hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地球温暖化防止のための下水・排水処理における耐酸素性脱窒素微生物活用技術の研究

本研究では、N2OR遺伝子(nosZ遺伝子)をターゲットとした定量PCR法(リアルタイムPCR法)による硝化脱窒素プロセス内でのこの遺伝子の消長を追跡する方法を確立した。ついで、耐酸素性脱窒素細菌として知られているPseudomonasstutzeri TR2株を硝化・脱窒素系に導入して、生残性や脱窒素活性を調べた。さらに、廃水処理システム由来の活性汚泥から、好気条件、亜硝酸存在下において脱窒素細菌をスクリーニングすることにより、P. stutzeri TR2株と同様に酸素存在下でも高い脱窒能力を有する脱窒素細菌を20株単離した。これらの単離細菌のいくつかは溶存酸素存在下でも亜酸化窒素(N_2O)を発生させずに優れた脱窒素能力を発揮し、かつN_2Oを電子受容体として与えた時に良好な生育を示したことから、活性汚泥から単離したこれらの脱窒素細菌はN_2O削減技術に利用可能と考えられた。本研究は、主要な温室効果ガスの一つである亜酸化窒素に着目し、環境保全上重要な下水処理や産業廃棄物処理における硝化・脱窒素過程において大量に発生することが知られている亜酸化窒素の、新規な削減技術を開発することを目的として実施している。亜酸化窒素ガスの温暖化寄与率は全体として二酸化炭素の1/10程度であるとはいえ、その発生の殆どが下・排水や廃棄物等の人為起源と考えられることから、亜酸化窒素の削減は人為的に可能なものが多いと考えられており、発生削減の実現可能性とそれによる温暖化防止効果は小さくないと考えられている。亜酸化窒素ガス発生源として下・排水処理場は最大のものであるとされ、特に窒素化合物の硝化脱窒素反応から発生する亜酸化窒素の削減技術の開発は緊急な課題となっている。水域環境保全のためになされる下排水の生物学的硝化脱窒素処理において、好気・嫌気条件の遷移過程の出現は避けられず、そのような過程で大量の亜酸化窒素ガスが発生していると見なされる。したがって、本研究では亜酸化窒素発生の削減を実現するために、微好気条件でも亜酸化窒素を発生させることなく完全脱窒素を行い得る新規な生物学的硝化脱窒素技術の開発に焦点を当てて研究を行っている。平成21年度の研究においては、微生物分離源として実証規模排水処理パイロットプラントから得た実験試料を用いて、微好気脱窒培養条件での植継ぎ培養を開始したが、耐酸素性脱窒素微生物の集積培養を得るまでには至っていない。しかし、既存の研究において分離されている耐酸素性脱窒素微生物の16SrRNA遺伝子およびN_2OR遺伝子(nosZ遺伝子)をターゲットとした定量PCR法(リアルタイムPCR法)による硝化脱窒プロセス内での消長追跡手法を確立することができ、次年度以降の研究における重要な解析基盤を完成することができた。硝化・脱窒素反応は、微生物(特に細菌)による窒素化合物の代謝によってなされることが知られているが、これらに関与する微生物の多くがプロセス内の分子状酸素の濃度に応じて窒素化合物の代謝経路を変化させ、最終産物である硝酸や窒素ガスといった反応の最終生産物に至らずに、中間産物である亜酸化窒素を大量に発生させる現象を引き起こしていると考えられる。脱窒反応における亜酸化窒素の発生を削減するためには、耐酸素性の亜酸化窒素還元酵素を有する脱窒微生物の活用が鍵になると考えられる。活性汚泥や硝化脱窒素生物反応汚泥などにおいて必要十分量の耐酸素性脱窒微生物が生存し活性を保ち続けているかについて、この特殊な微生物の挙動を把握するための手法を開発しておくことは、本研究において特に重要な研究要目である。そのために、平成22年度においては、分子生物学的微生物生態解析技術による手法を混合微生物系における耐酸素性脱窒素微生物の挙動解析と活性評価に適用する方法として、亜酸化窒素還元酵素遺伝子であるnosZ遺伝子のリアルタイムPCR法(NosZ(N_2OR)mRNAの検出を標的とする定量RT-PCR法を含む)を確立した。また、耐酸素性脱窒素細菌として知られているみPseudomonasstutzeri TR2株を硝化・脱窒系に導入して、一般的な脱窒細菌との増殖特性の差異を調べると共に、いくつかの条件における増殖特性と亜酸化窒素発生の関係を明らかにした。その結果、TR2株は脱窒基質濃度5mMの亜硝酸を脱窒基質として与えた場合に他の一般的脱窒細菌よりも優勢的に増殖でき、N_2Oを発生させずに完全脱窒する可能性を明らかにできた。廃水処理プロセス等から発生する亜酸化窒素(N_2O)は、温室効果ガスによる温暖化要因の7.9%を占めると言われている。

活性汚泥法などの廃水処理プロセスでは、微好気条件のような不完全な脱窒条件において脱窒細菌が保有するN_2O還元酵素の活性を阻害されることによって、N_2Oを発生すると考えられている。そこで本研究では、微好気条件下でも活性が阻害されない耐酸素性N20還元酵素を保有する特殊脱窒細菌Pseudomonasstutzeri TR2株用いて、この細菌の生育特性および活性汚泥に導入するモデル実験を行い、N_2O抑制効果について検証したその結果、耐酸素性脱窒細菌P.stutzeri TR2株は微好気条件下で亜硝酸および硝酸を脱窒源基質として脱窒反応条件下で同等の増殖が可能であることが知られた。バイアル瓶実験では、TR2株を加えるとN_2Oの濃度の減少を確認することができ抑制効果があることを確認することができた。活性汚泥にTR2株を加えることでN20を抑制する可能性を確認できた。アンモニア酸化細菌およびN_2O還元能を有する脱窒細菌がコンポスト化の進行に伴ってどのように変化するのかを明らかにすることを目的とし、実験および解析を行った。養豚廃棄物を原料としたコンポスト製造プロセスにおける、コンポストの物理化学的性状の解析や、NH_3酸化酵素遺伝子(amoA)およびN_2O還元酵素遺伝子(nosZ)の定量およびクローン解析を行い、コンポスト中の硝化脱窒細菌の存在量および多様性について調査した。その結果、一般的なコンポスト製造法である単純切り返し発酵法と高温前処理-切り返し発酵法を比較すると、N_2Oの発生時期や無機窒素化合物量の変化のパターン、amoAおよびnosZの存在比や各系統型の存在比が大きく異なることが明らかになった。廃水処理システム由来の活性汚泥から、好気条件、亜硝酸存在下において脱窒細菌をスクリーニングすることにより、Paeudomonas stutzeri TR2株と同様に亜硝酸に耐性があり、酸素存在下において高い脱窒能力を有するだけではなく、リアクター中の生残能が高いと考えられる脱窒細菌株を20株、および能力が未知である脱窒細菌を3株単離することができた。これらの単離細菌は、溶存酸素存在下でも亜酸化窒素(N2O)を発生させることなく脱窒反応を行うことが知られた。単離できた各耐酸素性脱窒細菌の16S rRNA遺伝子とnosZ遺伝子の多くはOchrobactrum属の脱窒細菌が持つ16SrRNA遺伝子およびnosZ遺伝子と相同性が高かった。これらの新規脱窒細菌のいくつかは、微好気条件下においても硝酸、亜硝酸、N2Oを電子受容体として優れた脱窒能力を発揮できるだけではなく、N2Oを電子受容体として与えた時に良好な生育が、将来的なN2O削減技術への適用が期待できる。廃水処理の結果発生する汚泥の堆肥化プロセスにおける無機窒素化合物の微生物変換については、堆肥の熟成過程で発生するN2Oは環境に大きな影響をもたらす。本研究では、堆肥化施設から採取した熟成途中の堆肥試料を用い、N2O還元酵素タンパク質をコードするnosZ遺伝子の定量的リアルタイムPCR煮よる解析を行った。得られた解析結果から、nosZ遺伝子の存在量(コピー数)は堆肥内部より堆肥表面部の方が大きいことが明らかとなり、堆肥表面部は堆肥内部よりもN2O還元能を有する耐酸素性N2O還元
不死化関連遺伝子群によるOncogenic Ras制御と前立腺癌化抑制機構の解明

