hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
河川・海岸域における流砂・漂砂系内の土砂動態と地形・底質変化に関する総合的理解

細砂の遠浅な海岸に砂州が発達する海岸周辺の汀線の半年20年程度の変動特性を解明するため,汀線測量データを解析し,様々な時空間スケールの変動成分の抽出を試みた.上位2モードから汀線の長期変化傾向と季節的変化を表す対照的な変動成分が捉えられた.周波数フィルタリングした上位4モードから得た5年周期の変動パターンは,砂州地形の周期的変動と連動した汀線移動が示唆された.砂州の影響による汀線の岸沖移動範囲は約48 mと推測され,夏季・冬季の汀線の前進・後退量の平均約7 mと同程度であった.冬季の汀線変化は最大波などの影響が大きいが,夏季は下位1/3の小さな波が平年より高くなると前進する傾向を示した.海岸における砂浜の侵食や高波・高潮氾濫などによる災害は、国内外で古くから続く問題である。その抜本的な対策を見出すには、長期・広域的な視点で現象を捉えること、川を経て海へ供給される土砂の動きやそれに左右される河川・海岸地形の変動特性をよく理解することが必要である。そのため本研究では、冬季は頻繁に高波浪に曝され、夏季は穏やかな波浪になる日本海に面した砂浜海岸と河川流域を対象に、まず、季節的・年々的な地形変化と波浪や流れなどの自然外力の変動との関係を、様々な観測データに基づいて調べた。その結果、主に砂浜の汀線の変化について次のようなことが分かった。主な土砂供給源とみられる河川から30km以上離れた流砂系の北端部に位置する海岸では、河口周辺の海岸に比べて汀線が後退(砂浜が岸沖方向に狭くなる)し始めた時期が遅く、変化は緩やかである。汀線の位置は季節的な変化が大きいものの、冬季の高波浪によって後退した汀線は、夏季には前進して、元の位置近くまで通常回復する。冬季の汀線変化はその期間の波高と関係が強い。例年に比べて冬の波が高いと、冬季の汀線の後退幅が大きく、波が低いと前進するシーズンもある。夏季の汀線変化と波高の関係は冬季のように単純でなく、夏季における汀線の回復過程は複雑である。対象海岸で平均的な汀線位置が近年著しく後退したのは、夏季における通常の汀線回復がなかったことに起因している。以上より、海岸線の維持や回復のためには、従来あまり注目されていなかった夏季の河川・海岸における土砂動態と地形変化の実態を解明することがポイントとなる。そのために役立つ波浪・流れ・砂の移動と河川・海岸の地形変化を解析できる国際的な評価の高いモデルを幾つか比較・検討し、対象海岸の現象究明に適したモデルを選定し、数値解析により初期的な検討を進めた。研究計画の中で主要な柱となる、対象海岸・河川の広域的な地形変化の理解を深めるため、風、波浪、潮位と海岸・河口地形などのデータを様々な情報源から収集し、整理・分析を行った。その結果から、土砂供給源となる河川付近と離れた領域での自然的・人為的な要因による海岸・河川地形の応答の違いなどを明らかにした。さらに、汀線変動については、拡散型の方程式と観測データに基づいた逆解析手法を適用し、季節的な汀線変動の基本特性を明確に捉えるとともに、逆解析手法の応用による汀線予測の可能性について初期的な検討を行った。これらの研究結果の一部を、イギリスの第12回若手海岸科学者・技術者会議(YCSEC2016)で発表し、発表賞を受賞するなどの高評価を得た。もう一つの柱になる、海浜地形変動の数値解析モデルを用いた広域土砂動態の理解に向けて、プロセスベースのオープンソースモデルを幾つかテストした。各モデルの適用性を把握するとともに解析技術に習熟した。また、対象海岸での時化や洪水による河口周辺域の短期的な地形変化、および夏季の波浪による季節的な土砂移動と汀線の回復過程などの現象解明に役立つ数値解析を行うため、風、波浪、潮位や海底地形などのデータ処理やテスト計算などの準備も着実に進めた。河川・海岸域における土砂動態と地形変化の総合的理解を深めるため,(1)河川流域の長期的な土砂輸送量の推定,(2)河口周辺における洪水と波浪による地形変動解析,(3)砂浜海岸の中・長期的汀線変動特性と沿岸砂州に関する研究を行った.(1)河川から海岸への土砂流出のポテンシャルを評価するために,ダム堆砂量,河川地形測量+砂利採取記録,河川安定縦断形状理論および河床変動解析の4つの手法で,平年の土砂輸送量の推定を試みた.観測データの有無や欠測等による不確定性やデータの信頼性の問題を考慮して,年間の土砂輸送量の範囲を各手法で見積り,推定範囲が重なる値を求めた.河床材料の粒径分布の記録を利用して粒径集団別土砂輸送量を求めて,河口周辺海岸の砂と同程度の粒径の流出砂量を推定した.(2)河口から海岸へ流出した土砂の輸送先や堆積分布特性を把握するために,河口周辺の波・流れによる水の流動,土砂の輸送及び地形変化に関する数値解析を行った.測量データを基に作成した詳細地形を用いて,河口の水位,洪水によって形成された河口テラスの大きさや形状などの再現計算を行い,数値解析モデルの妥当性を検証した.

