hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
深度センサを用いた手話トレーニングマシンの実用化

本研究は,独自の手話入力デバイスを用いた手話動作をリアルタイムに理解・判定・評価する手話訓練システムの研究・開発である.この研究期間における主な成果は,一つは学習対象とする単語数の拡張である.先行研究での231語から1000語レベルまで扱えるシステムを構築できた.さらに判定部の改良を行い特に問題となっていた個人差による判定率の低下をファジィ理論を用いることにより吸収した.また,利用するデバイスもKinect2への変更や,改良を加えたデータグローブを用いることにより精度が向上し,トレーニングの高精度化・高品質化を実現した.本研究は,聴覚障害者の社会参加を容易にする為に,聴覚障害者のみならず健聴者も対象とした手話学習システムの実用化を目指し,独自の手話入力デバイスを用いることで手話の動作情報を正確に捉え,手話動作をリアルタイムに理解・判定・評価する手話訓練システムを研究・開発してきた.先行研究では231語が学習可能な試作システムを完成させ,本研究では,自らの先行研究で確立したハードウェア的要素を更に洗練させ,自然言語解析技術の導入による手話認識の高度化と,本格的な学習支援機能の実装を行い,更に実用会話に必要な単語数2,000語の実装を目標として,システムの実用化を進めている.H27年度は本システムの基礎部分の強化と位置付け,次の3点について重点的に進めてきた.一つは,単語数の拡張(登録プログラムの完成,1,000単語のデータベース化).二つ目は,判定部の改良(基本動作パターンの抽出,判定部への適用).三つ目は,デバイス問題の解決(RGB画像による欠落情報の補完,KINECT2の適用)である.研究実績としては,まず三つめのデバイスに関係するものであり,新型の深度センサ(KINECT2)の導入を行い,新型のデバイスにおける深度情報精度,手や腕が交差した場合に発生する骨格情報の欠落頻度,これらにおいて旧デバイスより確実な精度向上や改善が確認でき,旧デバイスからの換装作業を行い実装を行った.現在この装置を元に進めており,一つ目の単語数増加を進める為に,二つ目の基本動作パターンの見直しを,手話動作データベースの大規模化に対応すべく検討しているところである.更に大規模実験や評価実験に備え,手話入力用のデータグローブの改良と製作を進めた.先述の通り,本研究は次の3点について重点的に進めてきた.一つは,単語数の拡張(登録プログラムの完成,1,000単語のデータベース化).二つ目は,判定部の改良(基本動作パターンの抽出,判定部への適用).三つ目は,デバイス問題の解決(RGB画像による欠落情報の補完,KINECT2の適用)である.一番の目標である一つ目の単語数の拡充を進めるためには(そのデータベース構築を進めるためには),判定部の基本動作パターンの見直しを,手話動作データベースの大規模化に対応すべく検討する必要があり,ここの出来如何によってシステムの性能が決定される.従って,現在,この基本動作パターンの設定・検討を慎重に進めているところであり,その後に控えている単語拡充作業に遅れが出ているところである.しかし,この部分が定義・実装されれば,登録・拡充の実作業は滞りなく進むものと考えている.本研究は,聴覚障害者の社会参加を容易にする為に,聴覚障害者のみならず健聴者も対象とした手話学習システムの実用化を目指し,独自の手話入力デバイスを用いることで手話の動作情報を正確に捉え,手話動作をリアルタイムに理解・判定・評価する手話訓練システムを研究・開発してきた.先行研究では231語が学習可能な試作システムを完成させ,本研究では,自らの先行研究で確立したハードウェア的要素を更に洗練させ,自然言語解析技術の導入による手話認識の高度化と,本格的な学習支援機能の実装を行い,更に実用会話に必要な単語数2,000語の実装を目標として,システムの実用化を進めている.H27年度は本システムの基礎部分の強化と位置付け,次の3点について重点的に進めてきた.単語数の拡張,判定部の改良,デバイス問題の解決である.まずデバイスについては新型の深度センサ(KINECT2)の導入を行い,デバイスにおける深度情報精度,手や腕が交差した場合に発生する骨格情報の欠落頻度,これらにおいて旧デバイスより確実な精度向上や改善が確認できた.そして単語数増加を進める為に基本動作パターンの見直しを,手話動作データベースの大規模化に対応すべく検討をおこなった.更に大規模実験や評価実験に備え,手話入力用のデータグローブの改良と製作を進めた.H28年度は前年度に行った新デバイス(Kinect2)への換装をベースにし,単語数増加を進める為に,基本動作パターンを見直し,また個人差への対応を行った.また,手話動作データベースの大規模化に対応すべく問題点の洗い出しをおこない,必要となる判別性能の高精度化とトレーニングの高品質化に向けて,当初の計画には無かったが手話の回転動作取得のためのセンサデバイスの追加と,プロトタイプではあるが手話動作時の表情判別機能についても実装実験を行った.先述の通り,本研究は次の3点について重点的に進めてきた.一つは,単語数の拡張(登録プログラムの完成,1,000単語のデータベース化).二つ目は,判定部の改良(基本動作パターンの抽出,判定部への適用).三つ目は,デバイス問題の解決(RGB画像による欠落情報の補完,KINECT2の適用)である.一番の目標である単語数の拡充は現在のところ遅れており,当初予定の1,000語に到達していない.その理由は個人差が判定精度に影響してしまった事である.この問題に関しては,H28年度にデータベース部や判定部を大幅に改修,ファジィ理論を導入し動作の定義と個人差への対応を行った.