岡山大学で同定した新規の不死化関連遺伝子群について、前立腺正常上皮細胞および前立腺癌細胞における発現動態が、細胞内でのRasシグナリングの抑制および細胞増殖抑制にどのような分子機構により関わるのかを系統的に解析した。特に、不死化関連遺伝子の一つであるREIC/Dkk-3の発現が、活性化Rasタンパク質を抑制することによりAktタンパク質の非活性化に関与することを明らかにした。また、REIC発現による細胞死の分子シグナル伝達を、分子シャペロンタンパク質であるBiP/GRP78タンパク質が負に制御することを明らかにした。前立腺正常上皮細胞において、不死化関連遺伝子REIC発現を特異的siRNAによりノックダウンすることにともなう、Ras関連分子の発現・活性化への影響を解析した。興味深いことに、Ras-V12遺伝子をトランスフェクションさせOncogenic Rasを細胞内に蓄積させた癌化誘導状態において、Rasシグナリングの根幹であるAktタンパク質の活性化が認められた。一方、癌化を誘導していない状態では、REIC特異的siRNAによりRas-GTPレベルの上昇のみが認められた。以上のことより、REIC遺伝子・タンパク質発現は癌化が誘発された状態で、特にAktの活性化を抑制することにより、発癌機構を抑えている可能性が示唆された。現在、p21WAFやp161NK4AなどのRasシグナリング関連因子について、それらの動態の解析を行っている。また、新規の不死化関連遺伝子群(ICAG-1、ICAG-2)については、正常前立腺細胞および癌細胞でのこれらの発現がRas関連分子の発現・活性化にどのように影響するかを解析するため、まず新規不死化関連遺伝子ICAG-1の発現プラスミドのコンストラクト作成を完了させた。現在、HEK293細胞内での強制発現系における、ICAG-1遺伝子産物の発現確認を行っているところである。また、ICAG-1特異的ポリクローナル抗体の作成も同時進行中であり、今後、Rasの活性化への影響のみならず、その抗腫瘍効果や生理学的機能の観点からも解析を進める予定である。これらの成果に示すように、我々の同定した新規の不死化関連遺伝子群の前立腺における生理的機能・作用機序がOncogenic Ras制御の観点から明らかとなりつつあり、今後も前立腺癌化抑制機構の解明に向けた研究を継続して実施する予定である。昨年度の研究に引き続き、前立腺正常上皮細胞および癌細胞等において、不死化関連遺伝子REIC発現に伴う癌化抑制(Ras関連分子を中心に)・細胞死誘導のシグナリングの解析を行った。まず、前立腺正常上皮細胞において、不死化関連遺伝子REIC発現を特異的siRNAによりノックダウンすることにより、活性型のRasがアップレギュレーションされることを確認した。この状態で、Ras-V12遺伝子をトランスフェクションさせOncogenic Rasを細胞内に蓄積させた癌化誘導状態においては、Rasシグナリングの根幹であるAktタンパク質の活性化が認められた。興味深いことに、活性化Rasの作用を負に制御するp21-WAFおよびp16-INK4Aタンパク質の発現については変化が無かったことより、癌化誘導状態においてはREICタンパク質が、Aktタンパク質の活性化を抑制することにより癌化を防ぐ役割を果たしていると考えられた。さらに今回の研究により、REIC遺伝子の強発現による細胞死誘導シグナリングの新しい制御機構の一端が明らかとなった。これまでに、REIC遺伝子の強発現に基づく強力な治療効果の達成を目的とするAd-REIC剤の使用により、前立腺癌等の担癌マウスモデル実験において強力な腫瘍縮小効果が得られることを報告してきた。しかしながら、多くの癌種、癌細胞種がAd-REICに感受性を示す一方で、Ad-REICに耐性を示す癌細胞が存在することが明らかとなっており、その癌細胞死誘導における耐性メカニズムは明らかでなかった。本年度の研究において、その薬剤耐性は主に癌細胞内での分子シャペロンタンパク質であるBip/GRP78の発現レベルに依存しており、REICの強制発現による細胞死の分子シグナル伝達はBip/GRP78タンパク質により負に制御されていることを実験的に証明した。
解離性大動脈瘤の血行動態と予後に関する実験的臨床的研究

イヌの実験で用いたモデルグラフトに改良を加え、解離腔側に対応する真腔側の壁側圧も測定出来るようにした。また形態も6種類とし、上流側、下流側の共通孔(entryおよびre-entry)の大きさは、0m/m,5m/m,10m/mの組み合わせとした。これらのグラフトに624ppm Sodiumpolyacrylate溶液を用い、補助心臓で拍動流を、又、遠心ポンプで定常流を付加した。その結果、次のことが明らかになった。1.拍動流において1)解離腔側圧は、その上流の非解離部分の側圧よりも低いが、程度はモデルの形状により異なる。2)最も大きく解離腔側圧が低下するのは、上流にentryを有さず、下流にのみ共通孔10m/mを持つ場合で、逆に、上流にのみ同じ10m/mの共通孔を有する場合には流量の増大に伴い解離腔圧は全く低下しなくなる。3)上流に大きなentryのある場合、下流に大きなre-entryが無ければ上流側解離腔圧は下降しにくい。4)真腔圧は、上・下流2ケ所の交通孔の大きさの異なるモデルグラフトにおいて最も良く保たれる。また解離のない抹消腔の圧は、交通孔が1ケ所のモデル以外は全て同等な圧・流量関係を示した。5)以上の関係は平均圧より収縮期圧でより著明であった。2.定常流において1)上流にのみ10m/mの共通孔を有する場合、流量を増加させることで末梢に流れなくなるという現象は認められなかった。2)真腔圧は上流交通孔の径の小さい場合に良く保たれた。次に造影剤を用いてグラフト内の流れの観察をシネアンギオグラフィーで行った。定常流では、解離腔の流れは上流entryから流入した流れがそのまま下流re-entryから流出する一方向性流れであるのに対し、拍動流では、収縮期のある時期に上・下流の交通孔から同時に真腔より解離腔に激しいジェット流で流入し、次に主として下流交通孔から真腔へ流出して行くという複雑な流れであった。人工血管を用いて解離性大動脈瘤のモデルを作成した.全長200mm,径10mmの人工血管の,中央120mmの部分をさらに径20mmの人工血管で取り巻くように縫着, 2つの血管に囲まれる部分を解離腔,内側の血管内を真腔とみなした. 2つの腔は, 1ヶ所もしくは2ヶ所において, 10mmの孔(entry,reーentry)で連続するようにした.また, 2つの血管壁の3ヶ所に壁側圧を測定するための測定管を壁に垂直に取り付け,真腔および解離腔の圧が測定出来るようにした.モデルは,中枢側でのみ2つの腔が連続するもの(a),中枢側,末梢側の2ヶ所で腔が連続するもの(b),末梢側でのみ2つの腔が連続するもの(c)の3種類を用意した.これらのモデルグラフトを,全身麻酔下に左開胸でイヌ(体重1625kg)の下行大動脈と置換した.