洪水規模と河口テラスの発達の関係やテラスの侵食や砂州形成に与える波浪の影響について考察した.(3)上記の河川が主な土砂供給源である砂浜海岸を対象に,海岸管理者の測量データ等に基づいて統計的解析を行い,汀線の季節数十年の変動特性を調べた.汀線位置の変化は,様々な時間・空間スケールの変動成分が含まれていることがEOF解析などから分かった.季節変動成分,20年以上の長期トレンド成分及び沿岸砂州の周期的沖向き移動に連動した成分の汀線の振幅や空間変化を評価した.また,同海岸に形成される複数列の沿岸砂州の周期的変動パターンのモデル化を行った.研究計画の主要課題である(A)河川から海岸への供給土砂量の評価,(B)河口周辺域における短期的な地形変化と土砂収支,(C)海岸の広域的地形変化の理解,に関する研究を同時に進めた.(A)研究実績の概要(1)の研究結果から,砂浜海岸の保全に関わる河川から流出する砂の量を数十年以上の河川観測・測量データに基づいて推定した.流出土砂量を4つの手法を用いて解析し,年間平均の土砂量推定の精度向上を図った.この結果は,最終年度に実施する(D)河口から海岸への土砂供給と地形応答に関する数値解析や土砂収支の分析に役立つ.(B)(2)の研究結果から,洪水によって河口周辺海岸へ短期的に急激に流出した土砂の供給先や侵食・堆積量,その後の波浪に対する海浜地形の応答特性をプロセスベースの数値解析モデルで検討した.観測データとの比較・検証を行い,洪水や波浪による短期的な河口周辺域の地形変動過程の再現に役立つことが分かり,最終年度の課題(D)に適用可能な解析手法を確保した.(C)(3)の研究結果から,広域流砂系の下流端部に位置する砂浜海岸の汀線の中・長期的な変動特性を明らかにした.また,沿岸砂州の周期的な移動パターンを簡単な代数式でモデル化し,最終年度に実施予定の海岸波浪・流れと地形応答の数値解析への利用を検討した.波浪などの外力の変化と汀線の前進・後退の相関関係や汀線の時空間的相関などを調べて,最終年度に実施する海浜断面の測量や漂砂観測調査にも役立つ知見を得た.(A)(C)の研究成果の一部は土木学会の研究発表会でそれぞれ速報を発表した.また論文発表の準備も進めている.河川・海岸域における土砂動態と地形変化の総合的理解をさらに深めるため,(1)河川・海岸域の地形の長期的変化特性と影響外力の推定に関する研究,および(2)砂州海岸における波浪・長周期波の伝播・遡上と汀線変化の関係性に関する研究を行った.(1)広域流砂系内の河川・海岸の管理者による定期測量データ等に基づいて,過去50-60年に渡る河床縦断・海岸岸沖断面の形状や土砂体積の変動実態を調査・分析した.手取川の河床の縦断形状は,主に人為的要因(河床掘削,砂利採取等)と地勢的条件により,河口付近で緩勾配化,中流部で一様な河床低下,上流部で急勾配化した.河床材料の粒度分布も経年変化する傾向を示し,河川から海岸への流出土砂の量的・質的変化が推察された.海岸の土砂体積は沿岸・岸沖の各区域に分けて,外力(波浪,河川流量等)変動との相関関係を分析した.その結果,波エネルギーの沿岸・岸沖成分および洪水流量等の変動性の影響を受ける岸沖・沿岸領域が異なることが分かった.外力要因が卓越する1990年代以降の石川海岸の土砂動態特性の解明に有用な知見が得られた.(2)広域流砂系の末端部に位置する河口から離れた遠浅の砂州海岸を対象に,従来研究や前年度の研究結果で示唆された沿岸砂州と汀線位置の連動性に着目して,海浜への波浪と長周期波の伝播・遡上と海浜地形の関係を数値解析によって調べた.汀線が前進傾向にある夏季の平均波高程度の堆積性波浪に対しては,当該海岸の沿岸砂州は砕波減衰を引き起こさない.砂州配置により堆積性波浪の遡上を促進し,汀線の沖への前進に寄与する可能性があることが分かった.
LIFによる生体免疫系の調節・制御とその病態生理学的意義

ヒト由来癌細胞株20種(腺癌15種、扁平上皮癌5種)およびヒト癌組織25例(大腸癌15例、肝細胞癌10例)について、RNAを抽出しRT-PCR法にてLIFmRNAを測定したところ、ヒト由来癌細胞株20種中13種に、ヒト癌組織25例中11例でLIFmRNAが検出された。LIFを過剰発現しているSEKIをヌードラットに移植すると著明な高脂血症が認められ、しかも末梢血中および骨髄中の好酸球は認められなくなった。マウス由来大腸癌細胞株であるcolon 26をヌードマウスに移植しても、同様に末梢血中および骨髄中の好酸球は認められなかった。そこで、マウスにマンソン住血吸虫を感染させて好酸球を増加させたモデルでcolon 26を移植したところ、このin vivoモデルにおいても末梢血中の好酸球は全く認められなかった。次に、in vitroにおける好酸球の分化・増殖抑制を測定する系を確立し、本測定系を用いてこの物質が分子量1万以上の蛋白であることを示唆する結果が得られた。即ち、マンソン住血吸虫を感染させたマウス脾臓より血球細胞を得て、in vitroでcolon 26やSEKI細胞の培養上清を添加し、ペルオキシダーゼ活性を測定することにより好酸球の分化・増殖抑制作用を検討した結果、その作用は硫安沈澱に残っていた。また、分子量1万以上をカットするフィルターを通すとその活性は1万以上の分画に濃縮されて残っていた。今後は、この物質を精製・同定したいと考えている。癌悪液質は、担癌患者にみられる羸痩を主とした代謝免疫異常状態であり、この代謝・免疫系の異常は癌による産生される生理活性物質により惹起されると考えられる。われわれは、ヌードマウスに移植すると著明な羸痩を来たすSEKI細胞がLIF(leukemia inhibitory factor)を産生することを報告した。今年度はSEKI細胞やcolon26をヌードマウスやヌードラットに移植し、末梢血像、骨髄像、サイトカインmRNAを検討した。その結果、正常では0.5-1%認められる末梢血中の好酸球分画が、SEKIやcolon26を移植したヌードマウスやヌードラットでは全く認められなくなった。さらに、ヌードマウスにschistosoma mansoniを感染させると、10週後には好酸球分画はほぼ10%と有意に上昇したが、colon26をヌードマウス皮下に移植すると、移植後3週間後にはほぼ0%にまで低下していた。同じ時期に非移植群では12%以上にも増加していた。これらの変化がサイトカインの変化により説明出来るか否かを検討するため、SEKIまたはcolon26を移植したヌードマウスおよび対照群ヌードマウスの骨髄、脾、肝、肺、血液を採取し、各々からRNAを抽出した。RNAに逆転写酵素を作用させてcDNAを合成したのち、IL-1,IL-3,IL-5,IL-6,TNFそれぞれに対応するプライマーを用いてPCR(polymerase change reaction)を行い、電気泳動にてそれぞれmRNAを検出した。その結果は、移植群と非移植群との間にはなんら有意の差を認めなかった。展望:SEKIやcolon26が担癌宿主の末梢血好酸球分画を低下させる物質を産生していることが明らかになってきた。今後、本物質の精製・同定を行いたいと考えている。消化器外科領域の癌患者25症例より採血し、RIA法にて血清中のLIFを測定したが、いずれの症例でもLIFは検出されなかった。

しかし、ヒト由来癌細胞株20種(腺癌15種、扁平上皮癌5種)およびヒト癌組織25症例(大腸癌15例、肝細胞癌10例)について、RNAを抽出しRT-PCR法にてLIFmRNAを測定したところ、ヒト由来癌細胞株20種中13種に、またヒト癌組織25例中11例でLIFmRNAが検出された。LIFの産生量については不明であるが、かなり多くの癌細胞でLIF遺伝子が発現していることを本データーは、示している。また、昨年度の研究の進展により、癌悪液質を惹起するヒト癌細胞由来のSEKIやマウス由来の癌細胞colon 26がin vivoにおいて好酸球の分化・増殖を抑制する物質を産生することを明らかにした。今年度はin vitroにおける好酸球の分化・増殖抑制を測定する系を確立し、本測定系を用いてこの物質が分子量1万以上のタンパク質である事を示唆する結果が得られた。即ち、マンソン住血吸虫を感染させたマウス脾臓より血球細胞を得て、in vitroでcolon 26やSEKI細胞の培養上清を添加し、ペルオキシダーゼ活性を測定することにより好酸球の分化・増殖抑制作用を検討した結果、その作用は硫安沈澱に残っていた。また、分子量1万以上をカットするフィルターを通すとその活性は1万以上の分画に濃縮されて残っていた。今後は、この物資を精製・同定したいと考えている。
日本列島における酸性雪の一斉動態調査研究

