hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
学びを学ぶ小学校プログラミング授業と教材開発

2018年度はScratch、micro:bit、Cricket、LEGO WEDO2.0、Programmable Batteryを教材として、小学校プログラミング教育授業およびワークショップをデザイン、実施した。また授業やワークショップを実施する学校教員、博物館等エデュケーター向け研修をデザイン・実施するとともに、映像教材のプロトタイプ開発を行った。具体的には、神奈川県内小学校での授業実施(2回)、横浜市特別支援教育総合センターと連携して特別支援教室での授業実施(4回)、小学校外(大学教室、博物館、コミュニティセンター)での小学生向けワークショップ(3回)、保護者と子どもを対象としたワークショップ(4回)を実施し、授業およびワークショップについてカリキュラムと児童の学びの観点から評価を試みた。また同年度までの研究成果として、児童の学びに重点を置いた小学校プログラミング教育として、教員が設定するプログラミングに関するスキル習得の学習目標と、児童が個々に設定する学習目標を組み合わせる授業デザイン方法について、授業実践結果を元にまとめ、Scratch@MIT2018(米国:マサチューセッツ工科大学)で発表した。授業、ワークショップカリキュラムの開発とともに、小学校(普通教室、特別支援教室)、社会教育関連施設(博物館、コミュニティセンター)で計13回の実践を行うことで、予定通りカリキュラムの評価を実施することができた。引き続き、授業、ワークショップ実践を通じて、カリキュラムの改善を行う。またカリキュラムと授業・ワークショップで利用可能な資料を集めたウェブサイトを構築し、広く学校教員、博物館等のエデュケーター向けに公開する。H29年度は小学生向けプログラミング教育ツールの調査・検証、プログラミング教育ツールの開発、プログラミング授業デザインの検討の大きく3つに分けて研究を実施した。まず既製の小学生向けプログラミング教育ツールの調査・検証として、Scratch、Cricket、WeDo、Micro:bit等についてツールの特性の検証を小学校での授業やワークショップ実践などを通じて行った。また小学校段階でのプログラミング教育を導入している英国でのプログラミング教育に関連するツールの普及やその活用について調査を行った。また同時に、多くの小学校教員が現存するプログラミング教育ツールを使って授業を実施する際に、使い方の習得の面で困難を覚えることが多い現状を踏まえて、コンピュータを使わずに簡易なプログラミングとものづくりが可能なツール「Programmable Battery」の開発と改良を行い、小学生向けに授業とワークショップの実践を行い、ツールの評価を行った。さらに、H29年度とそれ以前に実施した小学生向けのディジタルものづくり授業について、授業デザインと児童の学びの観点から、児童が作成したプログラムを含む作品や、活動の振り返りとしてまとめたレポートの再検証と授業デザインとの関係について分析を行い、プログラミングに関わるスキルの獲得に留まらず、児童の多様な学びを創出するための授業デザインモデルを考案した。既存の小学生向けプログラミング教育ツールの調査と検証、新しいプログラミング教育ツールの開発を予定通り進めることができた。また、プログラミングスキルの獲得だけでなく、児童の学びの学びに繋げるための授業デザインについて、H29年度とそれ以前の小学校でのプログラミング授業実践の結果を再分析することで、授業構造について検証することができた。小学校教員など第3者が授業実践できるよう、H29年度の研究成果を元に授業者向けに指導案や授業で活用できるビデオ教材等のツールの開発と試験的な提供を行う。また提供結果をもとに、各種ツールの修正を行うとともに、インターネット等を通じてより広く提供するためのウェブサイトの構築等準備を進める。授業、ワークショップで使用する教材および乾電池や工作材料等の材料について、2018年度購入予定分を2019年度に繰り越して購入する(2018年度は2017年度内に購入した教材、材料で実施が可能となったため)。
オージェ電子による微小転移巣の放射免疫療法を目的とする薬剤の体内動態制御法の研究

放射性標識抗腫瘍IgG抗体に細胞膜透過性ペプチド(CPP)を導入すれば、効率よく放射性核種を腫瘍細胞の細胞核に送達でき、オージェ電子による微小転移巣の放射免疫療法を実現できる可能性があると考えられる。しかし、CPP結合抗体の体内動態の詳細は明らかにされていない。そこで本研究では、抗体一分子に対するCPPの結合数に着目しながら、抗体-CPP結合体の挙動を検討した。なお、CPPには、8個のD-arginineが直鎖状に結合したペプチド(R8)を選択した。まず、前年度の検討で、高い非特異的集積を示すことが確認された肝臓について、細胞内分布を検討した。オートラジオグラフィーを用いた検討よって明らかにすることはできなかったが、ホモジネートを作製し、細胞分画した結果、抗体一分子に対し、平均結合数として3.4分子のR8が結合すると、核への移行が促進されてしまう可能性が示された。次に、抗原発現細胞との結合性についてin vitroで検討したところ、平均結合数として0.92分子以上のR8の結合により特異的結合が長時間維持されること、また、3.47分子程度のR8を結合させても非特異的結合はほとんど増加しないことが示された。さらに、担癌マウスでの体内動態を検討したところ、R8が1または2分子結合したものでは、肝臓への非特異的集積が増加することなく、腫瘍への集積が増加することが示された。以上、細胞毒性についての検討は実行できなかったが、一分子あたり1あるいは2分子のR8を結合させたIgG抗体が、好ましい体内動態を示すことを明らかにできた。今後さらに検討を加えることにより、新しい放射免疫療法の実現に近づけるものと考える。1.細胞膜透過性ペプチドとIgG抗体との結合体の調製法の確立抗体一分子あたりに導入する細胞膜透過性ペプチドの数(平均結合分子数)が、その結合体の体内挙動に及ぼす影響を検討することを目的とすることから、様々な平均結合分子数の結合体を調製する必要がある。検討の結果、おおよそ目的とする平均結合分子数の結合体を種々、作製可能であることを確認した。2.体内分布の検討細胞膜透過性ペプチド-IgG結合体をIn・111で標識し、その体内分布を検討した。ペプチドの平均結合分子数の増加に伴い、肝臓への集積の増加とそれに対応する血液からの消失の促進が観察された。肝臓への蓄積傾向をよりよく知るため、肝臓/血液比の経時変化を調べた結果、ペプチドを導入していないIgGと比べ、IgG一分子に対して二分子以上のペプチドを結合させた場合には肝臓への集積が増加するが、1:1のモル比で結合させた場合には同程度となることが示唆された。したがって、肝臓への非特異的な集積を増加させないためには、ペプチドとIgGとが1:1で結合した均一な結合体の作製方法の確立が必要と考えられた。3.肝臓での細胞内放射活性分布と細胞内放射活性の化学形の検討最も高い集積を示した肝臓について、密度勾配遠心法、超遠心法、市販の細胞分画キットを用いて細胞内分布を検討した。また、肝臓ホモジネートと核画分の放射活性を分子箭HPLCで分析した。その結果、平均結合分子数が3程度の結合体ついては、肝臓に移行後、一部が未変化体として核へ移行し、一部は直接あるいはサイトゾルを経由してリソソームヘ移行して代謝を受けた可能性が示された。今後、平均結合分子数が1程度の結合体について同様の検討を行うと共に、オートラジオグラフィにより細胞内分布を検討し、得られた結果を比較することにより、平均結合分子数が細胞内分布に及ぽす影響を明確にできるものと考える。
臍帯血T細胞のアレルギー性サイトカイン産生能獲得に至るシグナル伝達の解析