結果として単語数増加に対し精度低下は大幅に改善し,増加作業を可能とした.また,判定時に評価する動作パラメータの一つとして手の回転動を導入し,その取得のためのデータグローブにセンサデバイスの追加を行い,現在これを含めた評価実験も行い実装を検討している.また,トレーニングの高品質化に向けて,プロトタイプではあるが手話動作時の表情判別機能についても評価実験を進めている.本研究の重要なポイントは次の2点である.一つは,単語数の拡張(登録プログラムの完成,1,000単語のデータベース化).二つ目は,判定部の改良(高精度化・高品質化の為に,判定部のアルゴリズムや手法の見直し)である.最初の項目である単語数の拡充は現在のところまだ500語レベルである.途中変更した1,000語に到達していない.個人差が判定精度に影響してしまった事が原因としてあげられる.この問題に関しては,H28年度からデータベース部や判定部を大幅に改修,ファジィ理論を導入し動作の定義と個人差への対応を行った.さらに,基本判定部分に機械学習を用いて単語の登録手順の簡素化や精度向上を行っているところであり,現在ほぼ完成しその評価実験を行っているところである.それに伴い,単語数増加に対し精度低下は大幅に改善し,増加作業のための検証を進めているところでもある.また,必要な単語数の選別をより実用的なものへ再評価を実施し,当初の目的より縮小された単語数でもより実用に際した単語リストとなった.高精度化・高品質化の為に行っていた,回転運動の検出は,判定時に評価する動作パラメータの一つとして手の回転動を導入し,今までのシステムでは判別が困難であった手話動作を的確に捉えることができ,判定率の向上が実現できる.また,表情を含めた手話トレーニング環境の構築も,機械学習でその判定部を構築し,高い精度で手話に必要な表情が表出できているかどうかを判定可能である.それぞれシステムはその構築,及び評価実験を終え本システムへの組み込み準備が整った状況である.システム全体としては進行状況が当初の予定より遅れてはいるが,進めるにつれその内容や構成を進化させながら最終形にむけ進行しているのが現状である.本研究は,独自の手話入力デバイスを用いた手話動作をリアルタイムに理解・判定・評価する手話訓練システムの研究・開発である.この研究期間における主な成果は,一つは学習対象とする単語数の拡張である.先行研究での231語から1000語レベルまで扱えるシステムを構築できた.
α-サイアロン中に含まれる希土類錯体の電子状態と物性

本研究では高温構造用材料として注目される含希土類α-サイアロンを電子論に基づいて設計することを最終の目的として,モデルクラスターとして希土類錯体をとりあげ,その電子状態をDV-Xα法により詳しく調べ,実験的に知られている諸物性との対応を統計的に調べた.高性能ワークステーションにより,第一原理分子軌道法によって計算を実行した.その研究の成果は以下のとおりとなる。1)希土類-窒素クラスターについての価電子のレベル構造を,とくに4f電子の化学結合への寄与に注目して調べた.その結果,4f電子,5d電子ともに化学結合にはほとんど寄与していないことが判明した.2)α-サイアロンのモデルクラスターとして,希土類を含む窒化シリコンクラスターについて計算し,1)の場合と比較した.3)2)において得られた結果を,実験から報告されているα-サイアロン中への固溶度など各物性値と比較した.4)計算結果から材料の特性を支配するパラメーターとして例えば,4f電子のエネルギーレベルや希土類元素と配位子との結合次数などを抽出し,これをもとに実際の材料設計を計算機実験により行った.本研究では高温構造用材料として注目される含希土類α-サイアロンを電子論に基づいて設計することを最終の目的として,モデルクラスターとして希土類錯体をとりあげ,その電子状態をDV-Xα法により詳しく調べ,実験的に知られている諸物性との対応を統計的に調べた.高性能ワークステーションにより,第一原理分子軌道法によって計算を実行した.その研究の成果は以下のとおりとなる。1)希土類-窒素クラスターについての価電子のレベル構造を,とくに4f電子の化学結合への寄与に注目して調べた.その結果,4f電子,5d電子ともに化学結合にはほとんど寄与していないことが判明した.2)α-サイアロンのモデルクラスターとして,希土類を含む窒化シリコンクラスターについて計算し,1)の場合と比較した.3)2)において得られた結果を,実験から報告されているα-サイアロン中への固溶度など各物性値と比較した.4)計算結果から材料の特性を支配するパラメーターとして例えば,4f電子のエネルギーレベルや希土類元素と配位子との結合次数などを抽出し,これをもとに実際の材料設計を計算機実験により行った.
幼児の運動能力に及ぼす「幼児期運動指針」の身体活動量推奨値作成の基礎研究

わが国では文部科学省が、「幼児期運動指針」で「様々な遊びを中心に毎日合計60分以上楽しく体を動かす」という目標を掲げているものの、具体的な推奨値が設定されていない。そこで本研究は、幼児の運動能力(質的、量的評価)、日常の身体活動量(歩数、座位行動時間、低強度活動時間、中・高強度活動時間、高強度活動時間、1回あたりの座位行動持続時間、中・高強度活動持続時間)、生活習慣調査、生活行動記録との関連を明らかにし、「幼児期運動指針」への具体的な推奨値を作成するための基礎研究を展開することが目的である。1ActiGraphの精度の検証のためトレッドミル多段階漸増負荷テストを実施し、精度を明らかにした。2運動の動きなど質的な評価である運動能力測定は、移動系動作スキル6種目(走る、ホップ、スライドなど)と操作系動作スキル6種目(バッティング、キックなど)、合計12種目を測定した(Ulrich, 2000)。タイムなど量的な評価である運動能力測定は、25m走、立ち幅跳び、硬式テニスボール投げ、両足連続飛び越し、体支持持続時間、捕球の6種目を測定した(幼児期運動指針、2012)。3身体活動量は、ActiGraphを用いて24時間1週間連続して測定した(入浴、水泳以外)。4生活習慣調査は、生活習慣、生活環境、運動習慣などのアンケート調査を実施した。5生活行動記録の調査は、日常の身体活動量調査中に、子どもが登園中には担任の先生に、降園後には保護者に分単位で幼児の生活行動を「生活行動記録用紙」に記入してもらった。その結果、日本人幼児を対象にトレッドミル多段階漸増負荷テスト中におけるActiGraphの精度は、酸素摂取量および心拍数に正の相関関係が認められた。また運動能力(質的、量的評価)と日常の身体活動量、生活習慣に関連性が認められた。今年度以降、細部にわたり関連性を検討する予定である。本年度の最大の成果は、日本人幼児を対象にトレッドミル多段階漸増負荷テスト中における酸素摂取量および心拍数との関係から、加速度計ActiGraphの精度を確認した点である。トレッドミル多段階漸増運動負荷テストの測定は、ジョンソンヘルステックジャパン株式会社製(日本)のAdventure3(走行面140×49, 5cm)を用いた。トレッドミルは、速度が0.8km/hから18.0km/hの速度範囲であり、傾斜は、0%から10%までの範囲で傾斜を傾かせることができるトレッドミルである。測定は、他の先行研究の参考に、座位安静を20分行った後に、歩行3分間(3km/h)、速歩3分間(4km/h)、走行3分間(5km/h)を行った。日本人幼児を対象に酸素摂取量および心拍数から加速度計ActiGraphの運動強度を明らかにするために、すべての測定器の時間を同期させ、加速度計ActiGraphの精度を明らかにした。また運動能力(質的、量的評価)は、運動能力測定を行い、先行研究を基に、評価した。日常の身体活動量は、ActiGraphを用いて1週間24時間連続して測定し(入浴、水泳以外)、歩数、座位活動時間、低強度活動時間、中・高強度活動時間、高強度活動時間、連続した座位活動時間、中・高強度活動時間を、さらに分析している。生活習慣調査は、生活習慣、生活環境などアンケート調査を実施した。生活行動記録は、生活行動を分単位で調査し、一週間の子どもの生活行動を明らかにした。