北海道から本州の山形県,新潟県,富山県にいたる冬期の降積雪試料を採取し,主に酸性雪に関する化学特性の解析を行い,その実態の調査研究を実施した。報告例が少ない降積雪の過酸化水素濃度に関する多くの知見が得られた。より明確な因果関係の把握にはさらなる観測調査が必要であるが,大気汚染物質あるいは積雪の主要イオン濃度,過酸化水素濃度,pH,黄砂,雪氷藻類などの間にはいくつかの相関関係が見られ,融雪水のイオンの選択的溶出も観測された。2007年5月の全国的な光化学スモッグ注意報や継続的な酸性雨の観測から、冬期の日本列島の降雪、積雪がどのような化学的な特性を有しているのか、冬期積雪について日本列島の一斉動態調査が本研究の目的である。1.定点観測:北海道は北見、札幌を中心に、本州では新潟県長岡、十日町、上越、富山を中心に観測を行った。今冬は全国的に、特に本州では寡雪の年で、予定通りの試料採取ができなかった所も多かったが、定点において2月および3月では5のつく日に(約10日毎に)全国の定点で積雪観測と積雪試料の採取を行った。2.移動観測:全国の定点より最大積雪深を示す2月末から3月初めにかけて移動観測を行い、積雪試料の採取を行った。北海道では母子里、苫前-霧立峠、旭岳-東川、北見市常呂町-留辺蘂町。本州では、蔵王山、妙高山、室堂立山で観測と試料採取を行った。3.観測内容:積雪表面および積雪断面観測から積雪試料の採取を行った。現在、これらの大量の試料の生物解析、化学分析を実施中である。4.機器購入:降雪、積雪の化学特性に密接に関係する大気汚染物質のSOxおよびNOx測定器とパーテクルカウンターを2008年12月に購入できた。初年度は長岡で試運転を行った。次の観測冬期に照準を合わせ、積雪観測と連動した購入機器による本格的な観測を行う。現在、試料解析中で多くのデータが明らかになりつつある。初年度での経験をふまえ、次年度の計画を軌道修正しながら実行して行く予定である。研究計画にそって,冬期の日本列島の降雪、積雪がどのような化学的な特性を有しているのか、冬期積雪について下記のような日本列島の一斉動態調査を行った。1.定点観測:北海道は北見、札幌を中心に,本州では新潟県長岡,十日町,上越、富山を中心に観測を行った。今冬は昨年の本州では寡雪の年とは異なって,ほぼ予定通りの試料採取ができた。定点において2月および3月では5のつく日に(約10日毎に)全国の定点で積雪観測と積雪試料の採取を行った。北海道では北見市周辺から中央山脈にかけて,本州では,蔵王山,妙高山,室堂立山で観測と試料採取を行った。現在,これらの大量の試料の生物解析,化学分析を実施中である。現在、試料解析中で多くのデータが明らかになりつつあるが,過酸化水素濃度については,黄砂を示唆するカルシウムイオン濃度と関係のある積雪層,あるいは積雪中のクロロフィル濃度について,興味ある知見を得つつある。これらをふまえ,最終年度の計画に向けて,計画を実行していく予定である。これまでの2冬に引き続き,経験を踏まえて,今冬も日本列島の降雪、積雪がどのような化学的な特性を有しているのか,冬期積雪について下記のような日本列島の一斉動態調査を行った。1.定点観測:北海道は北見,札幌を中心に,本州では新潟県長岡,十日町,上越、富山を中心に観測を行った。今冬の本州では1月末に25年ぶりの大雪となり,2月3月の降雪は少なかった。ほぼ予定通りの試料採取ができた。定点において1月,2月および3月では5のつく日に(約10目毎に)全国の定点で積雪観測と積雪試料の採取を行った。本研究最終年度の今冬は妙高山,立山室堂で観測と試料採取を行った。現在、試料解析中で多くのデータが明らかになりつつあるが,過酸化水素濃度に関して,黄砂を示唆するカルシウムイオン濃度と関係のある積雪層について,あるいは積雪中のクロロフィル濃度について,さらに立山室堂では,過酸化水素とホルムアルデヒドなどについて,興味ある知見を得つつある。最終成果報告にむけて解析整理を遂行していく。
GHz表面弾性波の時間分解イメージング測定と音響カイラリティ制御

本研究の第一の目的は、表面弾性波を活用する材料・デバイスの研究・開発において強力なツールである表面弾性波の時間分解イメージング法において、従来の方法で弱点とされた周波数分解能の不足を解決することである。この問題に対して、我々は測定に用いる繰り返しレーザーパルス列の強度を適切な周波数で変調することで任意周波数音響波成分を励起し、これを時間分解測定する手法を確立・発展させる。また、この手法を用いてフォノニック結晶・メタマテリアルの音響特性を調べる。本研究の第二の目的は、カイラリティを有する音響場とカイラリティを有する構造との相互作用を明らかにすることである。カイラル物質と光との相互作用については広く研究されているが、音響場との相互作用は未開拓の分野である。しかしながら、音響カイラリティはカイラル物質の選択的励起や音響波の単一方向伝播などの新しい応用が見込まれ、その基本的理解は重要である。本年度は前年度より構築している上記の任意周波数時間分解二次元イメージング装置を改良し、測定の効率化を図った。特に、狭周波数帯域の光検出器とヘテロダイン法を組み合わせていた検出部分を見直し、広周波数帯域光検出器の使用によりヘテロダイン法を廃することで、装置の安定性が大幅に向上した。この装置を利用して、ガラス基板上にミクロンサイズのシリカ球を配置した音響メタマテリアルの表面音響波伝播特性を測定し、球の振動モードと表面音響波のモードの結合による特徴的な音響分散関係を実験的に取得した。また2次元フォノニック結晶の分散関係を従来よりも10倍以上の周波数分解能で測定した。さらに高速CMOSカメラを用いて二次元イメージングの高速化の研究を進めた。カイラリティ関連の研究では、カイラルな構造に基づくプリズム構造の音響波伝播特性のシミュレーションを進めた。本研究の第一の目的は任意周波数音響振動成分の励起・検出原理に基づく効率的な測定・解析方法を確立することである。今年度は、任意周波数音響振動の励起検出原理に基づく光学系を改良し、装置の安定性を高めた。本手法では80MHz程度の繰り返し周波数を持つ光パルス列を40MHzまでの周波数で変調し、検出信号中においてこの変調信号に同期した微小な振動成分をロックインアンプを用いて計測する必要がある。前年度まではこの部分に周波数帯域の狭い光検出器を使用し、これを補うために励起・検出双方の光パルス列を変調するヘテロダイン法を用いていたが、これは構成が複雑で、外部からの電磁ノイズ混入に弱いという問題があった。今年度は、安定に動作する広周波数帯域光検出器を用いて、この問題を克服し、測定の効率と信号雑音比が大幅に改善された。また音響メタマテリアルや2次元フォノニック結晶の音響波伝播を改良された装置を用いて測定し、詳細な分散関係を得た。これに関する事項として、カイラルな構造を持つ音響メタマテリアルのシミュレーションについては、特にカイラル構造を基本構造とするメタマテリアルを用いて構成したプリズム構造において、カイラリティによって負屈折現象の発現が大きく変化する現象がシミュレーションで確かめられている。今年度はシミュレーションで用いた試料を実際に作製し、これに関する諸現象を検証する予定であったが、試料の作製に手間取り、計画に若干の遅れが生じている。本年度は前年度に構築した任意周波数音響振動成分励起・検出の原理に基づく光学測定系を改良し、効率と定量性に優れた測定・解析方法を確立する。既に導入した広周波数帯域光検出器による測定系をもとに、制御プログラムを見直し、測定の自動化を図る。また前年度に構築を開始した高速CMOSカメラを用いた二次元イメージング装置を完成させ、測定時間の短縮を図る。また、シミュレーションに基づいて設計したカイラルフォノニックメタマテリアル等の試料を実際に製作し、上記装置による時間分解イメージングによりその特異な音響伝播特性を検証・解明する。本年度は上述の任意周波数音響振動成分の励起・検出原理に基づく光学測定系を、既存の時間分解二次元イメージング装置を改良することで構築した。さらに、2次元空間位相変調機とコンピュータ生成ホログラムを用いてポンプ光の空間照射パターンにカイラリティを持たせ、これと先述の任意周波数成分励起検出技術を組み合わせることにより、円盤状構造において右回りまたは左回りのウィスパリングギャラリー音響モードを選択的に励起観測することに成功した[S. Mezil, et al., APL 111 144103 (2017)]。また新たに購入した高速CMOSカメラを用いて二次元イメージングの高速化の研究に着手した。