流量はグラフト末梢側に取り付けた電磁流量計で測定した.又,流量は薬剤による調節した.流量1l/minで中枢側にのみentryを有する(a)の場合には,解離腔内の収縮期圧は高値を示し,末梢側にのみentryを有する(c)の場合には低値を示した. (b)の場合にはこれら(a),(c)の中間の値を示した.今回用いたモデルでは,中枢側にのみentryを有する(a)の場合,および末梢側にのみentryを有する(c)の場合には,解離腔の圧はただ単に,真腔におけるそれぞれのentry部の圧を反映しているものと考えられた.しかし, (c)の場合の圧低値については,長さ120mmの二重管構造の真腔血管内の圧が何故下降するのかは現在のところ明らかではない.これら1つのentryを有する場合に比較し,中枢側,末梢側にentry, reーentryを有する場合には,中枢側において真腔から解離腔に流入する点で圧差を生じたものと考えらた.これらの結果に基き,次年度は,拍動流,および定常流下における圧,および流れの変化を検討する.解離性大動脈瘤における瘤の拡大、破裂という問題を考えて行く上で、その形態と、解離腔壁に実際に加わる力(=壁応力)、および流れの関係は重要である。それらの問題を解明すべく、人工血管にて解離性大動脈瘤のモデルを作成し、イヌ下行大動脈に置換して実験を施行した。まず、人工血管を用いて偏心接触二重円管を作り、外側の血管の両端は閉鎖した。entry re-entryに相当する内外側血管の共通孔を設けたが、そのあけ方により、三種類を用意した。1つは、上、下流それぞれに10m/mの共通孔を有し、他の1つは上流にのみ10m/mの共通孔を持ち、残り1つは下流にのみ10m/mの共通孔を設けた。これらのグラフトは使用に先立ち予めイヌ血液でpre clottingし、洩出を防止した。また、グラフトには壁側圧を測定出来るようにグラフト壁に垂直に圧取り出し口を取り付け、同時圧が測定出来るようにした。イヌの循環血液量を補液と薬物によって調節し、グラフトに流れる流量を変化せしめた。平均流量0.830.95l/minの高流量群では上流にのみentryを有するグラフトでは、解離腔圧は3種類の中で最も高く保たれ、下流にのみentryを有する場合には最も低く保たれた。上流・下流にentry re-entryを有する場合には、これら2つの中間の値を示した。これらの圧変化は収縮期圧で著名であった。しかし、低流量群ではこれらの変化は十分には認められなかった。以上の実験よりイヌ心拍動下では、解離腔圧は上流にのみentryを有する場合には高く保たれ、逆に下流にのみentry(=re-entry)を有する場合には低く保たれることが明らかとなった。
企業レベルおよび国民経済レベルにおける環境勘定の研究

近年、マクロとミクロの両レベルにおいて、経済行動がもたらす自然環境への影響についての計量的認識の重要性が高まりつつある。マクロレベルでは、環境への影響を国民経済計算体系に組み入れる手法の開発が提唱され、環境と経済を統合する環境・経済統合勘定の開発が進行している。ミクロレベルでは、環境管理・監査の国際的標準化への動きと共に、自然環境に係わる企業行動の帰結の会計的測定・開示が重要な課題となる。本研究は、マクロレベルにおける環境勘定の経済的信頼性とミクロレベルにおける企業会計的手法の妥当性を検討すると共に、両レベルでの環境問題への会計的アプローチの接点を探り、両レベルの環境勘定の対応関係を明確化することを目的とした。本研究の主要な成果は以下のように要約できる。飯田は、企業と社会との多元的委託・受託関係観(多元的参加関係観)に基づく会計アカウンタビリティの概念の拡充をとおして、企業会計における環境関連情報の認識測定のあり方に検討を加えた。友杉は、企業がグローバル化社会に適合し国際競争力を確保するために必要となる内部環境監査が有効に機能する環境管理システムの構築に関する研究を行った。真継は、経済企画庁の実施した「環境サテライト勘定」を対象とし、国民所得勘定理論の立場から、方法論上の問題点を明らかとした。荒山は、中国における環境関連勘定の扱いについて、国家環境保護総局等が発行する主要な学術雑誌に掲載された論文に基づくサーベイを実施し、中国における環境勘定の導入状況を明らかにした。本研究は、国連「環境経済統合勘定」および国際標準化機構「ISO14000」に準拠し電力、ガス、鉄鋼、自動車、石油化学などの主要産業の環境コストの推計を実施し、マクロレベルにおける環境勘定の経済学的信頼性、ミクロレベルにおける会計的手法の妥当性の検討を目的としている。本年は、1)主要産業における環境評価の実施状況、および2)それらの環境評価結果の環境経済統合勘定における位置づけについて検討を実施した。企業レベルにおける環境評価については、主として、環境パ-フォーマンス報告書としての信頼性を裏付ける監査手法について検討を行った。マクロレベルでの環境評価については、SNAのサテライト勘定として行われた実際の環境コスト推計に用いられた推計方法の検討を行うことで、環境コストとして計上される費目について整理した。本年度の研究を通し、企業レベルで把握される環境コストの総和と、帰属環境費用やユーザーコストとして捉えられるマクロレベルでの環境費用の対応関係をはっきりさせることで、恣意性を免れない環境コストの概念・範囲を明確にすることが、「環境経済統合勘定」の整備に不可欠であるとの結論を得ている。この知見に基づき、企業レベルにおける環境監査がどのように行われているのかに関する実態の把握に努めるとともに、マクロレベルにおける環境コストの推計に関する関連研究の比較検討を進めている。本研究は、国連「環境経済統合勘定」および国際標準化機構「ISO14000」に準拠し、マクロレベルにおける環境勘定の経済学的信頼性、ミクロレベルにおける会計的手法の妥当性の検討を目的としている。本年度は、前年度における環境評価の実施状況および環境評価論などの環境経済統合勘定における位置づけについての検討を踏まえ、ミクロレベルでは、環境関連勘定の認識・測定および環境監査のフレームワークを明確化させると共に、マクロレベルでの環境コストの計量化手法の検討がなされ、両レベルでの環境勘定の対応関係の明確化が試みられた。
南極氷床コアの高時間分解能解析による約40万年前の間氷期の年々環境変動特性の解明