気管支喘息をはじめとして多くのアレルギー性疾患の発症には、Th_2と呼ばれるヘルパーT細胞亜集団の産生するサイトカインが重要な役割を担っていると考えられる。しかし、未だ抗原に遭遇していないナイーブT細胞はIL-2のみを産生する特殊な細胞であり、これらの細胞がTh_2へと分化するメカニズムはアレルギーの発症病態を考える上で重要である。我々は、1995年にこれまで報告されていたIL-4以外にも、Prostaglandin E2(PGE2)が強力にTh_2への分化を誘導する因子であることを報告した。今年度の研究ではIL-4とPGE2がナイーブT細胞に与えるシグナル伝達機構を比較検討した。1)PGE2とIL-4は互いに相加的に働き、低濃度で強くIFN-γの産生能の獲得を抑制し、その結果各々の薬物単独より強くTh_2へと分化させた。2)これらのIFN-γの産生に対する抑制効果は、mRNAレベルでも互いに相加的に認められた。3)各々の薬物をナイーブT細胞に作用させたときに、PGE2処理では細胞内cAMPが添加直後より12時間後まで上昇したが、IL-4処理やコントロール群では上昇は認められなかった。4)cAMPの競合的阻害剤であるRpcAMPを培養に加えると、PGE2によるIFN-γ産生能獲得抑制は部分的に解除されたが、IL-4によるそれは影響を受けなかった。5)IL-4やPGE2の影響下で分化した各々のT細胞の細胞内cAMPの濃度には差を認めなかった。これらの結果より、IL-4とPGE2は互いに異なるメカニズムで相加的にナイーブT細胞に働き、Th_2細胞への分化を誘導していると考えられた。
日本とアラスカにおけるイコン受容

日本の大主教ニコライ・カサートキン(1836-1912)が育てた日本人イコン画家山下りん(1857-1939)の先駆者のような形で、アレウト・カムチャツカ・クリルの主教インノケンティ(1797-1879)が育てたワシリー・クリューコフ(c. 1805-c. 1880)というアレウト人画家がいる。今回の調査によって、クリューコフとその周辺のアラスカのイコン画家たちはロシアから将来された原画を忠実に模写したことが明らかになった。これは山下りんのイコン制作態度と同じであり、ニコライはイコン制作に関しても先輩のアジアへの正教会伝道師インノケンティのイコン観を受け継いだと考えられる。8世紀ビザンティンに由来する表象観念が、アラスカと日本に同様に伝えられたことになる。前回の科研補助金による2003年の調査とその結果を踏まえて、ロシア領アラスカでの最初の画家であるヴァシリー・クリューコフのイコンの調査を、作品が現存すると考えられるアレウト(アリューシャン)列島のウナラスカ島の昇天大聖堂でおこなった。この聖堂は1826年に成聖されたものであるが、1858年の再建を経て、現在の聖堂は1894年のものである。聖堂には不可欠のイコノスタスの王門に描かれる「受胎告知」と「四福音書記者」の絵が、現在の聖堂には4組ある。聖堂は北にインノケンティ礼拝堂、南にセルギー礼拝堂を備え、さらにインノケンティ礼拝堂のイコノスタスの上部に「受胎告知」と「四福音書記者」のひと組が掲げられている。ヴァシリー・クリューコフは1826年の創建の際にイコンを描いたと考えられ、聖堂中央のイコンは最後の1894年のものとして間違いないであろうが、のこり3組のどれが1826年の聖堂のイコンであろうか。今回の調査で、聖堂中央の「最後の晩餐」とセルギー礼拝堂の「最後の晩餐」のイコンは、日本にも将来され、山下りんも模写しているヘンリク・シエミラツキ(1843-1902)によるモスクワの救世主キリスト聖堂(1883年成聖)のイコンの図柄であることがわかった。しかしセルギー礼拝堂のイコンも一点が1883年以降のものであるからといって、すべてがそうとはいえない。この4組のイコンの様式的比較のためには写真資料が必要であるが、現地では撮影は許可されず、現在アンカレッジの文化財保護協会(U.S. National Park Service and Aleutian/Pribilof Islands Association)に資料写真の複製を依頼中である。またウナラスカの昇天大聖堂のなかで、「В. Крюков」(これがヴァシリー・クリューコフのことであると考えられる)が原画を描き、そのなかの「復活」の原画がシトカのインノケンティの主教館に保存されている『旧新約聖書挿絵集』(シドルスキーがペテルブルグで1889年12月刊行)のうちの6点を発見した。「エルサレム入城」(1877年刊行)、「聖家族」(1888年刊行)、「洗礼」、「最後の晩餐」、「磔刑」、「復活」(4点は1889年12月刊行)である。1877年と1888年の年記のある版画の存在も初めて知ったことであるが、日本で正教会のニコライや聖公会の伝道者たちが利用し、2008年にモスクワで復刻された『子供用聖書(Библиядлядетей)』にも「В.Крюков」との署名のある旧約と新約物語め絵が20点掲載されていることからもわかるように、この絵入り聖書は革命前には世界中でキリスト教の伝道活動に大きな役割を果たしていたのであり、その現物がウナラスカで見つかったことは、シトカに原画があることに加えてこの「В.Крюков」のアラスカとの繋がり、つまりはウナラスカ出身のヴァシリー・クリューコフであることを示すものと考えられる。「В.Крюков」おそらくヴァシリー・クリューコフについてはロシアでは資料もなく忘却されている。それはクリューコフがロシア人とアレウト人との間のクレオールの画家であって、アレウト列島が1867年以降、ロシア領ではなくアメリカ合衆国領となったためと思われる。表象論の淵源であるイコンの受容については、シャーマニズムのアジアにおけるイコン受容について、道教の専門家であるロシア人のマリャーヴィン教授(台北、淡江大学)と研究交換した。