カイラリティ逝去に関連しては、またカイラルな単位構造からなる2次元フォノニック結晶における音響波伝播のシミュレーションを行い、カイラリティに起因すると見られる特異な音響波伝播を見出した。本研究の第一の目的は任意周波数音響振動成分の励起・検出原理に基づく効率的な測定・解析方法を確立することである。今年度は、この任意周波数音響振動の励起検出原理を実際の光学系に実装し、またこれとコンピュータホログラムを用いたカイラルな空間パターンを持つ励起光照射によって、銅円板構造における右回り、左回り音響ウィスパリングギャラリーモードの選択励起に成功するなど一定の成果が得られた。しかしながらこれらの実験において、測定の安定性に関する若干の問題が明らかになった。本手法では80MHz程度の繰り返し周波数を持つ光パルス列を40MHzまでの周波数で変調し、検出信号中においてこの変調信号に同期した微小な振動成分をロックインアンプを用いて計測する必要がある。このために用いる高速の光検出器は同時に高安定、高感度であることが要求されるが、この部分に変調のための電子回路からの電磁妨害が入り、検出の安定性を悪化させている。また、この方法ではひとつの変調周波数ごとに1セットの時間分解イメージング測定を行わなければならない。現状では1セットの測定に数時間を要するので、多数の変調周波数で測定するためには、測定の高速化が喫緊の課題である。本研究の第二の目的は、カイラリティを有する音響場とカイラリティを有する構造との相互作用を明らかにすることである。これに関する事項として、カイラルな構造を持つ音響メタマテリアルのシミュレーションについては、かなりの進展が見られた。特にカイラル構造を基本構造とするメタマテリアルを用いて構成したプリズム構造では、カイラリティによって負屈折現象の発現が大きく変化する現象がシミュレーションで確かめられた。今年度はシミュレーションで用いた試料を実際に作製し、これに関する諸現象を検証する予定である。この部分については順調に進捗していると考えている。本研究の第一の目的は、表面弾性波を活用する材料・デバイスの研究・開発において強力なツールである表面弾性波の時間分解イメージング法において、従来の方法で弱点とされた周波数分解能の不足を解決することである。この問題に対して、我々は測定に用いる繰り返しレーザーパルス列の強度を適切な周波数で変調することで任意周波数音響波成分を励起し、これを時間分解測定する手法を確立・発展させる。また、この手法を用いてフォノニック結晶・メタマテリアルの音響特性を調べる。カイラル物質と光との相互作用については広く研究されているが、音響場との相互作用は未開拓の分野である。しかしながら、音響カイラリティはカイラル物質の選択的励起や音響波の単一方向伝播などの新しい応用が見込まれ、その基本的理解は重要である。本年度は前年度より構築している上記の任意周波数時間分解二次元イメージング装置を改良し、測定の効率化を図った。
熱輸送をともなうゆらぐ微小系の統計力学