南極ドームふじ氷床コアの溶存イオン濃度を数mm分解能の深さ分解能で分析し、おもな溶存イオン濃度の短周期変動が季節変動に起因していることを示唆した。完新世のナトリウムイオン濃度の短周期変動が南極海の海氷面積の季節変動と対応していることを提唱し、南極のヒプシサーマルの時期はそれ以後のやや寒冷な時期に比べて、海氷の季節変動幅が小さく、冬季に現在ほど北上していない可能性を示唆した。氷床コアからすべての不揮発性微粒子を取り出す新たな解析手法(氷昇華法)を確立した。-50°Cの低温室環境で閉鎖系の試料箱に入れられた南極の氷試料に-65°Cの露点温度を持つ乾燥空気を送り込んで氷を昇華させる手法である。この手法を用いて、ドームコアの各深度の氷1gに含まれる不揮発性微粒子500個の微粒子を抽出してSEM-EDSによって個々の微粒子の元素分析を行った。その結果、従来は数十の塩微粒子組成データを集めるのにやっとであったが、数百のデータを容易に集めることができるようになり、母比率の信頼性が飛躍的に向上させることができた。このデータを用いて、ドームふじコアのほぼ全層にわたり塩微粒子の組成と溶存イオン濃度の間の相関関係を明らかにし、逆にイオンバランスとイオン濃度から主要な塩微粒子組成を推定し、過去のエアロゾル組成を復元する新たな手法を論文として提示した。また、イオン濃度の高分解能解析の成果として、ドームふじコアのNaイオン濃度データから過去の南極周辺海域の海氷面積を復元する新たなデータ解析手法を論文として発表した。ドームふじ地域の過去30年のNaイオン濃度とインド洋と大西洋セクターの海氷面積の間に優位な正の相関があることを明らかにした。この結果を利用して、ドームふじコアのNaイオン濃度から完新世の数十年スケールの海氷面積変動を復元した。その結果、気候最適期の海氷面積変動はその後の寒冷期の変動に比べて規模が小さかったことを復元した。氷コアに含まれる代表的な塩を推定する方法を提案した。硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硝酸塩、塩化物塩の順で優先して塩を形成するとし、陽イオンと陰イオンの濃度の許す限り上述の優先順で形成できると仮定すると、推定された塩の主成分はラマン分光器で同定した塩の主成分とよく一致した。このことから、ある時代に含まれている塩の主成分をイオン濃度から推定できることを示し、イオン濃度プロキシーの古気候復元への応用性が増した。この一致は南極・北極両者のコアで見られ、塩を推定する手法が地球規模で幅広く応用できる。一般的には北極は南極に比べて陸域起源物質の寄与が大きく、両極とも寒冷期は温暖期に比べて酸の寄与が少ない。近年30年間の南極内陸のナトリウムイオン濃度の短周期変動と南極海の海氷面積の季節変動と対応していることを示した。その結果に基づいて、完新世のナトリウムイオン濃度の短周期変動が南極海の海氷面積の季節変動と対応していることを提唱し、季節変動レベルで分析されたナトリウムイオン濃度を解析した。その結果、南極のヒプシサーマルの時期はそれ以後のやや寒冷な時期に比べて、海氷の季節変動幅が小さく、冬季に現在ほど北上していない可能性を示唆した。その結果、塩微粒子組成データの信頼性を飛躍的に向上させることができた。
眼球運動による視環境の客観評価法に関する研究

最終年度にあたる本年度は、スエ-デン王立工科大学の協力を得て、本研究の主題である眼球運動の各種パラメータ(注視点分布、速度分布、注視時間分布、など)を手がかりとする視環境の《他覚的評価》に関し、下記実験を行った。(1)通常の画像に加えて、Blurred,Ringing,Blocking imageの3種類の歪みのある画像の見方の特徴が注視点解析によって明らかにできることを確認した。さらに、7種の試験画像を用いて、画質評価に用いる画像の構成・内容に関する検討が可能であることを示した。(2)CRT画面に照明が映り込むことによって生じるDiffuse glareおよびSpecular glareが作業者に与える影響を眼球運動を手がかりにした他覚的評価により明らかにすることが可能であることを示した。(3)コンピュータ画像の美的要素として、背景の色(白、黒)、図形の提示位置(上、下)、図形の種類(写真、輪郭線図)を取り上げ、これらが観察者に与える影響について眼球運動を手がかりにした他覚的評価により明らかにするとともに、主観評価との関連を示した。本研究の第1の目的は注視点が決定されるメカニズムを明らかにし、その結果にしたがって注視点を定義すること、第2の目的はこの注視点の定義を眼球運動計測装置に組み込むこと、さらに第3の目的はものを見るときの視線の動き方(眼球運動)に注目して観察者の主観的な印象などを客観的・定量的に表現する手法を提案することにある。第1、2の目的は第3の目的遂行の前提でもある。本年度は第1の目的を遂行するため、まず、注視点を決定する最も基礎的な要因として考えられる運動視標追随中の随従性眼球運動および跳躍性眼球運動の発生条件の詳細について実験的検討を行った。この実験には主として設備備品として購入した眼球運動モニター装置を用いた。その結果、(1)随従運動成分の発生は運動視標の速度によって異なり、低速度では過予測、中速度では追随、高速度では遅延追随となる傾向を示す。(2)随従運動成分の発生に見られる運動視標追随機能は個人差が極めて大きい。(2)注視点を《視対象が網膜中心窩を含む一定の範囲で捉えられた状態》と定義すると、その範囲は視対象の時空間的性質と被験者の追随能力によって変化する。などの知見を得た。このような基礎実験の結果に基づいて推定した注視点の定義を導入した眼球運動測定装置(設備部品として購入したト-クアイ)を用いて、静止および運動成分を有するさまざまな視環境を対象に視線の動きを記録し、注視点の出現状況を検討した。その結果、(1)視対象の物理的性質(空間周波数など)に対応した注視点の定義が必要である。(2)被験者固有の眼球運動特性に対応した注視点の定義が必要かつ有効である。との示唆を得た。注視点の定義をするために、まず、眼球運動の基本的な機能および研究代表者らが開発した眼球運動計測装置を見直す実験を多面的に進めた。とくに動画像観察時における《注視点》を決定するうえで基本となる運動視標追随時における随従性眼球運動、跳躍性眼球運動、停留状態の発生条件および跳躍性眼球運動の空間分解能の詳細について、さらに、視線移動時の左右眼の相関関係を水平方向の運動について実験的に明らかにした。現在までのところ、画像条件および観察者によって注視点の決定条件が、とくに動画像観察時において多様であることが確認されたので、《注視点》もこれらの条件にあわせて決定されるべきであると考えている。これらの基礎実験と併行して、さまざまな場面を対象に注視点分析による視環境評価実験を進めた。眼球運動の基本特性に立ち返り、画像とくに動画像観察時における注視点解析における《注視点》の定義を詳細に吟味することができた。すなわち、一定角速度で運動する視標を視線で追うときの眼球運動は従来の知見で示されるように基本的には随従運動成分と跳躍運動成分からなるが、さらに注視成分および負の補正成分に区分でき、これらの環境条件と視対象の物理的条件が《注視点》を決定するとの新たな知見を得た。これは本研究の最大の目標であったが、ほぼ所期の目標を達成することができた。成果は国際会議(8th European Conferrence on Eye Movements)で発表するととに原著論文として人間工学会誌に投稿中である。