運動能力(質的、量的評価)、日常の身体活動量、生活習慣調査、生活行動記録の関連性は、統計的手法を用いて関連性を明らかにした。わが国では文部科学省が、「幼児期運動指針」で「様々な遊びを中心に毎日合計60分以上楽しく体を動かす」という目標を掲げているものの、具体的な推奨値が設定されていない。そこで本研究は、幼児の運動能力(質的、量的評価)、日常の身体活動量(歩数、座位行動時間、低強度活動時間、中・高強度活動時間、高強度活動時間、1回あたりの座位行動持続時間、中・高強度活動持続時間)、生活習慣調査、生活行動記録との関連を明らかにし、「幼児期運動指針」への具体的な推奨値を作成するための基礎研究を展開することが目的である。1ActiGraphの精度の検証のためトレッドミル多段階漸増負荷テストを実施し、精度を明らかにした。2運動の動きなど質的な評価である運動能力測定は、移動系動作スキル6種目(走る、ホップ、スライドなど)と操作系動作スキル6種目(バッティング、キックなど)、合計12種目を測定した(Ulrich, 2000)。タイムなど量的な評価である運動能力測定は、25m走、立ち幅跳び、硬式テニスボール投げ、両足連続飛び越し、体支持持続時間、捕球の6種目を測定した(幼児期運動指針、2012)。3身体活動量は、ActiGraphを用いて24時間1週間連続して測定した(入浴、水泳以外)。4生活習慣調査は、生活習慣、生活環境、運動習慣などのアンケート調査を実施した。5生活行動記録の調査は、日常の身体活動量調査中に、子どもが登園中には担任の先生に、降園後には保護者に分単位で幼児の生活行動を「生活行動記録用紙」に記入してもらった。その結果、日本人幼児を対象にトレッドミル多段階漸増負荷テスト中におけるActiGraphの精度は、酸素摂取量および心拍数に正の相関関係が認められた。また運動能力(質的、量的評価)と日常の身体活動量、生活習慣に関連性が認められた。本年度は、昨年度測定した5-6歳の幼児を対象に、平成29年度と同様に運動能力(質的、量的評価)、日常の身体活動量(歩数、座位行動時間、低強度活動時間、中・高強度活動時間、高強度活動時間、1回あたりの座位行動持続時間、中・高強度活動持続時間)、生活習慣調査を実施し、縦断的な関連性を検討する。旅費、人件費、その他は、他の個人研究費などの研究費より充当することができたために、次年度に物品費に当てて計上する予定である。
リー環とその自己同型から構成される拡大アフィンリー環の表現論の研究

Weyl加群は拡大アフィンリー環の表現の中でも特に重要な加群である。しかしながらWeyl加群は拡大アフィンリー環のもっとも簡単な例であるアフィンリー環に関するものでさえも、わかっていないことが数多くあった。アフィンリー環がADE型の場合には、FourierとLittelmannによりWeyl加群がDemazure加群と同型となることが知られており、その意味で構造はある程度分かっていた。しかしながらBCFG型に対してこれは正しくなく、構造はよく分からないままであった。私はこの型の場合にWeyl加群にDemazure加群によるfiltrationが入ることを示すとともにその重複度を決定した。これによりWeyl加群の構造はかなりよく分かったことになる。また、Weyl加群と有限クリスタルの間の非常に興味深い関係についても考察を行った。この結果、有名なX=M予想に対し部分的な解決を与えるに至った。またADE型の場合にWeyl加群とDemazure加群が同型であるという性質を用いてWeyl加群がrigidである、すなわち最短の半単純filtrationが一意である、という性質を示した。また、Weyl加群は箙多様体から幾何的に構成される標準加群と同型であることが知られているが、このときそれぞれに与えられるgradingが同型を通して一致することをWeyl加群がrigidであることの帰結として示した。この結果から箙多様体のPoincare多項式をクリスタルの言葉で記述できた。これらアフィンリー環のWeyl加群に関する結果は、拡大アフィンリー環のWeyl加群を調べる足掛かりになると期待している。アフィンリー環でない拡大アフィンリー環の最も典型的な例がトロイダルリー環である。トロイダルリー環の表現論に関する結果は、研究課題としている自己同型を用いて構成される拡大アフィンリー環を調べるにあたって特に役に立つと考えられる。なぜならば、これらのリー環は自然にトロイダルリー環の部分環として実現できるからである。トロイダルリー環とアフィンリー環の表現論の大きな違いとして、可積分最高weight表現が完全可約とならないことがあげられる。よってそのような表現についてより深く調べる必要がある。その中でもある種の普遍性をもつものとしてWeyl加群と呼ばれるものがとくに重要である。私は、Weyl加群のなかに頂点代数と呼ばれる代数構造をもつものがあることを見出した。頂点代数は強い対称性をその構造の中に持っているため、この事実からWeyl加群の様々な性質が導かれることが期待される。また、頂点代数にも加群という概念が存在するが、Weyl加群を頂点代数と思ったときの加群は、トロイダルリー環の可積分最高weight表現と強い関連があることも分かってきた。トロイダルリー環の既約でない加群に関する結果はこれまでほとんどない。その意味で上の研究は非常に意義があるということができる。トロイダルリー環における結果の多くは拡大アフィンリー環においても同様に成り立つはずであるので、今までほとんど知られていなかった拡大アフィンリー環の表現の構造についても何らかの結果が得られることを期待している。拡大アフィンリー環の重要な例であるトロイダルリー環の表現論には、アファインリー環のレベル0表現と似ている面が多い。これは、アラァインリー環が有限次元単純リー環のアフィン化であるのに対し、トロイダルリー環がアファインリー環のアフィン化である事に帰することができる。しかしながら、アフィンリー環のレベル0表現もいまだよくわかっているとはいいがたい。そこで、トロイダルリー環の表現を調べるための足掛かりとしてアラァインリー環のレベル0表現に関して研究を行った。具体的には、局所Weyl加群と呼ばれる非常に重要な加群の指標を計算した。この加群は、simply-lacedの場合にはDemazure加群と呼ばれる加群と同型となるため指標はDemazure加群の指標公式から求める事が出来ることが知られていた。しかし、simply-lacedでない場合には局所Weyl加群はDemazure加群と同型とはならず、別の方法が必要となる。私は、B型の場合に局所Weyl加群にsubquotientがDemazure加群となるようなfiltrationを入れることで指標を計算することができた。局所Weyl加群の概念はトロイダルリー環にも存在し、その指標を求める事は非常に重要な問題であると思われる。上で述べた研究はそのための足掛かりになるものであり、その意味で重要であると考えている。