熱緩和および熱輸送をともなう物理現象について、量子系や古典系をつかって幅広く研究を行った。量子系において、離散準位系がフォノン熱浴に接触している時に、系と熱浴との間に成長する強いエンタングルメントがどのように熱輸送に顔を出すかについて研究した。この研究は以前にもオーミック熱浴に対しては近藤状態の熱輸送としてレターの形で報告を行っている。今回は非オーミックな熱浴も含めた一般的な場合を研究した。斯波関係式を使うことにより、低温領域で漸近的に厳密な熱伝導度の表式を導出した。熱輸送に誘起された電子輸送、つまり熱電効果の研究をカオティックキャイティーを介したメゾスコピック電子輸送系において研究した。すでに十分確立されている半古典理論による解析を行い、熱電能のゆらぎの分布を導出することに成功した。また、古典系においては1次元熱輸送現象を研究した。フェルミ・パスタ・ウラム(FPU)モデルに代表される非線形格子系対して、熱伝導度が系の大きさとともに発散するいわゆる異常熱輸送現象に関して研究した。今年度は、平衡系で周期境界条件において、熱流ゆらぎの系のサイズ依存性を理論的に解明した。熱輸送の異常性に起因して、熱流ゆらぎも異常になることを示した。低次元輸送現象では界面成長モデルとして知られているカーダー・パリージ・ザン(KPZ)方程式のダイナミクスが関係していることが知られているが、我々の解析はその性質を使っている。また我々の結果は、数値的にも確認されている。それ以外にも、電荷を帯びた熱輸送を考えたとき、磁場をかけた際に格子が熱流方向と直行方向にゆがむという現象も発見した。これは電子系で知られているネルンスト効果と同じ起源を持つ。現在まで、熱輸送がともなう現象に関して、古典系のみならず量子系においてもさまざまな研究ができている。量子系に関しては、当初目的の範囲外でもあるので、その意味では予定よりも広範囲で研究ができていると言えるであろう。古典系における異常熱輸送に関しては、熱流ゆらぎの研究が完了しており、当初目的としての課題としては、ゆらぐ流体力学方程式にあらわれる輸送係数のミクロな導出が残っていることになる。この課題に関しても論文には至っていないが、研究の進捗は良好である。熱輸送に関連して、熱緩和現象も関連する重要な問題として挙げられる。その問題も一定の結果が出てきており、熱輸送がともなう物理現象の深い理解が得られつつあると言えるであろう。これまで得られている一連の結果は、Physical Review Lettersなど著名な雑誌に掲載されており、一定の評価も得ていることも理由の一つとして挙げられる。今後の研究推進方向性としては以下のようにする。まず古典系のゆらぐ流体力学の導出に関しては、現在すでに進んでいる研究をそのまま推進してできる限り論文に仕上げる方向で進める。それ以外にも、非線形格子系が長距離で相互作用する場合に関しても、これまでの解析がそのまま適用できることが判明したので、解析をする。コンピューターを購入して数値計算をすることで、これまでの理論的な解析を確かめながら多角的に研究する予定である。2017年度の研究実績は主に2つある。1つ目は時間反転対称性が破れた、低次元熱輸送系での熱伝導現象の研究についてである。カーボンナノチューブや高分子錯、またグラフェンなどの低次元物質では、熱伝導係数が系のサイズとともに発散してしまうという、異常熱輸送現象が知られており、理論物理や数理物理また、実験の研究に到るまで幅広い範囲で学際的な研究がなされている。高分子などを考えると一般には電荷を帯びていても良いことから、その効果が現れる熱伝導現象として何があるかを探りたい。我々は、磁場下にある熱伝導現象として特徴的な現象があるかどうかを探った。熱伝導係数の発散の様子は、一般に非線形ばねでモデル化して大規模計算をすることが多い。しかしながら、大規模計算でも発散係数のべきを正確に知ることは極めて困難である。そこで我々は厳密に解けるモデルを提案し、磁場が有る無しでどのように変わるかを探った。その結果、磁場があることによって現れ得る新しい発散係数を発見した。2つ目の実績は、熱力学的不確定性と言われる現象に関する研究である。一般に流れがあるとき、その流れはゆらぎをともなう。そのゆらぎを抑えるにはどれくらいのエントロピーが必要であろうか?確率過程の範囲で、ゆらぎの度合いとエントロピー生成率の間にはトレードオフ関係があるということが数学的に厳密に分かっており、その現象は熱力学的不確定性と呼ばれている。我々は、その現象が、どのようなダイナミクスの範囲で頑強に成立するかを考えた。より一般的にかつ厳密に調べるために、ゆらぎや平均の流れが厳密に調べられる多端子電気伝導系を考えた。その結果、古典的伝導の範囲では時間反転対称性が守られているときは成立するが、磁場が入って時間反転対称性が破られていたり、量子系になると一般に破れ、補正が必要になることがわかった。現在のところ、研究はおおむね順調であると言ってよいと思う。「研究実績の概要」で示した結果はともに、Physical Review Letters誌に掲載されており、国内外ともに評価を得ている。これらの研究に対する、海外からの招待講演なども複数回ある。また、本研究資金をもとに購入した計算機をもとに、熱伝導や熱機関の数値計算なども順調に進んでいる。

当初目標にしていた研究課題は、大枠でいうと「熱輸送現象の特徴づけ」や「小さな系での熱的現象の熱力学特徴の整理」であったので、今年度の研究はこの路線で言うと、極めて順調と言えるであろうと思う。熱緩和および熱輸送をともなう物理現象について、量子系や古典系をつかって幅広く研究を行った。量子系において、離散準位系がフォノン熱浴に接触している時に、系と熱浴との間に成長する強いエンタングルメントがどのように熱輸送に顔を出すかについて研究した。この研究は以前にもオーミック熱浴に対しては近藤状態の熱輸送としてレターの形で報告を行っている。今回は非オーミックな熱浴も含めた一般的な場合を研究した。斯波関係式を使うことにより、低温領域で漸近的に厳密な熱伝導度の表式を導出した。熱輸送に誘起された電子輸送、つまり熱電効果の研究をカオティックキャイティーを介したメゾスコピック電子輸送系において研究した。すでに十分確立されている半古典理論による解析を行い、熱電能のゆらぎの分布を導出することに成功した。また、古典系においては1次元熱輸送現象を研究した。フェルミ・パスタ・ウラム(FPU)モデルに代表される非線形格子系対して、熱伝導度が系の大きさとともに発散するいわゆる異常熱輸送現象に関して研究した。今年度は、平衡系で周期境界条件において、熱流ゆらぎの系のサイズ依存性を理論的に解明した。熱輸送の異常性に起因して、熱流ゆらぎも異常になることを示した。低次元輸送現象では界面成長モデルとして知られているカーダー・パリージ・ザン(KPZ)方程式のダイナミクスが関係していることが知られているが、我々の解析はその性質を使っている。また我々の結果は、数値的にも確認されている。それ以外にも、電荷を帯びた熱輸送を考えたとき、磁場をかけた際に格子が熱流方向と直行方向にゆがむという現象も発見した。これは電子系で知られているネルンスト効果と同じ起源を持つ。現在まで、熱輸送がともなう現象に関して、古典系のみならず量子系においてもさまざまな研究ができている。量子系に関しては、当初目的の範囲外でもあるので、その意味では予定よりも広範囲で研究ができていると言えるであろう。古典系における異常熱輸送に関しては、熱流ゆらぎの研究が完了しており、当初目的としての課題としては、ゆらぐ流体力学方程式にあらわれる輸送係数のミクロな導出が残っていることになる。この課題に関しても論文には至っていないが、研究の進捗は良好である。熱輸送に関連して、熱緩和現象も関連する重要な問題として挙げられる。その問題も一定の結果が出てきており、熱輸送がともなう物理現象の深い理解が得られつつあると言えるであろう。これまで得られている一連の結果は、Physical Review Lettersなど著名な雑誌に掲載されており、一定の評価も得ていることも理由の一つとして挙げられる。「研究実績の概要」で述べた2017年度の研究成果をもとに、その延長線上で今後の研究もおこなっていく。まず、熱伝導現象ついては以下の通りに研究を行っていく。現在、時間反転対称性を破った系では新しい種類の熱伝導係数の発散があることが分かってきた。熱伝導度の発散があるとき、必ずエネルギー拡散にも異常があるはずである。
迅速混合に着目した超臨界水熱ナノ粒子連続合成プロセスの設計基盤の確立