今後の課題は眼球運動の基本特性から推定した《注視点》の定義を一般動画像観察時の注視点分析に適用するための一般化の方法にある。本研究の主な内容は以下の3項目である。(1)眼球運動の性質に基づいて注視点の定義を定義する。(2)新しい注視点の定義を眼球運動測定装置に搭載して、その効果を実証する。(3)眼球運動の各種パラメータを指標とする視環境評価法を提案し、その手法を用いて各種視環境の評価データを蓄積する。最終年度にあたる本年度は、本研究の主題である眼球運動の各種パラメータ(注視点分布、速度分布、注視時間分布、など)を手がかりとして視環境に対する観察者の主観評価を定量的に裏付けたり、あるいは、主観評価では得られない側面を明らかにする《他覚的評価》に関する下記項目のような実験的試みを行った。(1)通常の画像に加えて、Blurred,Ringing,Blocking imageの3種類の歪みのある画像の見方の特徴を注視点解析によって明らかにした。さらに、7種類の試験画像を用いて、画質評価に用いる画像の構成・内容に関する検討を行った。(2)CRT画面に照明が映り込むことによって生じるDiffuse glareおよびSpecular glareが作業者に与える影響を眼球運動を手がかりにした他覚的評価により明らかにするとともに、主観評価との関連を示した。(3)コンピュータ画像の美的要素として、背景の色(白、黒)、図形の提示位置(上、下)、図形の種類(写真、輪郭線図)を取り上げ、これらが観察者に与える影響について眼球運動を手がかりにした他覚的評価により明らかにするとともに、主観評価との関連を示した。
有機顔料薄膜表面の分子レベル構造制御による高感度光センシングデバイスの開発

本研究は、申請者が発見した、ペリレン顔料などの光電導性有機薄膜を金属電極でサンドイッチした素子における、最大10万倍を越える光電流増倍現象の機構の詳細な解明を行い、増幅型光センシングデバイスへの展開可能性を示す目的で行ったものである。申請者はすでに、金属/顔料薄膜界面に存在する分子サイズの行き止まり構造(構造トラップ)への光生成ホールの蓄積によって、界面に電界が集中し、電極からのトンネリングによる電子注入が誘起されるという増倍メカニズムを提出している。本研究では、まず、顔料薄膜の構造と増倍特性との関連を調べ、構造トラップモデルの検証を試みた。種々の置換基を持つペリレン顔料の構造と増倍特性を系統的に調べた結果、顔料薄膜が結晶状態で表面がかなり微視的な凹凸を持っている場合に大きな増倍が観測され、アモルファス状態で表面がフラットな場合はほとんど増倍が観測されないという、明瞭な関係があることが分かった。結晶薄膜の場合は行き止まりトラップサイトが多く、効果的な電界集中を引き起こして、大きな増倍率を示したのに対し、アモルファス薄膜の場合は、行き止まりが少なく、増倍を示さなかったと考えられる。さらに、増倍を示さないアモルファス薄膜を有機溶媒蒸気にさらして結晶化させ、増倍を引き起こすことにも成功した。以上のように、増倍を引き起こす構造トラップの実在をほぼ証明でき、また、表面の結晶構造制御を通じた増倍挙動のコントロールが可能なことを実証できた。なお、現在、顔料薄膜作製時の基板温度と顔料薄膜の構造の関係を、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて評価すると共に、実用的な光センシングデバイスへ展開するために、増倍光電流の応答速度の評価も行いつつある。
実環境相似型腐食促進試験方法の開発と環境評価手法に関する研究

社会資本の維持管理のため,実験室加速試験方法の開発および腐食性評価を簡便にできる亜鉛めっき鋼板センサを開発した。大気環境が海塩量と濡れで定義できるので,海塩を所定の量だけ付着させる塩付着装置を開発し,恒温恒湿試験を行い,海塩と温度,湿度の影響を定量的に評価し,促進試験の基礎データを獲得した。促進条件については今後検討する。環境の腐食性評価には,市販の亜鉛めっき鋼板を暴露するだけで,1年後の赤さび発生面積率が鋼材の腐食速度と対応することがわかった。これにより,簡便に腐食性評価が可能となる見通しが得られた。高度経済成長期に建設された鋼橋等の社会資本の劣化損傷の危険性が高まりつつある。新規に建設は容易ではなく,維持管理によって長寿命化を図ることが有効と考えられている。維持管理のためには実環境の腐食性評価と長期寿命予測の確立が不可欠である。長期寿命予測を行うにあたり,実際の屋外暴露試験では長期の時間が必要になるために,実験室内における加速試験方法の開発が望まれている。加速試験を始めるにあたり,実験条件によっては,異なる種類の鋼材の腐食量の比が大きく異なる場合がある。これは鋼種毎に劣化要因が異なることが原因である。そこで,実際の環境下において,鋼種間の腐食比がどのように変化するのかを確認するため,炭素鋼,亜鉛めっき,純亜鉛の試験片を数カ所において暴露を始めた。一年後回収して検証する。加速試験法の条件設定においても,ある環境を想定した時に,腐食比がどの程度になるかで大気環境を規定できると考えられる。加速試験としては,過酷な環境になりすぎないよう,塩水濃度を3%あるいは0.03 %と変化させて実験を行い,異なる鋼材間の腐食比を比較した。炭素鋼と亜鉛の腐食比を比較すると,3%では約8倍であるが,0.03%では約30倍となった。亜鉛の方が塩水濃度に敏感であり,炭素鋼はさほど腐食速度が変化しないからである。塩水濃度だけでなく,乾燥や湿潤条件を変化させることで腐食比が変化することが予想される。ACMセンサに代わる安価で簡易な亜鉛めっき鋼板を用いた小型センサでは,海塩付着量の多い環境下では赤さび発生率が高くなる傾向にあることが判明し,暴露環境を評価できる見通しが得られた。高度経済成長期に建設された鋼橋等の社会資本の劣化損傷の危険性が高まりつつある中,その維持管理手法の開発が望まれている。実際の屋外暴露試験は,信頼性は高いが,長期間かかるため,試験時間の短縮しつつ,実環境を模擬した試験方法の開発が必要である。屋外環境は「海塩付着量」と「濡れ」で定義できると考えている。インクジェットプリンタに変わる,海塩を一定量付着させるための装置として,コンプレッサーと微霧発生ノズルを利用した。通常の暴露試験にも利用される150mm×70mmの試験片でもステージを一定速度で移動させることで,均一に海塩を付着させることが可能となった。海水の濃度,ステージの移動速度を適宜変化させることで,所定の海塩付着量を与えることが可能となった。本装置を利用し,海塩を付着させ,温度と湿度を一定の恒温恒湿条件下において,腐食速度を求めた。塩付着量が多いほど,温度,湿度が高いほど,腐食速度は増加し,これは表面の「濡れ」,要するに水膜厚さに関連しており,水膜厚さが厚いほど,腐食速度も大きくなった。環境の腐食性を評価するための簡便な方法として,亜鉛めっき鋼板を暴露し,下地鋼が錆びることにより端部からの赤さび発生面積率を指標とする方法を検討した。入手しやすい市販のめっき鋼板(めっき厚さ約7μm)を数カ所に暴露した。鋼材の腐食量が大きい環境ほど,赤さび発生面積率は高くなることが判明した。今後,さらに鋼材の腐食量と赤さび発生面積率との関係を構築することで,より精度が高まり,簡便な手法として期待できる。また,実際の環境下で亜鉛と鉄の腐食速度の比率を文献調査により検討した。北海道から沖縄まで全体の比率(Fe/Zn)としては,1442で平均では約26であった。5%NaClによる塩水噴霧試験ではその比は10以下となり,0.03%NaClでは30と実環境に近いことがわかった。その取替・更新は容易ではなく,長寿命化を図ることが有効と考えられている。そのための維持管理手法の開発が大きな課題である。