平成22年の3月にウナラスカ島の昇天聖堂のイコンの調査を実施しだ際、昇天聖堂にあることを発見したV.クリューコフとのサインのある聖書挿絵(シドルスキー出版)6点の写真資料を、アンカレッジの文化財保護協会(U.S.National Park Service and Aleutian/Pribilof Islands Association)より入手し、詳細な調査をおこなった。それとともに表象観念を裏付ける宗教的根拠を欠くアラスカにおけるイコンの受容について、同じく表象視念を文化のなかに欠き、しかも表象観念をキリスト教とともに、明治開園あるいは16世紀の安土桃山時代より学習しているわが国との比較を常に念頭に置いて考察した。解明のきっかけとなったのは、明恵上人(1173-1232)のテキストの発見で、フランスの仏教学者ベルナルド・フォール氏の著作(Bernard Faure, Visions of Power : Imagining Medieval Japanese Buddhism, Princeton, 1996,p.256)に引用されていたものであるが、引用の文脈は異なっている。つまり「木に刻み絵に書きたるを生身と思えば、やがて生身にて有るなり」(「梅尾明恵上人遺訓」)。これは夢窓国師(1275-1351)の「山水には得失なし。得失は人の心にあり」(「夢中問答集』)のテキストとも通じるものである。これは生動性を与えるのは意識であるとする唯識論であり、その後、中国の玄奘(620-664)漢訳した「十一面神呪心経』のテキストへの慧沼(648-714)の註釈「十一面神呪心経義疏』に「木はこれ心無し、何の故にか声を出すや。...行人の心の誠なること、...行人の誓願の強盛なること、...菩薩の誓願の重いこと」とのテキストがあることを知った。このテキストは仏像研究者には周知のものであるが、仏像を生きているものとする根拠、すなわち仏を表象する「もの」ではなく、仏それ自身とする根拠がここに示されている。一方、アラスカにおける表象論については、フランスの探検家アルフォンス・ピナール(1852-1911)がコディアク島で収集しブーローニュ・シュル・メール城郭博物館所蔵のアルティイク人(Alutiiq)あるいはスグピアク人(Sugpiaq)の仮面がコディアク島で展示された。アラスカの仮面は本来は儀式の後、破壊されて残らない(Two Journeys, Kodiak, p.48)のであるが、フランスに渡ることによって現在まで残されているのである。そのGiinaquqと呼ばれる仮面の意味は、「顔のようであるが、本当の顔ではない」との意味とのことである(Giinaquq : Like a Face : Sugpiaq Masks of the Kodiak Archipelago, Fairbanks, 2009, p.1)。仮面がそのような意味で扱われてきたのなら、ムサリマスが言うような(Mousalimas.From Mask to Icon, 2003)アラスカにおける仮面からイコンへの転換は容易であったろう。しかしそのような表象としての仮面の位置付けを支持する論理的根拠のないところでは表象論は脆弱なままである。その実態を考究せねばならない。今年度は、シトカの聖マイケル大聖堂の南礼拝堂である聖インノケンティ礼拝堂のイコノスタスに残るイコンの調査を行った。昨年度のウナラスカの復活大聖堂における調査に続いて、アレウト人の最初の近代画家と考えられるワシリー・クリューコフのイコンの様式研究のためである。シトカの聖インノケンティ礼拝堂のイコノスタスには、王門に『受胎告知』一対があり、その図柄はシトカの主教館礼拝堂、ウナラスカの聖インノケンティ礼拝堂、エクルトナの聖ニコライ聖堂(旧)と同じであり、これで総計4組の受胎告知が見つかったことになる。
中心市街地再生のための最適な用途混合に関する研究

ニューヨークと東京の土地利用図において1)住居用途、2)商業・業務用途、3)住商混在用途、の三つの建物用途に着目した結果、SoHo地区と原宿・表参道地区において各用途が比較的均等に存在していた。次に空間的自己相関分析を行った結果、SoHo地区では広く面的にフラット状に各用途が混合しているのに対し、原宿・表参道地区は大通りでは商業・業務用途のクラスター型を示し、街区の内部では各用途が混合していた。これにより、SoHo地区ではテナント業種もフラットに分布していることが期待されたが、テナント分布のホットスポット分析では、SoHo地区においてもハイエンドのテナント業種で業種ごとのクラスターが存在し、一方、カフェや小さなスーパーなどは分散していることが判明した。本研究は中心市街地再生に関する先進事例において、土地(建物)利用図を用いて用途の混合性に着目した比較研究を行い、衰退する都市空間を再生する鍵として、どのような用途混合の状態を目指すことが有効であるのか、という点について考察を与えるものである。H22年度はまず、ニューヨークと東京の用途混合の実態を把握するために、両都市における基礎的な比較分析を行った。ここでは、1)住居用途、2)商業・業務用途、およびこれらが混在した3)住商混在用途、の三つの建物用途に着目し、これら用途の分布の実態を俯瞰的に把握するため、各用途の分布の可視化と基礎的な定量評価を行った。中でも、分布におけるニューヨークSOHO地区の特異性を見出すことができた。今後、用途混合の実態をより広く理解するために、この基礎的分析を他都市へと展開する。また、H22年度には上記展開を念頭におき、コペンハーゲン、ベルリン、シドニー、メルボルン四都市を訪問し、1)ゾーニング図、土地(建物)利用図についての文献収集、2)建物用途の実地調査を行った。1)については官公庁などへ出向き、当該計画に関する報告書などを購入した。2)に際しては1km四方程度の領域において現地調査を行い、写真撮影による記録を行った。現地調査により、各都市における用途混合をにらんだ計画の進捗状況、有効性、温度差を把握し、また土地(建物)利用図等へのアクセシビリティを確認できた。各都市における建物用途図の作成状況、公開にはばらつきがある。その中で、メルボルンでは土地(建物)利用図そのものは入手できなかったものの、いくつかの刊行資料を組み合わせることにより分析用の土地(建物)利用図を作成できる状態になった。既に手元にあるバルセロナ22@地区の資料と合わせて、二つの用途混合先進都市の分析素材を入手したことは、主要先進事例における定量的な比較を行う本研究において特に意義がある。本研究は衰退する都市空間を再生する鍵として、用途の混合性に着目した比較研究を行い、どのような用途混合の状態を目指すことが有効であるのか、という点について考察を与える。H23年度はまず、前年度に概観したニューヨークと東京から、SoHo地区と原宿・表参道地区に焦点を絞り、建物用途を住居用途と非住居用途に大別した場合の両地区における用途分布の差異を空間的自己相関分析により指摘した。ここでは、これら2用途の分布がクラスター化(凝集化)しているか、あるいはランダムであるかを可視化した。今後、SoHoのような用途混合パターンを描く場合、現状のパターンの統計情報などからシミュレーションのルールを作成することにるが、その際、クラスター化している領域とその他の領域とのあいだで生成ルールに差を設ける、といった処理が必要となる。ここで得られた領域間の空間分布の差異はこうしたルールの作成をサポートする。また、用途混合の実態、効用性を広く理解するために、ジャーナリスティックな基礎的調査を他都市へと展開している。H23年度には、サンパウロ、クリチバ、ブラジリア、リオ・デ・ジャネイロのブラジル四都市を訪問し、実地調査を行った。ロシーニャというファベイラでは、10万人規模のインフォーマル都市がリオ・デ・ジャネイロの中にコンパクトに共存している様子を見た。同ファベイラは優れた用途混合事例であった。また、ブラジリアとクリチバでは完全に計画されたゾーニングを見た。ゾーニングは用途混合のカウンターアプローチであるため、ゾーニングの実態を理解することは、用途混合の実態を相対的に理解することにつながると考える。これらの都市における調査は、用途が混在しているということがどのように生活のパフォーマンスに関係するか、という点から本研究の論拠となることを期待している。本研究は建物用途の混合性に着目した比較研究を行い、どのような用途混合の状態を目指すことが有効であるのか、という点について考察を与えるものである。H23年度にニューヨークのSoHo地区の建物用途を住居用途と非住居用途に大別した場合、両者が比較的フラットに混ざり合っていることを空間的自己相関分析により確認した。