金属酸化物ナノ粒子水熱合成では,迅速な反応を含むため,原料の混合過程が生成粒子の粒子径に影響を与える。したがって,有効なプロセス設計法を確立するには,反応速度の解析に加え,混合状態の定量的な分析が必要である。また,混合の影響を取り除くことで,サイズが小さく分布も狭い粒子を得ることができる。本研究では,流通装置を用いたセリアナノ粒子の水熱合成について,原料混合過程が反応速度・平均粒径に及ぼす影響を検討した。この結果,反応速度と混合速度の比からなる無次元数で反応律速条件(生成粒子径が混合速度に依存しなくなる条件)を特定できることを見出した。本年度はまず流通系反応器を構築し,2.0 mM硝酸セリウム水溶液と精製水を原料として粒子合成条件を亜臨界から超臨界領域で変化させた.精製水はヒーターにより設定温度まで急速昇温され, 1/16 inch用T字形継ぎ手部分で混合される.反応炉を通過後,混合後溶液を冷却器で急冷することで反応を終了させた.なお,系内は背圧弁により30 MPaに設定した.ここで,ポンプによる供給流量をポンプ1 :ポンプ2 = 3.1 : 8.5, 5.6 : 15.4, 8.0 : 22.0 mL/min,反応温度を340, 360, 380°Cとなるように変化させることで,それぞれの条件が生成粒子におよぼす影響を検討した.生成粒子の観察には透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた.また,反応溶液中の未反応イオン濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP)により評価した.反応温度380°Cで合成した粒子の平均粒径は340°Cで合成したものに比べて微小化していた.また,反応温度が高くなると粒径分布は狭くなった.流量を増やした場合も,粒子径が小さくなり分布は狭くなった.ICPを用いて反応溶液中の未反応イオン濃度を測定したところ,多くの条件で反応率は100%近くに到達しており,反応が混合部近傍で急速に完了することが示唆された. Re数による平均粒径・変動係数の変化も確認し,Re数増大とともに平均粒径は小さくなった.また,生成粒子の変動係数は各反応温度においてRe数増大とともに減少傾向にあった.この結果は,混合速度の指標であるRe数と反応速度を支配する反応温度が粒子径,その変動係数を大きく支配することを示している.まず,流通系反応器を用い,流動条件と生成するナノ粒子のサイズの関係を整理した。原料流体の流量の増加と混合部の直径を小さくする,つまり混合を速くするのに伴い生成するナノ粒子サイズが小さくなること確認した。次に,硫酸セリウムと亜臨界・超臨界水を用いて酸化セリウムナノ粒子を合成する反応速度解析を行なった。亜臨界域までの反応速度定数から頻度因子と活性化エネルギーを求め,超臨界領域の反応速度は誘電率の影響を加味した速度定数として推算した。混合速度は流通式反応器の装置因子から直接決定できる流量を混合部の直径で割ったものとした。さらに,反応速度を混合速度で割った無次元数であるダムケラー数を用いて各合成温度に対して粒子サイズと無次元数の関係を整理した。この結果,ダムケラー数が0.1未満の領域で粒子サイズは混合速度に依存しなくなる(反応律速),つまり反応温度だけで粒子径が決まることを見出した。これは流通系の反応装置の流路サイズや操作条件をこの無次元数の領域に入るように設計すれば反応律速条件の粒子サイズで粒子合成ができることを意味している。無次元数を用いて操作条件と生成ナノ粒子サイズの関係を定量的かつ総合的に整理できているため,研究課題は順調に進捗していると考える。昨年度よりも定量的に混合性能を定量的に評価するために,T字型混合器内の流動状態の把握,および混合状態を表す指標k_mixの算出のため,Fluent 16.2 (Ansys Inc.)を用いてCFDシミュレーションを行った。流路の総メッシュ数は200000とした。乱流モデルには,Fluentに用意されている標準k-εモデルを使用した。圧力と速度のカップリングにはSIMPLE法を,離散化スキームには2次精度中心差分を用いた。流体の物性は,30 MPaにおける水の値と仮定した。壁面からの伝熱は考慮せず,流路の外側は断熱条件とした。原料溶液の温度は25°Cとし,混合溶液が所定の反応温度になるよう予熱水の温度を決定した。反応器流路断面における予熱水質量分率の変動係数が10%以下になった地点を混合終了地点とした。反応器入口からのこの地点までの距離をlとし,混合状態を表す指標としてレイノルズ数とk_mix [1/s](= u/l)を計算した(反応流体混合部内の流速をuとする)。反応律速時の真の反応速度k_realとこの混合速度k_mixの比であるダムケラー数Da = k_real/k_mixで昨年度までの実験結果を整理したところ,セリア粒子の合成ではDa < 0.1の範囲では,各反応温度において流速によらず平均粒径は一定となった。したがって,混合が速い,つまりk_mixが大きく,Da < 0.1となる条件を設定することで反応律速条件での粒子合成が可能であることが明らかとなった。

この条件は昨年の混合速度の概算値(流速を流路径で割ったもの)での推算時と同一であり,概算値でも反応律速条件の推定ができることも示された。金属酸化物ナノ粒子水熱合成では,迅速な反応を含むため,原料の混合過程が生成粒子の粒子径に影響を与える。したがって,有効なプロセス設計法を確立するには,反応速度の解析に加え,混合状態の定量的な分析が必要である。また,混合の影響を取り除くことで,サイズが小さく分布も狭い粒子を得ることができる。本研究では,流通装置を用いたセリアナノ粒子の水熱合成について,原料混合過程が反応速度・平均粒径に及ぼす影響を検討した。この結果,反応速度と混合速度の比からなる無次元数で反応律速条件(生成粒子径が混合速度に依存しなくなる条件)を特定できることを見出した。当研究課題の平成26年度の進捗としては,申請書提出当初の計画をおおむね達成できていると考えている。計画のとおりセリア粒子の合成を行い,反応温度上昇・流量・流路サイズといった操作条件と合成粒子のサイズとその分布の関係を整理することができた。前年度は混合速度を操作因子から推算していたが実際の混合速度を定量的に求めていく。このために混合律速かで実験を行ない,粒子サイズとみかけの反応速度(混合速度+反応自体の速度)を求めていく。みかけの速度は混合と反応の直列抵抗の逆数と考え,反応自体の速さは前年度に求めているので,混合速度を差し引きから求めることができる。また混合状態を確認するために数値流体力学シミュレーションを行い,流路サイズや流束と混合速度の関係を定量的に整理していく。プロセス工学2年目は,前年度に引き続き,実験データから定量的な傾向を抽出していく。まず,温度・反応時間を振った実験による反応率と収率のデータから反応速度パラメータを特定する。さらに,成粒子のサイズ・形状と速度論から反応機構を推定する。また,実験データを総括的に整理し,設計因子と生成粒子の性状を定量的に結びつける。整理の方法としては,現段階では,レイノルズ数のような無次元数あるいは乱流混合長のような混合スケールに対して粒子径または変動係数(CV)のプロットを行う。超臨界水熱合成は速い反応であるため流量で粒子径が変わる,つまり混合律速になっていると予想している。混合が十分に速く(反応律速に)なれば粒子径は流動条件に依存しない値になると考えている。この条件がわかれば濃度や温度のみで粒径制御が可能になる。反応律速になる条件の傾向を反応速度論と合わせて定量的に特定していく。これには反応の時定数と混合の時定数の比からなる無次元数(ダムケラー数)が重要な因子になるという仮説を申請段階では立てている。これを実際に検証していく。
新規光学活性チアザインの合成とその特殊機能の開拓