これまで腐食性評価に利用してきたACMセンサは高価なため,安価で簡易的な評価が可能となる小型センサの開発を行った。これは亜鉛めっきのめっき厚さを変化させた鋼板を当該環境下に暴露することで,腐食環境に対応して亜鉛が腐食し,下地鋼である鋼の赤さびが発生する原理を用いる。暴露後の赤さび発生面積率や発生までの時間を腐食環境評価に利用する。併せて,従来のACMセンサとの対応関係を把握する目的で,屋外暴露試験を沖縄県および福岡県で1月から開始した。今後,定期的に観察を行う。実験室加速試験を始めるに当たり,一定量の海塩を均一に付着させる方法を検討した。これまで超音波霧化装置を用いていたが,より簡便化を目的として,インクジェットプリンターを利用することを試みた。インクの代わりに海水を注入し,印刷することで,均一に海塩を付着できることに成功した。この方法で相対湿度(RH)と海塩付着量を一定とした種々た条件下での腐食試験を行い,RHと海塩付着量の影響について定量的に検討した。RHおよび海塩付着量が大きいほど,腐食速度が大きくなることを鋼板,ACMセンサの両者で確認した。新たに提案する加速試験法において,一定量の海塩を付着させる方法の開発が停滞している。インクジェットプリンタを用いる方法には成功したが,適用サイズが3cm×3cmと小さい。インクジェットプリンタではなく,コンプレッサーとノズルを組み合わせた方式への変更を検討中である。これが達成できない場合には,超音波霧化装置での付着を行うこととする。また,恒温恒湿装置の故障もあり,一定量の海塩を付着させた乾湿繰り返し試験が進んでいない。装置は修復したので,今後,実験を進めたい。当初の計画はほぼ達成された。簡易小型センサは亜鉛メッキ鋼板を用いた小型センサにおいては実験が開始されているが,ステンレス鋼においてはまだ実施されていない。ステンレス鋼は耐食性に優れるため,従来鋼では腐食するまでに時間がかかりすぎる懸念がある。グレードの低い鋼種を選定する必要がある。腐食に及ぼす環境因子の影響においては,相対湿度(RH)と海塩付着量の影響については検討できたが,温度の影響は20°Cと40°Cのみであった。30°C,50°Cについても実験を行い,温度の影響も系統的に把握する必要がある。今年度,海塩を均一に付着できる装置の開発に成功したことは今後の研究においては推進力になる。ただし,試験片サイズが30×30mmと小さいので,より大きなサイズにも適用可能となるよう検討したい。実際の腐食環境下における炭素鋼と亜鉛および亜鉛めっきの腐食比を1年暴露試験において検証する。その腐食比と同等であり,かつ促進性を備えた腐食試験を目指す。一定量の海塩をコンプレッサーとノズルを組み合わせた方式等により付着させ,恒温恒湿試験において加速試験を行う。また,塩乾湿複合サイクル試験においても,塩水濃度,湿潤のサイクルを変化させ,腐食比が同等となる条件を確立させる。それらの試験時に小型の亜鉛めっきセンサおよび従来のACMセンサを設置することで,環境条件を把握する。前年度の研究経費に残額が発生したのは,小型のACMセンサの開発を行っていたが,その設計が間に合わなかったためである。今年度,試作品を完成させる予定である。今年度は簡易小型センサの暴露試験片の定期的な観察と回収により,腐食環境評価を行う。
伝熱面のスケ-リングに関する基礎的研究

熱交換器に発生するスケ-リングの基本的な挙動を探るために、当初は清浄に保たれた伝熱面上に炭酸カルシウムの水容液を流し、その析出の状態を微視的に観察することとした。析出の挙動は、溶屋の過飽和度に依存することが予想されたので、試験部を通過する溶屋の過飽和度を一定値に保つ装置を開発して用いた。結晶の成長速度は伝熱面の材質をニッケルメッキ、金メッキ、およびステンレスと変化させ、バルクと面との温度差を19.033.0K水溶屋の過飽和度を4.18.5、流れのレイノルズ数を520012000に変化させて測定した。その結果、結晶成長速度は、面の材質やレイノルズ数に依存せず、溶液中の全カルシウム濃度と全炭酸濃度が流路内で一定として各成分の平衡関係より算出した壁面過飽和度のみによって比較的良くまとめられることが解った。結晶核の生成速度についても、時間と共に増加する数密度の変化を計ることによって測定したが、結晶核は時間と共に一定の速度で増加するものの、その増加率を決める要素が何なのかについては特定することができなかった。熱交換器の伝熱面に汚れが付着するファウリングは、熱抵抗を増加させ伝熱性能を低下させる。ファウリングの中で流体中に溶解している物質が伝熱面に析出してくる現象はスケ-リングと呼ばれ、ファウリングの主要な原因の一つである。スケ-リングに関する研究は従来から行われてきたが、その多くは、実機に近い条件を設定し、マクロな観察にもとづく整理式を得ることを目的とした試験研究的なものであって、壁面の状態をミクロに観察し、スケ-リングの本質を検討しようとする試みはほとんど行われていない。本研究では、析出物質として炭酸カルシウムを用いて伝熱面への析出挙動の微視的測定を行った。本研究では、スケ-リングを比較的短時間で起こさせるために、溶液をかなりの過飽和状態で、しかも長時間一定値に保つことのできるル-プを用い、試験部に析出してくる結晶の状態を顕微鏡で観察しつつ、本研究費で調達した画像処理装置を用いてその様子を分析した。その結果、壁面へ析出する結晶は、アラゴナイトと思われるA型と、カルサイトと思われるC型と、特定のできないB型とが表れること、A型の成長速度は溶液の過飽和度と壁面温度の双方に影響され、この両因子の影響を含む壁面過飽和度を代表因子に選ぶことにより比較的よく整理できること、A型の成長速度はC型よりかなり大きく、壁面過飽和度の増加と共にほぼ直線的に増加すること、壁面に析出する結晶形態の違いによってスケ-リングの進行速度が大きく異なること、壁面上ではほぼ一定の速度で結晶核が生成されることなどが分かった。しかし、どのような形態の結晶が生成されるかを決める条件には、かなり多くの要因が関与していることが推定され、それらを特定することはできなかった。伝熱面スケ-リングの基礎実験として、伝熱面上に炭酸カルシウムの水溶液を流し、その析出の状態を微視的に観察することとした。前年度までに開発された試験部を通過する溶液の過飽和度を一定値に保つ装置を用いた。結晶の成長速度と結晶核の生成速度に注目し、共に顕微鏡で観察した伝熱面をピアス製(LA525)画像処理装置を用いて解析した。結晶の成長速度は伝熱面の材質をニッケルメッキ、金メッキ、およびステンレスと変化させ、バルクと面との温度差を19.033.0K水容液の過飽和度を4.18.5、流れのレイノルズ数を520012000に変化させて測定した。
DOTATOC陽性胸腺腫瘍におけるOctreotide LAR/PSL併用療法