これを受けて、H24年度はSoHo地区におけるテナントの分布傾向に着目し、テナントの分布も同様な傾向を持つのかを見た。地区内の地上レベル(1階)におけるテナント業種の悉皆的な調査を行い、テナント分布図にホットスポット分析を行うと、「洋服、靴の店」、「レストラン等」、「インテリア用品店」は明確なクラスターの形成が見られ、かつ、クラスターは互いに大きく重なりあうことなく、近接しながら棲み分けがなされていた。面的に定住層が広がっていることから、フラットなテナントの分布が期待されたが、実際にはクラスター形成が見られる。一方で、ボディケア店や画廊、カフェ等や小スーパーの分布は比較的フラットな分布が見られる。SoHoのような用途混合パターンを描きたい場合、業種ごとの分布傾向の違いについても考慮に入れる必要がある。また、H24年度はトロントの用途混合の実態を調査した。トロントには用途混合地域という、初めから用途の混合を念頭においた地区が存在する。トロントの用途混合は、SoHo地区のように異種用途の小さな建物が自然発生的に混ざり合ったものではなく、ゾーニングに従った都市構造に合わせて計画的に、そして大規模に、病院と集合住宅を近接させたり、商業施設と集合住宅を近接させたりさせるものであることを把握した。ゾーニングと協調した計画的な用途混合を目指したアプローチとなっており、各都市における用途混合というキーワードへの認識の多様性を示す知見が得られた。研究の目的に記した通り、本研究のプロセスは(1)基礎資料収集、(2)現地調査、(3)同一の凡例を用いた土地利用図の作成、(4)分析、である。(2)については順調に遂行しているが、各都市において土地利用図の収集状況が異なる。東京、NYにおいては、(1)(4)まで順調に進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究での分析過程での特色は1)可逆性のある分析、2)街路性に重点をおいた分析とすること、である。今後は土地利用図データが収集できている都市に絞って、都市の用途混合の似姿をシミュレーションにより描く。H24年度は、すでに定量分析の進んでいるNYのSoHoを対象として、分析結果をもとに白地図に土地利用図を描く。
女性技術者のキャリア継続・再構築に関する研究―工学系女子学生のキャリア教育確立―

本研究では、42名の離職・再就職者及び5名の女性技術者調査から、キャリアの継続・再構築、離職者のキャリア再構築の障壁など、キャリア形成の可能性を明らかにした。また、全国高専のキャリア教育に関して調査を実施し、ジェンダーの視点から高専キャリア教育への提言を行った。1「高専卒女性技術者キャリア冊子集」(A4版31ページ)を作成し、発行した。冊子集は、全国の高専の進路指導、キャリア教育に活用していただくために、全国の高専校長・進路指導担当者へ送付した。冊子のコンセプトと内容は、以下のとおりである。(1)高専女子学生を焦点に、冊子の装丁を工夫、内容はわかりやすく構成、作成(2)女性技術者8名を選出し、1名につき34ページを掲載(3)女子学生のロールモデルとなり得るよう、少し先の将来がイメージできる30代40代の女性技術者で、特に家庭との両立生活を成功している技術者を中心に選出(4)多様な業界、職種を選出(建築業:建築設計事務所経営者、電子系サービス業:開発、海運業:工務監督、外資系IT業:SE、情報通信業:SE、課長、放送業:技術、外資系化学製造業:開発、シニアマネージャ、電機系製造業:SE)(5)各業界での業務内容、職場の説明に関しては写真を多用して学生にイメージしやすいよう見やすく紹介(6)それぞれのキャリア形成に関して、一人一人のテーマを決めた内容を構成(7)「私の1日」のコーナーを設け、1日の具体的な仕事のスタイルを明示(8)学生へのメッセージのコーナーを設け、学生時代に何をしたらいいのか、どのような視点をもって欲しいのか、技術者として重要なことは何か、等を掲載2全国高専のキャリア教育及び進路指導の調査(特に女子学生に特化した取り組み)を実施し、高専における現状とともに、先進的取り組み事例等の情報を蓄積した。1.高専女子卒業生の技術職離職者及び転職者に対する郵送調査を実施し、25名の有効回答数を得た。主な調査内容は、離職回数、離職理由、再就職への希望有無、再就職活動、再就職活動の障壁、高専のサポートへの期待、メンター希望の有無等である。2.「高専卒女性技術者キャリア冊子vol.2」(A4版33ページ)を作成し発行した。掲載者は8名である。(函館高専物質工学科卒/化学系製造業:分析、群馬高専環境工学専攻卒/電子系製造業:開発、沼津高専物質工学科卒/電子系製造業:開発、和歌山高専電気工学科卒/電力企業:運営、大島商船高専商船学科卒/観光業:船長、香川(旧高松)高専建築環境工学科卒/市役所:土木主任技師、北九州高専電気工学科卒/ソフト開発事務所経営:開発、有明高専機械工学科卒/自動車企業:開発)。冊子は、全国の高専女子学生に対する進路指導、キャリア教育に活用してもらうために、全国の高専校長・進路指導担当者へ送付した。3.全国高専のキャリア教育及び進路指導の調査(特に女子学生に特化した取り組み)を実施し、高専における現状とともに、先進的取り組み事例等の情報を蓄積した。4.地元企業との就職面談会や、高専女子フォーラム等の機会を活用し、企業の人事・採用担当者へ女性技術者の採用及び雇用に関して広く情報収集を行い、女性技術者活用状況を調査した。1.高専女子卒業生の技術職者、技術職離職予定者に対するヒアリング調査、郵送調査を実施した。主な調査内容はキャリア継続状況、職場の子育て支援制度、仕事と家庭との両立の工夫、離職理由、再就職の障壁等である。2.「高専卒女性技術者キャリア冊子vol.3」(A4版22ページ)を作成し発行した。掲載者は6名。(神戸高専機械工学科卒/機械系製造業:設計管理、長野高専電気電子工学科卒/電子系製造業、福島高専物質工学科卒/化学系製造業:分析チームリーダー、福井高専電子情報工学科卒/機械系製造業:開発、木更津高専情報工学科卒/電子系製造業:開発推進、阿南高専建設システム工学科卒/市役所:設計・現場監督)。「女性技術者のキャリア継続・再構築に関する調査研究報告書」(A4版38ページ)を作成し発行した。(I離職、1回答者の概要、2技術職、3再就職、II女子学生へのキャリア教育、1キャリア教育とは何か、2高専のキャリア教育、3キャリア教育実践、4キャリア教育におけるロールモデルの重要性)。研究報告書、冊子は、高専女子学生に対する進路指導、キャリア教育に活用してもらうために、全国の高専校長・進路指導担当者、高専関係者へ送付した。研究計画では、離職調査、キャリア冊子作成、高専キャリア教育状況調査、企業の女性技術者活用状況調査を実施予定であった。