光学活性チアザイン類の合成及び方法論の確立代表者等が蓄積したチアザイン合成法を基に新規チアザインラセミ体、S-(4-メチルフェニル)-又はS-(4-クロロフェニル)-S-フェニル-S-メチルチアザイン(1)、(2)及び、S-(2-ナフチル)-S-(4-ニトロフェニル)-S-ピペリノチアザイン(3)を合成し、方法1)チアザイン類の塩基性を利用し、化合物1-3と光学活性の酸((S)-カンファースルホン酸)より形成されるジアステレオマー塩の再結晶法による光学分割、方法2)アシル化速度論的光学分割アルコール、アミン類の光学分割酵素として知られているリパーゼを用いた化合物1-3の速度論的アシル化光学分割、及び方法3)キラルカラムによる化合物1-3の光学分割を試みた。その結果、方法1では、結晶化に問題があり、方法2では立体障害のためアシル化反応が進行せず、目的を達成できなかったが、方法3のダイセル化学工業(株)製キラルカラムODによる化合物2の光学分割に成功した。光学活性体の絶対配置の決定には、X線構造解析が有力な手法であるが、この方法で得られた光学活性体は、結晶性が悪くそれを決定することができなかった。そこで、結晶性の向上及び化合物の多様化を目的とし、チアザインS≡N結合のN原子の官能基化を試みた。その結果、N-アルキル化のみならず、トシル化、アシル化、ニトロ化に成功し、特にN-アシル化誘導体においては、求核剤と作用させると、脱アシル化反応が進行し対応するチアザインを与えた。この結果は、光学活性チアザイン合成に大いに役立つことが分かった。1、光学活性チアザイン類の合成法について検討した。代表者等が蓄積したチアザイン合成法を基に光学活性スルフィルイミン類からの合成を検討したが、光学活性N-ハロスルフィルイミン類とフッ化物イオンとの反応で生成するフルオロチアザイン類は、硫黄-フッ素結合間に速い開裂-再結合の平衡が存在し、ラセミ化反応が進行することが分かった。代表者等が既に合成しているチアザイン類の中で、S,S-ジフェニル-S-アミノ及びS-アリル-チアザイン類は、酸との反応において、対応する酸塩を与え、更にこれらの酸塩をアルカリ処理することにより対応するチアザイン類に定量的に戻ることが分かっている。そこで、これらの性質を利用し、チアザインのラセミ体を合成し、得られたラセミ体と光学活性の酸(カンファースルホン酸)を用いて光学分割を行い、光学活性チアザイン類の合成を検討する。2、光学活性チアザイン類の不斉脱プロトン化剤としての利用を目的とし、本年度は、高い塩基性を有するチアザインの設計、合成について検討した。代表者等が合成したチアザイン類のS≡N結合のN原子は、対応するスルフィルイミン類よりも高い塩基性を有しているが、このようなチアザイン類を脱プロトン化剤として利用するためには、より高い塩基性が要求される。そこで、共役酸が共鳴安定化するような置換基を選択し高い塩基性を有するチアザインの設計、合成を試みたところ、チアザインの置換基としてスルフィルイミノ基を導入したチアザイン類が、現在まで合成されているチアザイン類に比べ、10^2-10^4倍も高い塩基性を有することが分かった。
環形動物門の初期進化に関する分子系統学的研究

環形動物門を構成する多毛類・貧毛類・ヒル類の系統関係を分子情報に基づいて明らかにする目的で分子系統学的な解析をおこなった。まず研究の目的に最も適した分子種を選ぶために、高次分類群の系統解析によく用いられる18SリボゾームRNA、エロンゲーションファクター1α(EF-1α)、ミトコンドリアDNAのチトクロームオキシダーゼI(COI)の各遺伝子についてその部分配列を決定し、系統解析をおこなった。ブートストラップ確率と動物門の分離の再現性を指標として評価したところEF-1αが、本研究にもっとも適した分子であることが示された。8種の多毛類、2種の貧毛類(フトミミズとイトミミズ各1種)、1種のヒル類、軟体動物門の腹足類2種と斧足類1種、ハオリムシ類1種についてEF-1α遺伝子のほぼ全領域の塩基配列を決定し、既知の筋足動物と脊椎動物のデータを加え、推定されるアミノ酸配列に基づき系統を解析した。その結果、多毛類の種間には大きな変異があるのに対し、貧毛類の中で系統的に離れたフトミミズとイトミミズの間の差は、同じ科に属するフサゴカイとハイゴカイの差より小さく、両者は明確な単系統群を形成した。さらにヒルは貧毛類の姉妹群となり、有帯類(貧毛類+ヒル類)の単系統性が高いブートストラップ確率により支持された。有帯類と多毛類の系統関係については、十分な系統的制度を持つ解答が得られなかったが、ゴカイ科のNeanthes japonicaが他のゴカイより有帯類に近縁である可能性が示唆された。このことと、多毛類が有帯類に比べ遙かに多様である点から本研究の結果は、『貧毛類とヒル類の共通祖先は多毛類の中から分岐してきたもので、多毛類は側系統群である』とするNielsen(1995)の説を支持する。
アンジオテンシノゲンノックアウトマウスを用いた心血管系におけるRAS系の機能解析