また、Weyl加群は箙多様体から幾何的に構成される標準加群と同型であることが知られているが、このときそれぞれに与えられるgradingが同型を通して一致することをWeyl加群がrigidであることの帰結として示した。この結果から箙多様体のPoincare多項式をクリスタルの言葉で記述できた。これらアフィンリー環のWeyl加群に関する結果は、拡大アフィンリー環のWeyl加群を調べる足掛かりになると期待している。
糖尿病におけるクロムの摂取基準に関する基礎的研究

必須微量元素であるクロム(Cr)の欠乏症は耐糖能異常であるが、糖尿病がCr代謝に及ぼす影響は未解明な点が多い。これまでの研究から我々は、2型糖尿病マウスがCr添加飼料を普通飼料よりも約30%多く摂取することを確認してきた。本研究では、糖尿病マウスにCr溶液を用いた2瓶選択を行い、上記の知見がCrに対する嗜好性の上昇に起因するかどうか検討した。まず、実験1として糖尿病と肥満を惹起させたKK-A^yマウスを2群に分け、それぞれMilliQ水とCr溶液を4週間自由摂取させた。その結果、2型糖尿病マウスにおいて、Crを摂取したマウスの飼料総摂取量はMilliQ水を摂取したマウスと比較して約30%多くなることが明らかになった。この現象がCrに対する味覚によるものかどうか確認するために、実験2としてc57BLマウスにストレプトゾトシン(STZ)投与により1型糖尿病マウスを作製し、正常マウスを対照として、4週間MilliQ水とCr溶液による2瓶選択実験を給水瓶の位置を毎日入れ替えて行った。その結果、1型糖尿病マウスではMilliQ水とCr溶液の飲水量に差はなかった。上記結果をふまえて、実験2と同様の実験動物を用いて実験3を行った。STZ群は1,2,3,4wk群の4群に分け、それぞれSTZ投与0,1,2,3週間後にMilliQ水とCr溶液による2瓶選択実験を給水瓶の位置を固定して行った。その結果、STZ投与後1週目と4週目において、Cr溶液の飲水量がMilliQ水の飲水量と比較して有意に低値を示した。以上の結果より、Cr添加飼料の摂食量が糖尿病マウスにおいて増大する現象は、Crに対する嗜好性やCrの栄養状態に関係なく「糖尿病マウスがCrを摂取すると、飼料の要求量が増加する」ことに起因すると考えられ、1型糖尿病マウスでは高濃度のCr溶液に忌避性を示すことが示唆された。クロム(Cr)欠乏は耐糖能異常を惹き起こす。近年、糖尿病患者において尿中Cr排泄量の増加や血中Cr濃度の低下が明らかになっていることから、我々は糖尿病ではCr欠乏症を惹き起こす可能性があると考えた。本研究では、尿中クロム排泄量が糖尿病により増加する機序を解明するために、糖尿病初期段階における尿中Cr濃度および排泄量について検討した。実験動物は6週齢c57BL/6雄性マウスを供した。予備飼育後体重にぱらつきの無いよう2群に分け、一方にはストレプトゾトシン(STZ)0.1 mg/g BWを1日1回2日間連続腹腔内投与した。もう一方には、生理食塩水を同様に投与した。STZ投与後35日目に採尿し、STZ投与後6日目に採血後各臓器を摘出した。採取した尿、血漿、各臓器はマイクロウェーブで湿式分解し、ICP-MSを用いて尿中Cr濃度を測定した。STZマウスの尿中Cr濃度は、STZ投与後3日目では尿量の増加により正常マウスの約40%であったが、その後尿量が経時的に増加するにもかかわらずSTZ投与後5日目では正常マウスの約2.6倍まで上昇した。これに伴い、尿中Cr排泄量は、STZ投与後3日目では群間に差が認められなかったが、その後STZ投与後5日目ではSTZマウスの尿中Cr排泄量が正常マウスの約8倍となった。また、STZマウ-スでは、投与後1日目から血糖値の上昇が認められたが、腎機能の指標はいずれも正常値を示した。腎臓中Cr濃度は、STZマウス(46.0±2.6 ng/g)が正常マウス(53.9±1.4 ng/g)と比ぺて有意に低値を示したことから、糖尿病による腎臓中Cr濃度の低下は腎機能が低下する以前に惹き起こされていることが示唆された。以上のことから、STZマウスにおいて観察された尿中Cr排泄量の増加は、主に尿中Cr濃度の上昇に起因することが明らかになり、糠尿病合併症によって腎機能が低下する以前に腎臓中Cr濃度の低下とともに惹き起こされている可能性が示唆された。

STZ群は1,2,3,4wk群の4群に分け、それぞれSTZ投与0,1,2,3週間後にMilliQ水とCr溶液による2瓶選択実験を給水瓶の位置を固定して行った。その結果、STZ投与後1週目と4週目において、Cr溶液の飲水量がMilliQ水の飲水量と比較して有意に低値を示した。以上の結果より、Cr添加飼料の摂食量が糖尿病マウスにおいて増大する現象は、Crに対する嗜好性やCrの栄養状態に関係なく「糖尿病マウスがCrを摂取すると、飼料の要求量が増加する」ことに起因すると考えられ、1型糖尿病マウスでは高濃度のCr溶液に忌避性を示すことが示唆された。
個々のプロセスにおける現状の物質フローの解析と、それに基づくゼロエミッション化