胸腺癌・浸潤性胸腺腫10症例に対し、68Ga-DOTATOC検査及びOctreotide LAR/PSL併用療法を行った。化学療法の有効性については奏効率10%、病勢制御率40%であり、安全性については特に重篤な有害事象を認めなかった。胸腺腫瘍への68Ga-DOTATOCの集積は原発巣および転移病変に関わらず集積が認められた。一方で、胸腺腫瘍への68Ga-DOTATOCの集積とOctreotide LAR/PSL併用療法の有効性に関連は認められなかった。胸腺腫瘍においてOctreotide LAR(サンドスタチン)は保険承認がされておらず、前向き臨床試験を検討する場合、医師主導治験もしくは高度先進医療での混合診療が必要となる。このため、今回は前向き試験ではなく、目的の症例数が集積出来た時点で後ろ向きに検討を行い、胸腺腫瘍におけるOctreotide LAR/PSL併用療法のpredicitive markerとして、ソマトスタチン受容体(SSTR)の発現を評価するDOTATOC検査の有効性が期待された場合に、医師主導治験に進む事となった。現時点で13症例の胸腺腫瘍症例を確認し、胸腺癌10症例、浸潤性胸腺腫2症例、胸腺カルチノイド1症例であった。うち10症例(胸腺癌8症例、浸潤性胸腺腫1症例、胸腺カルチノイド1症例)でDOTATOC撮影を行い、強陽性が2症例、弱陽性が8症例であった。Octreotide LAR/PSL併用療法は7症例で治療が行われ(いずれもDOTATOCは弱陽性)、RECISTによる評価では1例は部分奏効(PR: partial response)、2例は安定(SD: stable disease)、1例は増悪(PD: progression disease)、1例は評価不能(NE: not evaluable、治療効果評価前にdrop outされ、評価できず)、2例は現在、投与継続中(治療効果確認前)である。有害事象はGrade 2の高血糖を認めた程度で、重篤な有害事象は認めていない。残りの3症例では今後、現在の治療で病勢増悪が確認されれば、Octreotide LAR/PSL併用療法を開始予定である。病理検体によるSSTR-2およびSSTR-5の免疫染色およびPCRについては全ての症例集積が終了後にまとめて施行予定である。胸腺腫瘍の症例数が予想より少なく、関連病院に働きかけて、紹介症例も増えてきているが、当初の予測よりやや遅れている(15症例はすでにDOTATOC撮影を終了している予定であった)。また、胸腺腫瘍における初回治療が殺細胞性抗がん薬の併用療法であり、今回の研究であるOctreotide/PSL併用療法は2次治療以降となるため、確認された症例より投与症例が少なくなっている。胸腺腫瘍は稀少癌であり、化学療法における標準治療は確立されていない。本研究では左記に対する化学療法の1つであるオクトレオチド(Octreotide LAR)/プレドニゾロン(PSL)併用療法のバイオマーカー研究として68Ga-DOTATOC検査を検討した。残り1年でこれまで以上に関連病院と連携し、目標症例数の達成を目指す。また、紹介された症例でOctreotide LAR/PSL併用療法がまだ未投与の症例は全症例で投与されるため、この1年間で症例登録数は増える事が期待される。臨床腫瘍学症例集積を中心に1年間を経過したため、余剰金が生まれた。次年度以降の免疫染色およびPCRなどの費用に充てるため、問題ないものと考える。
都心商業・業務地区における荷捌き用駐車施設の需要推計と配置計画の評価

本研究は、荷捌き活動が活発に行われている都心の商業・業務地区を対象として、貨物車のための荷捌き用駐車施設の需要量を推計するとともに、それらの配置計画を作成し評価するための手法を開発することを目的としたものである。得られた成果は以下の通りである。(1)都心に位置する商業・業務地区4地区を取り上げ、需要推計を行うための基礎調査を実施し、事業所への貨物の出入り状況と貨物車による荷捌き活動の実態を明らかにし、事業所規模や種別、地区の事業所構成や道路交通条件などによるそれらの違いを分析した。(2)荷捌き用駐車施設の整備需要量を推計するための手法を提案した。具体的には、地区内に立地する建物単位に、業種別床面積と貨物発生集中原単位、物流車変換原単位、を乗じて物流車来訪台数を算出する。その後、建物単位の来訪台数を地区全体で総計し、それらに物流車集中ピーク率、物流車回転率を乗じて地区全体としての施設整備需要量を求める。(3)基礎調査の結果から需要推計に必要な係数を算出し各係数の安定性について精査するとともに、提案した推計手法を用いて調査対象地区での物流車来訪台数を算出した。この結果、概ね妥当な推計値が得られることを確認した。(4)駐車施設の整備需要量を与件として、それらの配置計画をPメディアン問題、Pセンター問題として定式化することによって求めるとともに、荷捌き活動の効率性、違法駐車の削減による交通流の円滑化の観点からそれらの配置計画案を評価する方法を提案した。そして本手法を調査対象地区に適用し、その有効性を検証した。都市域における物流活動は、大半をトラック輸送が担っている。しかしながら、荷捌き用駐車施設の絶対量が不足していることから、こうしたトラックは路上駐車による荷捌きを余儀なくされている。この結果、これら荷捌きによる路上駐車車両は交通流の阻害や事故の発生とともに、都市内物流の効率の低下を招いており、重要な都市交通問題として認識されている。そこで本研究は、荷捌き活動が活発に行われている都心の商業・業務地区を対象として、荷捌き用駐車施設の需要量を推計するとともに、それらの配置計画を評価するための手法を開発することを目的としている。本年度は、まず都心に位置する商業・業務地区を4地区取りあげ、需要推計を行うための基礎調査を実施し、得られた調査結果をもとに、地区内の業種別の床面積から貨物の発生集中量を求め、それらの貨物量から荷捌き用駐車施設の需要量を、建物単位にあるいは地区全体で推計するための手法を提案した。なお基礎調査としては、事業所調査(貨物の発生・集中状況、トラック事業者の来訪回数、事業所属性、等)および荷捌き実態調査(荷捌き車両の駐車時間、荷捌き時間、集配貨物個数、集配個所数、等)を行った。また需要推計では、基本的には、地区内に立地する建物単位に、業種別床面積と「貨物発生集中原単位」、「物流車変換原単位」を乗じて「物流車来訪台数」を推計した。その後に建物単位の来訪台数を地区全体で総計し、それらに「物流車集中ピーク率」、「物流車回転率」を乗じて、地区全体としての「荷捌き用駐車施設の整備需要量」を求めることとした。基礎調査結果からこれらの必要な係数を推定し各係数の安定性について精査するとともに、提案した推計手法を用いて調査対象地区での物流車来訪台数を算出した結果概ね妥当な推計結果が得られることを確認した。この結果、これらの荷捌きによる路上駐車車両は交通流の阻害や事故の発生とともに、都市内物流の効率の低下を招いており、重要な都市交通問題として認識されている。