全て計画通り遂行中であるが、離職調査における回答数25名は期待していた数よりも少なかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度の高専女子卒業生離職調査における回答数25名は期待していた数よりも少なかった。そのため、研究分担者及び研究協力者が所属する高専(釧路・八戸・大阪府立・津山・徳山・佐世保高専)の女子卒業生に、来年度、改めて離職調査を実施することとした。
RPT2の細胞自律的機能の解明によるフォトトロピン信号発信機構の統一的理解

光屈性、葉の展開、葉緑体運動など様々な光応答の青色光受容体であるフォトトロピンの相互作用因子RPT2は、組織・器官レベルの応答である光屈性と葉の展開だけでなく、細胞自律的な光応答である葉緑体運動の制御にも関わる。そのため、フォトトロピンによる信号伝達の初発過程は、RPT2を介した未知の細胞自律的機構によって統一的に説明できると考えられる。そこで本研究では、RPT2を介したフォトトロピンシグナル発信の本質を解明するため、RPT2およびそのホモログNCH1の機能解析を徹底的に行う。さらに、遺伝子機能解析の容易なゼニゴケを利用し、陸上植物に共通するフォトトロピンシグナル発信の本質解明の迅速化を図る。
臨床応用をめざしたブタ肝臓移植に関する研究

本年度の研究課題のうち1)保存肝にviabilityの指票の検討と2)移植肝の拒否反応の判定ならびに治療法に関しての検討は移植手技の完成後に始めて可能であると考えられるが,昭和61年5月までの42回のミニブタ肝移植実験での術死(24時間以内の死亡)が20匹と半数近くに達したことを考慮して移植手技の改良および移植時のRecipientの生理学的解析に主眼をおいた.その1つは同所性肝移植時には避けられない門脈幹および下大静脈の遮断時のRecipientの血行動態に関して,腹部大動脈遮断の効果を中心に検討することであり他の1つは従来の静脈バイパス法にカフ吻合法(この組合せは筆者の知る限り今まで行なわれたことがない)を併施することによる無肝期の短縮効果の有無を知ることであった.前者については,門脈と,または,下大静脈をそれぞれ5分間遮断する場合,腹部大動脈の遮断の併施によって非遮断部での動脈圧の低下および,心拍出量の減少が有意に防止されることが判った.カフ吻合法の採用によって安定した血管吻合に基づいて,大動脈遮断のRecipientの術後経過に対する影響を動脈遮断をしない門脈.下大静脈バイパス法と比較すると,手術死亡率は前者で約30%,後者でも30%と大差はないが,術中の酸血症の程度や第一病日でのLDH,GOT等の肝機能検査の異常および第2ー4病日でのフイブリノーゲンの上昇に表される血液凝固系への影響は,大動脈遮断ではみられた.これらのことから,術後早期における静脈バイパスの効果は明らかであるが,長期生存例では生存日数において両者に差はないと思われた.なお,カフを留置したまの長期生存例(およそ30日以上)では合成樹脂で作られたカフ部分の血管に肉芽様の肥厚が出現し吻合口の狭窄が認められた.この問題に対して,私共は,血流再開後にこのカフを除去する方法を考案し,新しいシリーズには採用している.1050kgのオーミニブタを用い40回の全肝移植実験を行った。我々が既に開発した大動脈遮断法とTemporary Cuff Methodを用いた全肝移植術式と従来の体外静脈バイパス法を用いた術式の比較を行ったところ、大動脈遮断とTemporary Cuff Methalを用いた術式では、従来のバイパス法と縫合による血管吻合による肝移植術式より良好な生存率が得られ、バイパス法とTemporary Cuff Methodを用いた術式とでは、ほぼ同程度の生存率が得られた。また、胆道再建については、総管端々吻合のみの場合と、総胆管端々吻合にTチューブを留置した場合の両者の比較を行ったが、Tチューブを留置することにより、吻合部の狭窄、縫合不全は減少したが、bile sludgeの発生や胆道感染に関しては差がみられなかった。長期生存例の死因として、最も問題となったのは胆道合併症であった。最長生存例は、現在10ヵ月間生存中で、肝移植時の体重30kgであったものが現在は80kg前後と良好な発育を示している。移植手術中の生理学的モニターについては、未だ結論を出すのに充分なデータが得られていない。しかし、肝血流量に関しては、ドナー手術において、手術開始時に比し肝摘出前に門脈血流量がかなり減少する傾向がみられる。また、レシピエント手術においては、生理学的パラメータが激変し、また、各回の実験間のばらつきが大きく、レシピエント手術における全身管理の難しさを示唆している。移植肝の血流再開後に心拍出量がかなり低下するが、これと平行して門脈、肝動脈血流量もかなり低下する傾向がみられた。保存中の移植肝の潅流液の解析については、高速液体クロマトグラフィーの導入が予定より大きく遅れたこと等の原因により、まだ、報告に値する十分な資料は得られていない。同所性全肝移植におけるレシピエント手術に関し、無肝期に体外静脈バイパスを用いる方法と大動脈遮断を行う方法を比較したところ24時間生存率に差はなかった。また、門脈と肝下部下大静脈の吻合にカフ法を行った場合と従来の手縫いを行った場合ではカフ法を行ったレシピエントの生存率が良好であった。当初は全て大動脈遮断法でレシピエント手術を行う予定であったが、大動脈遮断法では手術中の全身管理に注意が必要であり、実験的肝移植では諸データが安定すると考え、現在では全て体外静脈バイパスを用いてレシピエント手術を行っている。生存例について検討すると胆道系合併症が最も重要であると考えられた。胆道系合併症としては、吻合部狭窄、bilesludge、胆道感染が頻発した。吻合部狭窄については、Tチューブを3週間留置することで減少したが、bile sludgeに関しては原因が移植肝の保存状態によるものか、拒絶反応が関与したものかの判定も困難で今後の大きな問題と考えられた。また、カフ法は肝移植における静脈吻合には極めて有用であるが、長期的には吻合部の慢性狭窄が必発することが判明した。これに対し、我々は「一時的カフ法」を考案し肝移植における門脈と肝下部下大静脈の吻合に用いたところ極めて有用であった。現在における最長生存例の生存期間は約2年で現在も生存中である。超音波血流量計を用いた血流量測定については諸条件の影響による変動が大きく、データの解析は極めて困難と考えられる。また、サイクロスポリン投与による免疫抑制実験系では、感染が大きな障害となり容易には長期生存例が得られなかった。