環境へのインパクトが大きな産業を選び、主要な生産プロセスについて物質フロー情報を整理したデータベースを作成するとともに、各プロセス内におけるゼロエミッション化の検討を行い、エミッション削減のための要素技術の開発ならびにシステム的対応の可能性を調べた。食品産業の代表例として醤油製造業を取り上げ、全固体、炭素、窒素、リンおよび塩素に関する完全な物質フロー図を完成させるとともに、粕の再資源化をめざして、乾留操作、加圧熱水処理、および酵素分解法の可能性について細な検討を行った。次に化学産業の代表として塩化ピニル製造工程を取り上げた。我が国における塩素サイクルの詳細な解析を行うとともに、塩ビモノマー製造工程で副成するクロロエテンを含む塩素化合物のゼロエミッション化を目的として、複合微生物系によるモノマー化を提案した。一方建設産業に関して道路建設を取り上げた。県レベルにおけるコンクリート、アスコン等の投入、排出およびリサイクル状況の調査に基づき、新しい副産物リサイクルシステムの構築には、地域の個別工事について投入材料・副産物発生の物質フローを解析することが重要であることを示した。続いて、金属産業の代表として鉄鋼および銅、亜鉛を取り上げ、物質フローの解析ならびにゼロエミッション化要素技術の検討を行った。スクラップ銅への空気吹き込みにより、鉄濃度を著しく低下させることが可能であった。最後に半導体製造プロセスにおける物質フローを解析し、廃棄物として排出されている未利用物質のフローを明らかにした。特にフッ酸系排水を取り上げ、処理工程を変更することにより、フッ酸製造用原料として再利用可能なことを示した。最後に、生成物の安全性を指標とした安全性評価の観点から、これらの研究で提案された各種技術の評価を幅広く行った。以上の班員の検討で得られた成果を個々のテーマで取りまとめ、学会及び産業界へ広く報告するとともに、学術論文として著した。本年度は、計画研究として各産業分野におけるエミッションの状況を調査するとともに、エミッション低減のための要素技術開発について検討を行った。1)食品産業においては、醤油製造プロセスにおけるC,N,P,Clのフローを詳細に調査するとともに、固体エミッションの大部分をなす醤油粕の低減化を目指した乾留技術について実験的に検討を行った。2)化学産業においては、まずジケテン誘導体製造プロセス、メタクリル酸系モノマー製造プロセス、半導体製造プロセスについて物質フローを調査し、エミッションの現況を解析するとともにゼロエミッション化の課題を明らかにした。また、ポリ塩化ビニル製造プロセスの塩素に着目した物質フローを解析し、エミッション低減化を実現するためには、排水に含まれる塩化ビニルモノマーを気散することなく処理することの必要性を明らかとした。3)建設産業においては、道路建設における骨材、アスコン材等の物質フローについて調査研究を行った。なお、よりローカルな物質フローの調査との解析を行うため、P県の3土木事務所で実施された各工事について調査した.再利用技術の開発と発想を転換し基準の明確化、種々の規模の工事について調整のできる情報ネットの整備が必要であることが示された。4)金属産業においては、亜鉛リサイクルの主要な経路として製鋼ダストからの回収について検討を行った。ダスト中の亜鉛含有率は低いため亜鉛の再生原料としては経済的に見合わないこと、ダスト中の亜鉛濃度をあげることの必要性が示された。このために、金属間化合物相からの亜鉛蒸発速度を測定した。環境へのインパクトが大きな4つの業種(化学工業、食品産業、鉄鋼金属産業、建設産業)を選び、主要な生産プロセスについて物質フロー情報を整理したデータベースを作成した。次に各プロセス内におけるゼロエミッション化の検討を行い、エミッション削減のための要素技術の開発ならびにシステム的対応の可能性を調べた。まず食品産業の代表例として醤油製造業を取り上げ、全固体、炭素、窒素、リンおよび塩素に関する完全な物質フロー図を完成させるとともに、最大のエミッションである粕の再資源化技術の検討を行った。

次に化学産業の代表として塩化ビニルモノマー製造工程を取り上げた。エチレンジクロライドの熱分解工程において副成するクロロエテンを含む塩素化合物のゼロエミッション化を目的として、複合微生物系によるクロロエテンのモノマー化を検討した。一方、プラスチックの代表例としてポリエチレン・モノフィラメント製造プロセスを取り上げ、ロス及び使用済みロープのリサイクルについて、Substitution Factor概念を用いた評価を行った。次に建設産業に関して道路建設を取り上げた。新しい副産物リサイクルシステムの構築には、地域の個別工事について投入材料・副産物発生の物質フローを解析することが重要であることを示すとともに、新しい原材料リサイクル計画方法を提案した。続いて、金属産業の代表として鉄鋼産業を取り上げ、銅に関する物質フローの解析ならびにゼロエミッション化の検討を行った。スクラップ銅への空気吹き込みにより、鉄濃度を初期濃度およそ1%から数十ppmまで低下させることが可能であった。最後に半導体製造プロセスにおける物質フローを解析し、廃棄物として排出されている未利用物質のフローを明らかにした。特にフッ酸系排水を取り上げ、処理工程を変更することにより、フッ酸製造用原料として再利用可能なことを示した。個々のプロセスにおけるエミッションを低減化するために、環境へのエミッションの大きな「出し手」となっている代表的な産業として、1)化学工業(塩化ビニールおよび塩素、プラスチックス、基礎化学品および半導体の製造プロセス)、2)食品産業(醤油製造プロセス)、3)鉄鋼金属産業(銅のリサイクルならびに亜鉛回収プロセス)、4)建設産業(道路建設ならびに中間処理プラント)を取り上げ、平成10年度に大略を完成させた製品別・プロセス別・産業別の物質フロー情報を整理したデータベースを充実し、個々の業種間あるいは産業間の物質の大まかな流れを明らかにした。さらに、プロセスからのエミッションを出来るだけ低減化するための要素技術の検討として、1)非水溶液系におけるイオン交換反応の検討、2)食品産業の一つである醤油粕の再利用のための超臨界水酸化処理、還流処理の検討、3)亜鉛回収プロセス開発のためのFe-Zn-Al3元素系からの亜蒸発機構の解析、4)道路工事における骨材及び発生土の循環利用に伴う工事機材等の変化を考慮した再利用のLCA評価及び再利用技術の開発を行った。以上の成果を基にして、平成12年度は異プロセス間ゼロエミッション化に向けた、「受け手」を含んだシステム化の検討などを行う。平成12年度は、醤油製造プロセスのゼロエミッション化の要素技術として乾留および加圧熱水処理を重点的に検討した。1.乾留処理醤油粕の乾留は523Kから進行が確認され、乾留温度の上昇と共に生成ガス体積が大きくなった。
センサーへの応用を目指すルゲート型多孔質シリコン多層構造の形成

