn)時間で、これを大幅に改善したことになる。次に、ネットワーク上での並列アルゴリズムのライブラリ化について検討を行なった。まず、並列アルゴリズムの基本である初期化問題の検討を行なった。初期化とは、n個のプロセッサに通し番号を順につける問題である。提案したアルゴリズムはO(n)時間で通し番号をつける。また、このアルゴリズムで各プロセッサが通信する時間は、O(logn)時間であり、通信の効率が極めて良いアルゴリズムである。また、リーダ選択問題やランキング、ソーティング、ラウティングなどの基本問題についても検討を行ない、さまざまな効率良い並列アルゴリズムを得た。本研究では、基本的な問題に対する効率よい並列アルゴリズムの設計パラダイムの検討を行なった。まず、Proximate Points問題について、具体的に効率よい並列アルゴリズムの設計を行なった。Proximate Points問題とは、平面上にn個の点が与えられた時に、x軸上のある点から最も近い点となる点を全て見つける問題である。つまり、n個の点のボロノイ図とx軸の交差を求めることと対応する。まず、Proximate Points問題に対して、並列計算機の基本モデルであるCRCW-PRAM上でO(log log n)時間n/log log nプロセッサの並列アルゴリズムを示した。このアルゴリズムを利用し、EREW-PRAM上で、O(logn)時間n/lognプロセッサの並列アルゴリズムを示した。さらに、これらの並列アルゴリズムを利用し、様々な問題が、効率よく解けることを示した。例えば、平面上にn個の点が与えられたときに、その凸包をO(log log n)時間n/log log nプロセッサで求められることを示した。同様に、このアルゴリズムを利用し、EREW-PRAM上で、O(log n)時間n/log nプロセッサの並列アルゴリズムを示した。また、√<n>×√<n>ピクセルの白黒画像が与えられたときに、最大空円(全ピクセルが白となる最大の円)、や、最大空多角形、ユークリッド距離変換なども同様の計算時間、プロセッサ台数で求められることを示した。具体的には、プレフィックスサム、ソーティング、最小全域木などを計算するアルゴリズムをインプリメントし、性能評価を行った。次に、ネットワーク上での並列アルゴリズムのライブラリ化について検討を行った。
東アジアにおける環境及び自然資源の保全・修復と食料資源安定確保のための条件解明

東アジア地域における安定的な食料資源確保の問題は、同地域における土地(耕地)に対する人口圧力の大きさと急速な経済成長と人口増加に起因する食:料需要規模の巨大さという点で他の発展途上地域の食料問題とはその基本的性格を異にしている。13億人の巨大人口を擁する中国では年間5億トンの食糧穀物が生産・消費されており、それは改革開放が緒についた1970年代末に比べて1億トンの増加である。しかも急速な経済発展と国民所得の向上によって消費される食料需要の内容も従来とは大きく変化している。食料の需給関係と消費構造の急速な変化は経済発展が持続している東南アジア地域でも同様であり、東アジア地域における食料消費の趨勢は人口増加がピークに達する今世紀半ばまで基本的に変わることがないといってよい。こうした中にあって、東アジア地域の食料供給に大きな異変が生じている。その基本的要因は、同地域における工業化・都市化の急速な進展によって、従来、食料生産に利用されてきた農地が工業開発や宅地開発などの需要拡大によって都市的用途に転換された結果、農業用地が大幅に縮小し、同時に工業及び生活用水の需要拡大によって、本来、食料生産に使用すべき水資源が農業以外の用途に振り向けられるようになったことである。とりわけ、中国の黄河流域から沿海地域の一部においてこうした現象が顕著に現れている。元来、水資源が極度に不足している中国中西部及び東北部などの乾燥地帯においては3年から10年の間隔で大干魃が発生しており、一方、長江以南の東部及び南部地域では大河の氾濫による周期的な大洪水にさらされてきたが、本研究によって、これらの地域では、近年、旱魃と洪水の発生周期が短くなっていることが確認された。しかも流域に大都市を擁する黄河などの下流域では、経済発展にともなう用排水の増加によって、水質の悪化が深刻となっており、資源の収奪と環境の劣化は食料の生産にも甚大な影響を及ぼしていることが確認された。一方、東南アジア地域のタイでは、外資系さらには現地のアグリビジネスによるエビ養殖事業の拡大によって、沿岸部のマングローブ林が破壊され、さらに内陸部にまで拡大したエビ養殖によって農地や農業用水の汚染が深刻となり、基幹作物である米の生産にその影響が及んでいる。事態を重く見たタイ国政府は、規制に乗り出しているが、十分な成果は得られていない。さらに、世界的な植物油脂の需要拡大によって大規模なオイルパーム園の開墾がすすんでいるマレーシアでは、自然生態系や環境を無視した大規模農業開発による環境破壊によって多様な生物が消失するとともに水質汚染も深化している。自然資源及び環境と共生可能な持続型食料システムの構築が急務となっている。