さらに、肝の穿刺生検を行うため移植後のブタに麻酔の侵襲のみ負荷しても死亡する例があるなど、データの集績にはさらに次年度の研究が必要と考えられた。本年度の研究課題のうち1)保存肝にviabilityの指票の検討と2)移植肝の拒否反応の判定ならびに治療法に関しての検討は移植手技の完成後に始めて可能であると考えられるが,昭和61年5月までの42回のミニブタ肝移植実験での術死(24時間以内の死亡)が20匹と半数近くに達したことを考慮して移植手技の改良および移植時のRecipientの生理学的解析に主眼をおいた.その1つは同所性肝移植時には避けられない門脈幹および下大静脈の遮断時のRecipientの血行動態に関して,腹部大動脈遮断の効果を中心に検討することであり他の1つは従来の静脈バイパス法にカフ吻合法(この組合せは筆者の知る限り今まで行なわれたことがない)を併施することによる無肝期の短縮効果の有無を知ることであった.前者については,門脈と,または,下大静脈をそれぞれ5分間遮断する場合,腹部大動脈の遮断の併施によって非遮断部での動脈圧の低下および,心拍出量の減少が有意に防止されることが判った.カフ吻合法の採用によって安定した血管吻合に基づいて,大動脈遮断のRecipientの術後経過に対する影響を動脈遮断をしない門脈.下大静脈バイパス法と比較すると,手術死亡率は前者で約30%,後者でも30%と大差はないが,術中の酸血症の程度や第一病日でのLDH,GOT等の肝機能検査の異常および第2ー4病日でのフイブリノーゲンの上昇に表される血液凝固系への影響は,大動脈遮断ではみられた.これらのことから,術後早期における静脈バイパスの効果は明らかであるが,長期生存例では生存日数において両者に差はないと思われた.なお,カフを留置したまの長期生存例(およそ30日以上)では合成樹脂で作られたカフ部分の血管に肉芽様の肥厚が出現し吻合口の狭窄が認められた.この問題に対して,私共は,血流再開後にこのカフを除去する方法を考案し,新しいシリーズには採用している.
超ケーラー多様体

リッチ曲率が零となる既約かつnon-symmetricなリーマン多様体のホロノミー群は、SU(n),Sp(m),G_2そしてSpin(7)の四つに分類される。これらは、多様体上の特殊な幾何構造(Calibrations)に対応しており、それぞれ、Calabi-Yau構造、超ケーラー構造、G_2,Spin(7)構造を与えている。これら、四つの幾何には共通の特徴がいくつか観察されており、これは偶然ではなく、より深い理由が何か隠されていると思われる。筆者は超ケーラー多様体の研究から自然にこれら四つの幾何が統一的に捉えられることに気づき、研究を進めた。主な研究成果は次の通りである。(1)四つの幾何の変形理論を特殊な微分形式の変形理論として捉え、その変形がSmoothになる理由を明解にした。この変形の障害類が完全型式となっており、この障害が消えることがcohomology群を使った議論により示される。この変形理論は既存の小平-Spencer理論の自然な拡張となっている。(2)更にこの幾何構造のmoduli空間の構成をおこなった。これもまた、特殊な微分形式のmoduli空間として捉えられるため、moduli空間のHausdorff性、そして局所トレリ型定理の成立が自然な形で示される。(3)(1),(2)で展開された新しい変形理論の応用として、Calabi-Yau構造とSpecial lagrangian部分多様体のペアのmoduliの構成を行い、その幾何的な性質を調べた。これはRoansky-Wittenにより提唱された、新たな3次元多様体の不変量で、超ケーラー多様体から構成されるものである。従来、コンパクトな超ケーラー多様体にたいしてしか、定式化されていなかったこの不変量を筆者はある種のノンコンパクトな超ケーラー多様体に拡張することを試みた。特に、対数的超ケーラー多様体というクラスを導入し、対数的超ケーラー多様体にたしては、Rozanskay-Witten不変量が構成可能であることを示し、これを論文"Rozansky-Witten invariants of log hyper Kahlermanifolds"にまとまた。(2)G_2多様体、Spin(7)多様体のミラー対称性リッチ曲率が零になるリーマン多様体としては、超ケーラー多様体以外にもG_2多様体、Spin(7)多様体などがある。これは、それぞれ、ホロノミー群がリー群G_2,Spin(7)となる実7、8次元リーマン多様体である。筆者は、これらと超ケーラー多様体との類似点に関心をもちつつ、研究を進めている。例えば、G_2多様体の場合、associativeおよびCoassociativeと呼ばれる興味ある部分多様体があるが、この部分多様体のモジュライ空間から、また新たなG_2多様体が構成されることなどを示した。これは、カラビ-ヤオ多様体のミラー対称性として、数理物理、代数幾何、複素幾何など様々な分野で研究されているものがG_2多様体でも成立していることを示していてとても興味深い。Rozansky-Witten不変量、これはRozansky-Wittenにより、提唱された新たな3次元多様体の不変量で、超ケーラー多様体にたいして構成される。Kapranov-Kontsevichにより、compactな超ケーラー多様体に対しては数学的に厳密に構成されていた。筆者はこの不変量をある種のnon-compactな超ケーラー多様体(対数的な超ケーラー多様体)にたいして拡張した。更に研究を進め、対数的なシンプレクテック多様体というクラスを導入し、このクラスにたいして、Rozansky-Witten不変量が構成可能であることを示した。これにより、計量とは無関係にこの不変量を計算できる可能性が広がった。また、Rozansky-Wittenはモノポールのモジュライ空間にたいして、この不変量が構成できることを予想しているが、モノポールのモジュライ空間は上記の対数的なシンプレクテック多様体であることが示すことができた。