電気化学的にシリコン表面を多孔質化し、その多孔構造を正弦波的に変化させた多層構造(ルゲート型構造)を作製した。ルゲート型構造は光学フィルターとして働く。アルコール蒸気環境下において、多孔層内に物質が凝縮することにより多層構造の屈折率が変化する。この結果生じる反射光の波長変化をアルコール蒸気の検出に応用した。センシングを目的とする多層構造の構造最適化を図り、物質の検出濃度限界を明らかにした。センサーへの応用に適したルゲート型多孔質シリコン多層構造の作製に取り組んだ。1.多層ルゲート構造の作製と光学物性の測定低比抵抗のp型シリコンを、フッ酸水溶液中で正弦波的に電流を変調して陽極溶解し、多孔度を変調した多孔質シリコン多層膜を得た。この多層膜は、反射スペクトル中に共鳴ピークを示し、ピーク位置は変調周期と屈折率によって変化した。この多層膜をアルコール蒸気中にさらすと、孔内への毛管凝縮が起こり、多層膜の屈折率が変化することによって、共鳴ピーク位置が長波長側にシフトした。このシフトにより、アルコール濃度を光学的に検知できることを示した。検知の繰り返しによってシリコン表面が酸化し、ピークが短波長側にシフトした。この経時変化を避けるために、予め多層膜を陽極酸化すると、表面が安定化して安定な検知性能が得られることを示した。ルゲート型多層膜作成時に電流を変調するが、各電流において陽極溶解速度が異なるために、生成する多層膜の多孔度、すなわち屈折率が正弦波的に変化しない。正弦関数的な変化からの偏倚が反射スペクトルに及ぼす影響を検討した。多少の偏倚は大きな影響を与えないが、偏倚が大きくなるとピークシフトが起こり、反射強度が低下するといっ結果を得た。2.中間孔径を持つ多孔質シリコンの作製バイオ関連物質の検知にも適した50-300nmの孔径をもつ多孔質シリコン作製の前能性を検討した。低比抵抗のn型シゼコンを酸化剤と界面活性剤を含むフッ酸水溶液中で陽極溶解した。これまでに報告されている有毒なクロム酸に替えて、過マンガン酸カリウムを酸化剤として用いても50-150nmの中間孔径が実現することを見いだした。また、中間孔径の作製にはフッ酸濃度が重要な因子であり、3wt%程度が最適濃度であった。さらに、同様の操作が、低比抵抗p型シリコンにも適用できることを示した。センサーへの応用に適したルゲート型多孔質シリコン多層構造の最適化を図った。1.多層ルゲート構造の最適化と物質検知条件の検討高抵抗シリコン基板を用いて、孔径が数nm以下と小さいミクロ孔多孔質層からなるルゲート型多層構造を作製し、感度と応答時間の向上が図れることを示した。しかし、多層膜の機械的強度がメソ孔多層膜に比べて劣るために、多層膜厚さを増すことが困難であることを確認した。多層膜内における多孔度、従って屈折率に十分な変化を持たせるためには、大きな電解電流変調が必要であった。そのために、電流変化に応じて多孔質層成長速度が大きく変わる。電流を正弦波変調した結果得られる多層膜は、屈折率が正弦波変調された構造とはならない。屈折率が正弦波変調された正しいルゲート型多層構造を得るためには、膜成長速度と屈折率の電流密度依存性を考慮した電流プログラミングが必要となることを、シミュレーションならびに実験的に示した。2.多孔質シリコンの孔径制御100nm程度の中間孔径の多孔質シリコンを過マンガン酸カリウム存在下のフッ酸溶液中で電気化学的に形成し、電流密度により孔壁の平滑度が異なることを見いだした。低い電流密度で分枝構造が出現した。電解重合により、これらの孔構造中にポリピロールを充填でき、その構造が忠実に孔構造を再現するものであり、多孔質シリコンが多様なミクロ構造体作製のテンプレートとして用いることができる可能性を示した。銀粒子を表面に析出したシリコン基板を用いてフッ酸溶液中にて陽分極ことによって、中間孔径の孔がシリコン中に形成することを見いだした。同基板を用いて化学エッチングすることにより孔形成が起こることは報告されているが、電解条件においては初めての発見である。ルゲート型多孔質シリコンの光学センサーとしての応用範囲の拡大と、センサーの検出感度や応答時間を決める細孔内での物質捕捉挙動の理解に取り組んだ。1.マクロ孔から成るルゲート型構造の作製と異なる細孔径をもつルゲート型構造の比較バイオ関連物質の検知にはメソ孔で得られる25nm以上の孔径が要求される場合がある。マクロ孔に分類される100nm程度の孔径(中間孔径)をもつ多孔質シリコンのルゲート型構造光学フィルターを作製した。安定な中間孔径が形成する電流密度範囲が狭いため、自由に多孔質構造設計することが困難であるものの、反射スペクトル中に明確な反射ピークが現れ、十分に物質検知に使える可能性を示した。

こうして、ミクロ孔、メソ孔、マクロ孔から成るルゲート型光学フィルターの作製が実現した。検出対象によって多孔構造の孔径を選ぶことができる。メソ孔をもつ構造体は安定であり、作製も容易である。一方、ミクロ孔とマクロ孔によるルゲート型フィルターにおいて、前者は感度が高く応答が速い、後者はバイオ関連で有用などの特徴をもつが、共に正確で安定な多孔度変調構造作製上の課題が残り、さらに検討が必要である。2.細孔内への化学物質捕捉挙動本構造を用いる物質検知は、孔内への物質吸着や凝縮による多孔体の屈折率変化に基づく。多孔質シリコンの微細孔構造中でのアルコール蒸気の毛管凝縮機構を検討した。二層のルゲート構造からなる積層膜を用いて、アルコール蒸気環境下に置いたときの上下各層の共鳴反射ピークのシフトから、多層膜への蒸気の浸透と凝縮過程のダイナミクスを捉えることに成功し、蒸気の孔内への浸透速度が非常に速いことと、ならびに孔内全面で凝縮が進行することを明らかにした。
卸売業者の効率性に関する理論的・実証的研究