アンジオテンシンIIを持たないアンジオテンシノゲンノックアウトマウスを用いて、心筋梗塞を作成しオルメサルタンによるアンジオテンシンII非依存性のAT1受容体抑制が梗塞後左室リモデリング形成に与える影響を検討した。定常状態よりレニン・アンジオテンシン活性が抑制されたノックアウトマウスではオルメサルタンによる左室リモデリング抑制などの心保護効果が減弱することが示された。初めに、提供を受けたマウス10匹の交配を行い、マウス数を実験に必要な数(オスのみで200匹)まで繁殖させた。次に一部は長期予後評価の為にそのまま継続して飼育した上で8週齢に達したマウスから順に体重測定と血圧・心拍数測定を行った。AtgKOマウスは定常状態で血圧60台と低血圧を認めた。これらのマウスにosmotic minipumpを用いてオルメサルタンもしくは生食を4週間投与し同様の計測をおこなった。AtgKOマウスはもともと低血圧であり、オルメサルタンの投与は血圧に影響を与えなかった。一方、野生型マウスにおいては生食群が血圧100台あるのに対しオルメサルタン群は血圧60台と、有意に血圧を低下させた。これはAtgKOマウスがすでにレニン・アンジオテンシン・アルドステロン系(RAS)が十分に抑制されており、定常状態でAT1受容体がほぼ完全に不活化されていることを示唆された。さらにこれらのマウスに心筋梗塞を作成し、心エコー検査により形態学的に観察を続けたところ、生食を投与したAtgKOマウスは野生型マウスと比較して有意に心収縮能の低下が抑制されていた。また、左室内腔の拡大も有意に抑制されていた。一方、オルメサルタンを投与したAtgKOマウスは生食を投与したAtgKOマウスと比較してこれらの心保護的な効果は示さなかった。オルメサルタンを投与した野生型マウスでは心保護的な効果が有意に認められることから、心保護的な効果はRAS活性の抑制に依存しており、定常状態で十分にRAS活性が抑制されたAtgKOマウスではAT1受容体拮抗薬であるオルメサルタンの効果が出現しにくいということが示唆された。本研究ではAngIIを持たないアンジオテンシノゲンノックアウトマウス(AtgKOマウス)を用いて、心筋梗塞および血管障害モデルを作成しinverse agonistのARB(オルメサルタン)によるAngII非依存性のAT1受容体抑制が梗塞後左室リモデリング形成や血管平滑筋増殖に与える影響を明らかにする。またACE-Iを投与しAngII抑制でなくブラジキニン不活化を介したACE-Iの心臓保護効果を明らかにする。8週齢に達したAtgKOマウスは定常状態で血圧60台と低血圧を認めた。これらのマウスにosmotic minipumpを用いてオルメサルタンもしくは生食を4週間投与し同様の計測を行なった。野生型マウスにおいては生食群が血圧100台あるのに対しオルメサルタン群は血圧60台と、有意に血圧を低下させた。しかしAtgKOマウスでは有意な血圧低下は認めなかった。これはAtgKOマウスがすでにレニン・アンジオテンシン系(RAS)が抑制されており、定常状態でAT1受容体がほぼ完全に不活化されていることが示唆された。これらのマウスに心筋梗塞を作成し、心エコー検査により観察を行なうと、生食を投与したAtgKOマウスは野生型マウスと比較して有意に心収縮能の低下が抑制され、左室内腔の拡大も抑制された。AtgKOマウスではオルメサルタン投与群と生食投与群で、この心保護効果に有意差を認めなかった。オルメサルタンを投与した野生型マウスでは有意な心保護効果を認めることから、心保護効果はRAS活性の抑制に依存しており、定常状態で十分にRAS活性が抑制されたAtgKOマウスではAT1受容体拮抗薬であるオルメサルタンの効果が出現しにくいことが示唆された。
用途別土地の有効利用に関する理論的・実証的研究

平成16年度は大まかに以下の2つの研究活動を進めた.一つ目は,平成15年度までに構築したオフィス市場に関する実証モデルの検証を行ったことである.15年までも作業を進めてきたが,オフィス市場に関するデータは質・量ともに住宅市場に関するデータに劣るため,実証データの充実が望まれる.このため,実証データの更新を行い,それによって生じる実証モデルの精度の向上ないし,実証モデルの不具合を解決するため,理論の再検討を行った.二つ目は,住宅用途土地の有効利用に関する研究として,平成15年に構築した密集市街地の経済不効率性を検証する実証モデルの検証を行ったことである.物品費で購入した関連図書は,国内外の文献リビューを進めるために用いられ,応用地域学会における研究発表で得たコメントをもとに,実証モデルの理論の再検証を行った.また,東京都から今春に公表されたデータを用いて,実証データの更新を行い,実証モデルの精度の向上や理論の再検討を行った.また,平成16年度は,研究助成金の最終年度であるため,研究成果を学会等で発表を行った.平成14年度は設備備品費で購入した住宅都市経済学関連図書により,国内・外の既存研究をリビューし,土地の有効利用に関する理論的フレームおよび問題点を整理した.近年,商業系用途地域において,都市再生の観点からも有効利用が叫ばれているが,都心においては混雑などの外部不経済の視点から容積率規制がなされており,土地の有効利用が阻害されていると指摘されている.しかしながら,理論的・実証的な枠組みにおいて,容積率規制の必要性および最適水準が,十分に研究されているとは言い難い状況にある.そこで,平成14年度は,さまざまな社会経済状況を内包したオフィス市場を分析するための実証モデルの構築と,分析のためのデータ収集および加工に当たった.実証モデルは,さまざまな要因を加味するため,オフィス賃貸市場と土地市場,オフィスストック市場を明示的に扱う同次方程式体系で構築した.なお,オフィス市場に関する長期的な時系列データの収集が困難であるため,当初想定したモデルを四半期ベースの分析に耐えるモデルに改良し,モデル改良に伴ったデータの収集および加工を進めた.また,住宅系用途地域に関する分析は,公示地価データに基づくヘドニック分析を中心とした分析を予定しているため,データベースの構築を行い,簡単な実証モデルの構築を進めている.平成15年度は、平成14年度に構築したオフィス市場に関する実証モデルの理論の検証を行った。また、実証データの更新を行い、それによって生じる実証モデルの精度の向上ないし、実証モデルの不具合を解決するため、理論の再検討を行った。謝金の研究補助費は、実証データの蓄積とモデル改良にともなう追加的なデータの収集・加工のために用いた。住宅用途土地の有効利用に関しては、密集市街地による経済不効率性をヘドニック・アプローチで分析するため、設備備品費で購入する住宅都市経済学関連図書により、国内・外の既存研究をリビューし、住宅用途土地の有効利用に関する理論的フレームおよび問題点の整理を行った。文献リビューと平行して、実証分析のためのさまざまな社会経済指標のデータベース構築を進めつつ、実証モデルの構築を行った。収集した実証データによるプレ分析は、応用地域学会の第17回研究発表大会にて報告し有益なコメントを得た。いくつかのコメントをもとに、実証モデルの理論の検証を行った。また、実証データの蓄積とモデル改良にともなう追加的なデータの収集を進めつつ、実証モデルの理論の再検討を行った。平成16年度は大まかに以下の2つの研究活動を進めた.一つ目は,平成15年度までに構築したオフィス市場に関する実証モデルの検証を行ったことである.15年までも作業を進めてきたが,オフィス市場に関するデータは質・量ともに住宅市場に関するデータに劣るため,実証データの充実が望まれる.このため,実証データの更新を行い,それによって生じる実証モデルの精度の向上ないし,実証モデルの不具合を解決するため,理論の再検討を行った.二つ目は,住宅用途土地の有効利用に関する研究として,平成15年に構築した密集市街地の経済不効率性を検証する実証モデルの検証を行ったことである.物品費で購入した関連図書は,国内外の文献リビューを進めるために用いられ,応用地域学会における研究発表で得たコメントをもとに,実証モデルの理論の再検証を行った.また,東京都から今春に公表されたデータを用いて,実証データの更新を行い,実証モデルの精度の向上や理論の再検討を行った.また,平成16年度は,研究助成金の最終年度であるため,研究成果を学会等で発表を行った.