更に、具体的にこの不変量を計算していくことを現在試みている。その他に、対数的なシンプレクテック多様体の例をいくつか構成した。例えば、ある種のヒルベルトスキームやモノポールのモジュライ空間の変形したものが対数的なシンプレクテック多様体であることを示すことができた。リッチ曲率が零となる既約かつnon-symmetricなリーマン多様体のホロノミー群は、SU(n), Sp(m), G_2そしてSpin(7)の四つに分類される。これらは、多様体上の特殊な幾何構造(Calibrations)に対応しており、それぞれ、Calabi-Yau構造、超ケーラー構造、G_2, Spin(7)構造を与えている。これら、四つの幾何には共通の特徴がいくつか観察されており、これは偶然ではなく、より深い理由が何か隠されていると思われる。筆者は、この立場から、これら四つの幾何を統一的に理解することを目標にし、研究を進めた。本年度研究実績は次の通りである。(1)四つの幾何の変形理論を特殊な微分形式の変形理論として捉え、その変形がsmoothになる理由を明解にした。これはこの変形の障害類が完全型式となっており、この障害が消えることがcohomology群を使って示される。この変形理論は既存の小平-Spencer理論の自然な拡張となっている。(2)更にこの幾何構造のmoduli空間の構成をおこなった。これもまた、特殊な微分形式のmoduli空間として捉えられるため、moduli空間のHausdorff性、そして局所トレリ型定理の成立が自然な形で示される。(3)(1),(2)で展開された新しい変形理論の応用として、Calabi-Yau構造とSpecial lagrangian部分多様体のペアのmoduliの構成を行い、その幾何的な性質を調べた。
経路積分とその応用

研究代表者一瀬は、これまでに、田村博志との共同研究によって、時空2次元Dirac方程式に対してLipschitz定数1のLipschitz連続な経路達の空間上の可算加法的測度を構成し、基本解及びDirac粒子の遅延・前進Green関数の数学的厳密な経路積分表示を与えた。本研究はそれに続くもので成果は2つの部分からなる。1つは、この測度の台の精密化であり、他の1つは、相対論的スピンなし粒子に対する経路積分である。1.田村博志との共同研究〔Proc.Sherbrooke〕に於て、時空2次元Dirac方程式に対する経路の空間上の測度の台が、任意の有限時間でルベーグ測度零の閉集合をなす時刻を除いて光速度でジグザグする経路達の上に集中していることを証明した。2.(1)論文〔Proc.Japan Acad.及びCMP〕で、電磁場中の相対論的スピンなし粒子のWeyl量子化ハミルトニアンを考え、その虚数時間Schr【o! ̈】dinger方程式の解の数学的厳密な経路積分表示を与えた。この研究には田村博志も加わった。(2)論文〔J.Functional Analysis出版予定〕で、(1)で得られた経路積分表示を用いて非相対論的極限移行の問題を論じた。光速度無限大の極限で、相対論的スピンなし粒子に対する虚数時間Schr【o! ̈】dinger方程式の解が、非相対論的同粒子に対する虚数時間Schr【o! ̈】dinger方程式即ち熱方程式の解-これはFeynman-Kac-It【o!^】公式で与えられるが-に収束することを証明した。これらの成果(1),(2)は、昭和60年8月韓国ソウル開催の「第14回物理学に於ける群論的方法に関する国際コロキウム」及び、昭和61年3月アメリカ合衆国アラバマ州バーミングアム開催の「微分方程式と数理物理学に関するUAB会議」に於て発表され〔Proc.14th ICGTMP,Proc.UAB Conf.〕、関連分野の学者の関心を引いた。
非在来型原油の軽質燃料化を実現する新規固体酸触媒の開発と反応場の設計