本研究の目的は、卸売業者の効率性と中小小売業者数の関係についてモデル分析とデータ分析で検討することである。モデル分析の結果、卸売業者の活動規模が拡大し、卸売マージンが低いとき、中小小売業者の店舗密度が高くなることが主にわかった。ヨーロッパの国家レベルデータ、日本の都道府県データ、日本の市区町村データを用いて分析した結果、これらモデル分析の結果とおおよそ整合的だった。卸売業者が効率的になると、多くの中小規模小売業者だけでなく、大規模小売業者とも共存しうると示唆された。卸売業者の効率性と小売構造に関わるモデルの分析を行った。これは、卸売企業が複数の取引先小売業者とともに大規模小売業者と競争する構図で分析した申請者らの研究(杉本・中西2002)を発展させたものである。卸売業者の活動効率が高い(低い)とき、取引先である中小小売業者の数が多く(少なく)なることを確認した。特に、取引先小型店の大型店に対する相対的な規模にも依存しており、卸売業者の活動効率が高く、小型店が小規模なとき、多くの小型店が小売市場に存在できる。卸売業者の活動効率が小売構造と関わりを持っていることを、モデル分析を通じて確認した。モデル分析の妥当性は、センサスと事例を通じて実証的に検討しようとしている。食料品分野に関する都道府県レベルのデータの分析から、飲食料品卸売業の従業者一人あたり年間商品販売額という意味での活動効率が高くなると、飲食料品専門店および中心店の法人店の人口あたり事業所数が増加する結果が、クロスセクションの分析で1985年から1997年までの期間で得られた。他方、飲食料品専門店および中心店の個人店については、人口あたり事業所数が飲食料品卸売業の従業者一人あたり年間商品販売額と逆相関する結果が得られた。これら結論は杉本(2015)としてまとめたが、モデル分析の結論との整合性については、平成27年度から平成28年度にかけて行う予定である。事例分析については、行政機関に対してヒアリング調査を二度実施した。平成26年度は、ヒアリングを通じた現状把握につとめ、関係諸機関を特定するための情報収集をほぼ予定通りに実施した。平成27年度に実施した卸売業者の効率性と小売構造に関わるモデル分析を再検討し、パラメターを整理した。卸売企業が複数の取引先小売業者とともに大規模卸売業者と競争する構図を分析した研究(杉本・中西2002)を基礎に、複数の小売市場へ拡張したモデルで、卸売業者の効率性が高い(低い)とき、取引先である中小小売業者の数が多く(少なく)なる結果を得ている。このモデル分析の妥当性は、平成27年度に引き続き、センサスと事例を通じて実証的に検討しようとしている。食料品分野に関する都道府県単位のデータから、飲食料品卸売業の従業者一人あたり年間商品販売額という意味での活動効率が高くなると、売場面積20平方メートル未満の飲食料品小売店の人口あたり事業所数が減少する結果が、クロスセクションの分析で1988年および1994年から2007年までの期間で得られた。この結論は杉本(2016)としてとりまとめた。これに加え、全国物価統計調査を使用して都道府県の都市単位での食料品分野9カテゴリー・26ブランドについて、卸売業者の効率性と業態別小売粗マージンの関係を1987年と1992年のデータで検討した。これは、モデル分析に基づくデータ解析を異なる集計水準へ拡張した研究である。1987年から1992年にかけて食品スーパーは店舗数増加、取引先との関係の中で事業規模の拡大では利益をとりにくくなったことが示唆された。この結果は日本マーケティングサイエンス学会第98回大会で報告した。これらデータ解析の結果とモデル分析との整合性については、平成28年度に改めて検討する予定である。事例分析については、行政機関に対する訪問してヒアリング調査を一度実施し、ヒアリングを通じた現状把握につとめた。モデル研究は平成27年度中に論文にまとめる予定だったが、共著者と再度検討した結果、結論に大きな変更は無いものの、モデルに含まれるパラメターを整理して分析結果を再確認すべきとの結論に至ったため、平成27年度中には終了せず、これは平成28年度へ延期した。センサスを用いた分析および行政機関へのヒアリング調査は、ほぼ予定通り進んでいる。平成28年度は、モデル分析の再検討とモデルの妥当性の検討を主に行った。卸売業者の効率性と小売構造に関わるモデル分析のパラメターを再確認した結果、中小小売業者の効率性に関わるパラメター(Sugimoto and Nakanishi 2011)を、大規模小売業者に対する中小小売業者の相対的な魅力度のパラメター(杉本・中西2002)へ整理して扱うことが望ましいと判断した。この変更の下、数値計算をやり直すことで大規模小売業者に対する中小小売業者の相対的な魅力度が、中小小売業者の数をはじめとした小売構造に影響しうる結果を本年度は新たに確認できた。モデル分析の結果については、本年度中に実施された研究会で報告した。モデル分析の妥当性は、前年度に引き続き、センサスと事例を通じて検討している。食料品業界に焦点をあてた日米の国家レベルの二国間比較では、モデル分析の結果をおおよそ支持しうると判断できる結果が得られている。これよりも集計水準を落とし、日本国内での都道府県単位に焦点をあてた分析は、2016年9月の商業学会九州部会の報告で1985年の都道府県データを用いた分析結果を報告した。

これらに加え、平成28年度よりモデル分析の拡張として検討している卸売業者の効率性と小売粗マージン率の関係については、全国物価統計調査から得られた都道府県の都市単位データを用いて1987年の飲食料品分野10カテゴリー・26ブランドを対象に分析した。選択された26ブランドについては、飲料・食料卸売業者の在庫回転日数の短さが、一般小売店の粗マージン率を上昇させうるとわかった。この結果は、2016年9月の商業学会九州部会で報告した後、杉本(2017)としてまとめた。事例分析については、行政機関に対するヒアリングに加えて、ヒアリングの対象を広げ、現状把握につとめた。モデル研究は平成28年度中に論文にまとめる予定だったが、モデルに含まれるパラメターを再整理し、数値計算を全面的に再確認したため、これが遅れた。センサスを用いた分析および行政機関へのヒアリング調査は、ほぼ予定通りに進行していたが、モデル分析の結果に若干の変更があったため、平成29年度にこれらをまとめる予定である。平成28年度までに整理したパラメターでモデルを修正した。数値解析の結果、(1)卸売業者の活動規模が拡大すると小型店の店舗数が増加すること、(2)小型店の店舗規模が小さくなると小型店の店舗数が増加すること、(3)大型店の活動規模が拡大すると小型店の店舗数が増加すること等が主にわかり、これらは杉本(2018)に含めた。さらに、卸売マージンを外的パラメターとしたモデルで卸売業者(群)の活動が小売市場群へ及ぼす影響を分析したところ、(4)卸売マージンが低いほど小型店店舗密度は高くなることが明示解を得てわかり、この結果は日本マーケティングサイエンス学会第102回大会で報告した。これらモデルの妥当性はデータで確認した。2003-2007年のヨーロッパおよび南米の国家レベル、2002-2007年の日本国内の都道府県レベル、1985-2012年の日本国内の市区町村レベルおよび市区レベルでモデルをおおよそ支持する結果が得られた。2002年と2007年の西日本地域のメッシュデータ分析は、(1)(2)が支持されうる結果だった。メッシュデータ分析では、事例調査してきた地方卸売市場が含まれるA地域を診断事例とした。本モデルに即して分析した結果、A地域は卸売活動でなく、大型店の活動で周辺小売店の店舗数が左右されていると示唆される。A地域は、本研究のモデルに即した診断結果として公表することが適切と最終的に判断した。結論的に、小型店従業者規模が小さく、人口あたり大型店従業者数が多く、人口あたり卸売従業者数が多いとき、小型店店舗密度は高くなることがわかり、特定の国や経済で小売店(小型店)の店舗密度が高くなるのは、小規模な小売を卸が支える構造を持っているときだと示唆された。本研究の目的は、卸売業者の効率性と中小小売業者数の関係についてモデル分析とデータ分析で検討することである。モデル分析の結果、卸売業者の活動規模が拡大し、卸売マージンが低いとき、中小小売業者の店舗密度が高くなることが主にわかった。ヨーロッパの国家レベルデータ、日本の都道府県データ、日本の市区町村データを用いて分析した結果、これらモデル分析の結果とおおよそ整合的だった。卸売業者が効率的になると、多くの中小規模小売業者だけでなく、大規模小売業者とも共存しうると示唆された。
妊娠女性のMR 撮像における胎児内電磁波エネルギー吸収量の高精度解析