そこで本研究は、荷捌き活動が活発に行われている都心の商業・業務地区を対象として、荷捌き用駐車施設の需要量を推計するとともに、それらの配置計画を評価するための手法を開発することを目的としている。まず本研究では、都心に位置する商業・業務地区を4地区取り上げ、事業所調査(貨物の発生・集中状況、トラックの事業所への来訪回数、事業所属性、等)および荷捌き実態調査(荷捌き車両の駐車時間、荷捌き時間、集配貨物個数、集配箇所数、等)を行った。次に、地区内の業種別の床面積から貨物の発生・集中量を求めて、それらの貨物量から荷捌き用駐車施設の需要量を、建物単位にあるいは地区全体で推計するための手法を提案した。先の調査結果から需要予測に必要な係数を求め各係数の安定性について精査するとともに、提案した推計手法を用いて調査対象地区における物流車来訪台数を算出し、推定結果の現状再現性を検討した。さらに得られた物流車来訪台数を与件として、地区内での荷捌き駐車施設の配置計画を作成した。そして過去に行った荷捌き駐車施設に関する実証実験結果などから得たドライバーの施設利用行動特性をもとに、各駐車施設の利用状況をシミュレートし、利用率や集配作業効率および路上駐車削減の観点から配置計画案を評価した。
石炭の複合変換システムの開発

石炭の溶媒抽出、触媒低温熱分解および残査のガス化を組み合わせた新しい石炭高度変換利用プロセスを構築することを目標とする。本年度は、炭化度の異なるIllinois No.6炭(IL)とLower Kittanning炭(LK)炭を用い、溶媒抽出・Ca触媒による熱分解・触媒ガス化の3過程の状況を把握し、先行する変換過程が後段の過程に及ぼす影響を明確にすることを目的とした。2.研究成果(1)溶媒抽出;本研究者が見いだした高性能な混合溶媒(二硫化炭素ーNーメチルー2ーピロリジノン)を用いて、IL炭とLK炭を室温で抽出し、短時間でそれぞれ19%と26%の抽出率を得た。これらの抽出残査は、その元素分析やIR測定などより、原炭や抽出物と比較して含酸素官能基や芳香環を多く含むことが明らかとなった。(2)触媒熱分解;上記の抽出残査にCaを3wt%(原炭基準)担持し、H_2気流中600°C/minで750°Cまで昇温し熱分解したところ、分解後の残査チャ-収率は溶媒抽出の影響をほとんど受けなかった。つまり、有用成分の取得率が溶媒抽出された分だけ多くなることが分かった。(3)触媒ガス化;熱分解後の残査チャ-を800°Cで水蒸気ガス化した結果、Ca触媒のガス化特性に及ぼす溶媒抽出の影響は炭種に強く依存し、IL炭では抽出残査が高い反応性を示すが、LK炭では抽出の影響がほとんど無いことが明らかとなった。また、触媒熱分解の有無は後段のガス化反応性に影響しないことも分かった。以上の知見より、炭種や変換条件の選択によってプロセス複合化の利点はさらに増大されると結論できる。
無機水性二相抽出法の高機能化と高速分離システムへの展開

水性二相抽出法による金属イオンの選択的抽出システムの構築とその高速向流クロマトグラフィー(HSCCC)分離への展開を目的として,下記の研究を行なった。(1)希土類元素の水性二相抽出条件の検討PEG-Na_2SO_4水性二相系では,すべての希土類元素がpH2-9の範囲で分配比がほぼ0.1以下と下相であるNa_2SO_4に富む相に存在することがわかった。これは下相に多量に存在している硫酸イオンと希土類元素が錯体を形成しているためと考えられる。一方,アセチルアセトン添加系では,各希土類元素の分配比はpHの増加に伴って増加する傾向を示した。アセチルアセトナト錯体の安定度定数と分配比の間には相関があり,相互分離が可能であることが示された。(2)水性二相HSCCCによる希土類元素の相互分離PEG#4000-Na_2SO_4水性二相系にアセチルアセトンを添加した系をHSCCCに導入し,PEGに富む相を固定相として各希土類元素の保持挙動を調べた。その結果バッチ法により得られた結果から予想された通りに,分配比の小さい希土類元素ほど早く溶出した。そこで,被検体としてLa, Ce, NdおよびYbを選択し,相互分離を試みたところ,ピークに重なりがあるものの,4種希土類元素を分離できる可能性が示唆された。次いで,希土類元素の保持挙動に及ぼすPEGの分子量の影響についてPEG#10000もしくはPEG#1000を用いて検討した。その結果,PEGの分子量が増加すると,ピークが広がってしまい,相互分離は困難であった。これは,固定相として用いるPEG相の粘性が大きくなり,カラム内で二相が効率よく撹拝されていないためと考えられる。一方,PEG#1000を用いた系では4種希土類元素が完全に分離された。分離度はLa/Nd=1.9,Nd/Ce=2.3,Ce/Yb=1.3となり,良好な値が得られた。水性二相抽出法による金属イオンの選択的抽出システムを構築することを目的として,下記の研究を行なった。(1)マスキング剤のスクリーニングと抽出平衡の解析ポリエチレングリコール6000(PEG6000)-硫酸ナトリウム水性二相系における金属イオンの抽出挙動を,以下の条件下で検討した。抽出剤としては、すでにこれまでの研究により種々の金属イオンと錯形成して優れたPEG相への抽出能をもつことが明らかになっているヨウ化物イオンとチオシアン酸イオンを使用し,アンモニア,チオ硝酸イオン,グルコン酸イオン,EDTAのマスキング機能を調べた。その結果,ヨウ化物イオン系ではアンモニアがCu(II)の有効なマスキング剤として機能すること,またチオシアン酸イオン系では、チオ硫酸イオンがCu(II),グルコン酸イオンがFe(III)に対して選択的マスキング機能を示すことが明らかになった。このうちチオ硝酸イオン添加系については平衡論的解析を行い、Cu(II)にチオ硫酸イオンが2分子配位した錯体を形成することを明らかにした。一方,EDTAはすべての金属イオンの抽出を妨げたが,条件生成定数が小さい酸性領域で生成定数の差による抽出分離の可能性が示唆された。(2)協同効果による抽出率と選択性向上の検討