未利用化石資源の有効利用技術開発が切望されている.非在来型原油の代表例として,オイルサンドビチュメンが挙げられ,その埋蔵量は在来型原油の数倍に達する.一方,我々は,常圧残油の分解軽質化に高活性を示す酸化鉄系触媒を開発した.本研究では,接触分解によるビチュメンの軽質燃料化を目的とし,触媒開発と反応場設計を実施した.酸化触媒であるTi-Fe系触媒,固体酸触媒であるTi-Zr系触媒を開発し,上記触媒による常圧残油とビチュメンの軽質化に成功した.さらに,亜臨界水条件がCoke生成の抑制に優れることを実証すると共に,ランピングモデルによる詳細な速度解析を実施し,ビチュメンの分解反応経路を明らかにした.非在来型原油であるシェールオイルやビチュメンなどの超重質油を軽質化し,燃料や化学物質の原料となる軽質炭化水素へ転換する技術開発が望まれている.本研究では,未利用超重質油であるビチュメンの軽質燃料化を高効率で可能とするTiO2-ZrO2系触媒の設計と触媒反応プロセスの開発を目的としている.1)触媒組成の最適化と触媒設計として,ゾルゲル法により組成の異なるTiO2ーZrO2複合酸化物を調製した.常圧・過熱水蒸気条件下で,常圧残油(AR)の軽質化を組成の異なるTiO2ーZrO2触媒により実施した.TiO2(50)-ZrO2(50)触媒(括弧内はmol%)を用いた場合,最も高い軽質留分収率が得られた.各触媒の固体酸特性をNH3-TPD法により測定した結果,同触媒はゼオライトに匹敵する固体酸性を持つことが明らかとなり,ARの高効率軽質化は固体酸性質に由来すると考えられる.さらに,上記触媒への第3成分の添加を検討した.ニオブは分解活性の向上に,アルミニウムは触媒構造の安定性向上に効果があることを見出した.2)モデル物質の分解による触媒活性評価として,テトラリンとジフェニルプロパンの分解実験を実施し,熱分解実験とTiO2(50)-ZrO2(50)触媒による接触分解を比較した.テトラリンの熱分解反応では,飽和環の脱水素反応(ダイオリンやナフタレンの生成)が主に進行した.一方,接触分解反応では,飽和環の脱水素反応による生成物に加え,飽和環の分解により生成する各種アルキルベンゼンが確認された.ジフェニルプロパンの熱分解反応では,生成液は原料とほぼ同じであり,分解はほとんど進行しない.一方,接触分解反応では,単環のアルキル芳香族が確認された.以上より,TiO2-ZrO2触媒は固体酸触媒として機能し,飽和環の開裂,芳香環をつなぐアルキル鎖の切断が可能である.本年度は,TiO2-ZrO2系触媒による加熱水蒸気雰囲気下での重質油の軽質化において,1重質油分解活性と2触媒の構造安定性の向上を目的とし,ニオビア(Nb2O5,酸特性向上)とアルミナ(Al2O3,構造安定性向上)の添加量の最適化を検討した.さらに,反応雰囲気が触媒の安定性に及ぼす影響を検討すると共に,同触媒による常圧残油の分解軽質化の結果をビチュメンの軽質化へ展開した.(1)固体酸性質,表面特性の評価: TiO2-ZrO2系触媒の固体酸性質の評価を実施した.アンモニア吸着法により,同触媒はゼオライトに匹敵する強酸性を有することを明らかにした.また,触媒に吸着させたピリジンのIRスペクトルから,触媒上にはルイス酸点のみ存在することを明らかにした.また,TiO2-ZrO2系触媒は,組成比に依存せず親水性を示すが,ほぼ無孔性であり,表面積に酸量と水の吸着量が大きく依存した.従って,触媒の高活性化には,高表面積化と構造安定性の向上が重要であることが示された.(2)常圧残油の分解による触媒活性評価:常圧残油の軽質化において,常圧残油にはGasoline+Kerosene成分は10%程度しか含まれないが,TiO2-ZrO2系触媒による反応後では,Gasoline+Kerosene成分が40%以上へと増加した.一方,TiO2-ZrO2系触媒は,反応後に触媒表面積が約20%低下する.そこで,触媒にアルミナを添加し,触媒の構造安定性の向上を図った.その結果,アルミナ添加量は1wt%で十分な効果が確認された.一方,触媒へのコーク析出抑制を目的に,高圧雰囲気下での反応を実施したが,炭素析出量の低減が困難であったため,空気焼成による析出コーク成分の除去を検討した.再生処理後の触媒も,反応初期とほぼ同程度の活性を示すことが明らかとなった.本研究では,酸化鉄を主成分としジルコニアとアルミナを添加した(Al2O3-ZrO2-FeOx,Al-Zr-Fe触媒と略す)触媒,チタニアー酸化鉄複合酸化物触媒(Ti-Fe触媒),チタニア-ジルコニア複合酸化物触媒(Ti-Zr触媒)を開発した.そして,各触媒の重質油軽質化において,反応機構,および触媒性能を最大限に引き出す反応場の検討を実施した.常圧残油を原料に用い,各触媒による常圧残油軽質化活性を評価した.重質油の分解軽質化は,Al-Zr-Fe触媒およびTi-Fe触媒では部分酸化反応により進行し,Ti-Zr触媒では固体酸性によるクラッキングにより進行することを明らかにした.

特に,Al-Zr-Fe触媒では,亜臨界水超臨界水雰囲気において,固体残渣の析出を抑制しつつ,常圧残油とビチュメンの軽質化が可能であることを明らかにした.一方,Ti-Zr系触媒では,最適な触媒組成(Ti/Zr比),および固体酸性と構造安定性を向上させる添加成分(ニオビア,アルミナ)を見出した.重質油に含まれるアスファルテン成分の析出抑制には,3種の触媒のうち,Al-Zr-Fe触媒を用いた亜臨界超臨界水雰囲気が有効であった.ビチュメンの成分を分子量によりVR,VGO,Gas oil,Gasoline+Keroseneの各成分に分画し,ランピングモデルによるビチュメン接触分解反応の詳細速度解析を実施した.亜臨界水条件下では,VGO等の重質成分に加えてアスファルテン成分を含むVRの軽質化も可能であることを見出した.以上の検討から, Gas oilとGasoline+Kerosene成分の軽質化には常圧条件でのTi-Zr系触媒による分解,VRとVGO成分の軽質化には亜臨界水条件でのAl-Zr-Fe触媒による分解が有効であることを明らかにした.未利用化石資源の有効利用技術開発が切望されている.非在来型原油の代表例として,オイルサンドビチュメンが挙げられ,その埋蔵量は在来型原油の数倍に達する.一方,我々は,常圧残油の分解軽質化に高活性を示す酸化鉄系触媒を開発した.本研究では,接触分解によるビチュメンの軽質燃料化を目的とし,触媒開発と反応場設計を実施した.酸化触媒であるTi-Fe系触媒,固体酸触媒であるTi-Zr系触媒を開発し,上記触媒による常圧残油とビチュメンの軽質化に成功した.さらに,亜臨界水条件がCoke生成の抑制に優れることを実証すると共に,ランピングモデルによる詳細な速度解析を実施し,ビチュメンの分解反応経路を明らかにした.1)無孔性のTiO2-ZrO2系触媒では,触媒の高表面積化と構造安定性向上が高活性維持に重要であることが示唆された.これに対し,10wt%ニオビアと1wt%アルミナを担持することで,常圧残油の軽質化活性を維持しつつ構造安定性の向上が達成された.また,酸性質としてはルイス酸が主成分であり,その強度はゼオライトに匹敵する強酸性であることを明らかにした.2)TiO2-ZrO2系触媒は高圧雰囲気での触媒表面積の低下が著しい.そのため,過熱・加圧水蒸気雰囲気での触媒上でのコーク生成を抑制することが困難である.そこで,反応後の触媒の再生処理を検討したところ,空気焼成でコークを除去することにより,触媒の繰り返し使用可能であることが示された.3)最適化したTiO2-ZrO2系触媒によるビチュメンの軽質化実験を検討したところ,常圧残油の軽質化と同様にビチュメン中のVRやVGO成分の軽質化が達成された.27年度が最終年度であるため、記入しない。反応工学重質油の分解軽質化:TiO2-Fe2O3系触媒では常圧水蒸気加圧・過熱水蒸気雰囲気下で,TiO2-ZrO2系触媒では常圧雰囲気下でのビチュメンの軽質化反応を実施する.触媒上へのCoke析出抑制のために,プレ反応器としてのアルミナ充填層を触媒充填層の前段に新たに設置する.反応温度,反応圧力,触媒量の各パラメーターがアルミナ充填層と触媒充填層に析出するCoke量へ及ぼす影響を明らかにすると共に,チュメンに含まれるVRやVGO成分の軽質化を検討する.数値モデル化:ビチュメンをVR,VGO,Gasoil,Gasoline & keroseneの各成分に分画し,ランピングモデルによるビチュメン接触分解反応の詳細速度解析を実施する.各成分間の反応速度から軽質化反応の律速段階を明らかにし,Coke生成の抑制に最も効果的な方法を提案する.1-1)触媒組成の最適化:基材として,組成の異なるTiO2ーZrO2複合酸化物を,ゾルゲル法により調製した.