MRI(Magnetic Resonance Imaging:磁気共鳴画像法)装置は,強い静磁界中に置かれた被検体(主に人体)に電磁波を照射することによってその内部を画像化する装置である.近年,妊娠女性がこの装置を利用した際の電磁波エネルギー吸収量評価が求められている.そこで本研究では,計算機シミュレーションによって,妊娠女性腹部(すなわち胎児)における電磁波エネルギー吸収量を算出した.その結果,通常のMR画像撮像時では,胎児の奇形や発育障害といった問題が生じるレベルではないことが明らかになった.MRI(Magnetic Resonance Imaging:磁気共鳴画像法)装置は,強い静磁界中に置かれた被検体(主に人体)に電磁波を照射することによってその内部を画像化する装置である.近年,妊娠女性がこの装置を利用した際の電磁波エネルギー吸収量評価が求められている.そこで本研究では,計算機シミュレーションによって,妊娠女性腹部(すなわち胎児)における電磁波エネルギー吸収量を算出した.その結果,通常のMR画像撮像時では,胎児の奇形や発育障害といった問題が生じるレベルではないことが明らかになった.MRI(Magnetic Resonance Imaging :磁気共鳴画像法)装置は,強い静磁界中に置かれた被検体(主に人体)にパルス状電磁波を照射することによって生じるNMR(Nuclear Magnetic Resonance :核磁気共鳴)信号を受信し,被検体の内部構造を画像化する装置である。近年,妊娠女性がMRI装置を利用した際のパルス状電磁波による電磁波エネルギー吸収量評価が求められている。そこで本研究では,高精細妊娠女性数値モデルを用いて, MR画像撮像時の妊娠女性腹部(すなわち胎児)における電磁波エネルギー吸収量を計算機シミュレーションと実験的手法の両面より明確にすることを目的とした。まず, MR撮像を行う際に,被検体にパルス状電磁波を照射するRF(Radio Frequency)コイルとしてバードケージコイルを選択し,その設計・試作を行った。そのコイルに,生体等価固体ファントム(生体組織と等しい電気的特性をもつ物質)を挿入し,サーモグラフィ法にてファントム内部のSAR(Specific Absorption Rate[W/kg])を測定した。この測定結果を計算機シミュレーション結果と比較したところ,両者はよく一致したため,本研究で用いたバードケージコイルの計算機シミュレーションモデルの妥当性を確認することができた。次に,妊娠女性腹部付近にバードケージコイルを配置し胎児周辺のSAR分布を計算したところ,母体腹部の皮膚・筋肉部分や,羊水付近にて比較的高いSARが観測されたものの,胎児におけるSARはそれらに比べて低い値であることが明らかになった。MRI(Magnetic Resonance Imaging:磁気共鳴画像法)装置は,強い静磁界中に置かれた被検体(主に人体)にパルス状電磁波を照射することによって生じるNMR(Nuclear Magnetic Resonance:核磁気共鳴)信号を受信し,被検体の内部構造を画像化する装置である。そこで本研究では,高精細妊娠女性数値モデルを用いて,MR画像撮像時の妊娠女性腹部(すなわち胎児)における電磁波エネルギー吸収量を計算機シミュレーションと実験的手法の両面より明確にすることを目的とした。昨年度は,生体内における電磁波エネルギー吸収量の評価指標であるSAR(Specific Absorption Rate[W/kg]:比吸収率)分布を算出し,特に胎児付近にて詳細に観察し考察した。そこで,本年度は,このSARを発熱源として,体内における温度上昇分布を算出した。これを行うにあたり,生体組織の熱的な物性定数を明確にするとともに,体表面での冷却効果や発汗作用などもモデル化し,計算機シミュレーションを行った。この結果,通常のMR画像撮像時の胎児付近の温度上昇値は,きわめて低く,奇形や発育障害といった問題が生じるレベルではないことが明らかになった。さらに本年度は,被検体での電磁波エネルギー吸収量を低く抑えるためのRF(Radio Frequency)コイルを開発するための基礎検討を行い,いくつかの有用な知見を得た。
資源配分メカニズムに関する理論的・実験的研究

一次元上の政策集合の中から,一つの政策を決定する状況を考えよう。このような状況として,例えば消費税率や安全保障の水準を決定するような場面が想定されるであろう。このとき,各関係者はある政策に関してある理想点を有しており,それに近づけようとしているものとして想定するのが自然である。本年度の研究においては,上記のような状況において投票によって政策を決定した際に生じる帰結を,結託行動の観点から分析を試みた。投票の状況において,一人の投票者が投票結果に大きな影響を及ぼしえないとき,類似した目標を有した投票者同士が結託して帰結を彼らの望む水準に近づけようとするであろう。私が試みたのは,任意に与えられた投票ルールの下で,結託行動の帰結を強ナッシュ均衡という概念を用いて分析することである。分析の結果,次の2点が判明した。第1点として,任意の投票ルールが安定な帰結を有しているか否かを判定する必要十分条件を明らかにした。この必要十分条件の導出の際に,フォンノイマン=モルゲンシュテルンのミニマックス定理が有用であることがわかっている。第2点として,もし安定な帰結が存在するのであれば,その帰結はある種の中位投票者によって特徴づけられることを明らかにした。これは,いかなる投票制度を用いようとも,結託行動が許容されている限り,ある種の中位投票者の望む水準に政策が落ち着くことを示している。単一の公共財の供給量について、利害関係者の投票に応じて決定するような環境について考えよう。社会的に望ましい資源配分を実現するためには、利害関係者の選好に関する情報が必要となる。しかしながら、各利害関係者は個人的に望ましい帰結を導き出すために、自らに関する情報を正直に申告しないかもしれない。この「戦略的操作(strategic manipulation)」の問題に対して、上記の環境では、いかなる投票制度を用いようと、戦略的操作の帰結はある種の中位投票ルールによって特徴づけられることを理論的に明らかにした(山邑,2008)。また、戦略的操作可能な投票ルールの一例として平均投票ルールについて考察し、そのナッシュ均衡点が動学的安定性をみたしていることを示した(河崎・山邑,2008)。一方で、例えば中位投票ルールの下では戦略的操作を起こすインセンティブが生じないことが理論的に知られているが(ムーラン,1980)、中位投票ルールの下でのナッシュ均衡には非効率的な帰結を導き出すものが存在することが知られている(西條・ヒューストローム・大和,2007)。このとき、平均投票ルールと中位投票ルールのいずれがより理論予測に近い帰結を導き出すか、経済実験を通じて比較した。