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視覚障害の有無を乗り越える天文教材の開発

東京都高田馬場にある社会福祉法人日本点字図書館(以下、日点)別館の「ふれる博物館」にて、2018年8月17日から12月22日まで第2回企画展「宇宙をさわる」が開催され、企画段階から展示内容、教材提供、解説指導など全面的に協力した。本プロジェクトで開発した「すばる望遠鏡」3D模型も提供し、展示全体の流れの中での効果的な説明方法をさぐった。企画展は週3回、合計54日間の開催で、視覚の有無を問わず545人が来館した。前年度、視覚障害者を対象にすばる望遠鏡3D模型の解説を行った際、相補的な触図の必要性を感じた。そこで、立体コピー作成機とその印刷用紙を購入し、視覚障害者のアドバイスを得て、単純な屈折望遠鏡と反射望遠鏡の断面図と、すばる望遠鏡の断面図の、2種類の2次元触図を作成した。日本点字図書館(2018年8月)や東京都主催「晴眼者とともに学ぶ視覚障害者教養講座」(同11月)、川崎市視覚障害者情報文化センター(2019年1月)での講演会において、2次元触図を配布したところ、望遠鏡の構造について、参加者の理解がより深まった感触を得た。このように今年度は、日点での企画展を通じて国内ネットワークを強化できた。視覚障害者向け雑誌への執筆を依頼されるなどの反響があった。国際的には、今年度から2019年にかけて、国際天文学連合(IAU)が「Inspiring Stars」という触る教材の巡回展を行っており、初回が2018年8月にウィーンで行われた。すばる望遠鏡の3D模型も提供し、多くの参加者が触った。模型開発としては、国立天文台が北米・ヨーロッパ等との国際協力により建設した電波干渉計「アルマ望遠鏡」のアンテナ作成にとりかかった。アルマ望遠鏡で使用しているアンテナ4種類(日7m、日・米・欧12m)のうち、日本の7mアンテナの試作品が完成し、日本の12mアンテナの完成に向けて取り組んでいる。国内外のネットワーク強化は極めて順調に進んだ。国内では、日本点字図書館スタッフや、企画展を共催した「手と目でみる教材ライブラリー」の専門家が作成した展示方法から学んだ点を、今後の教材作成に活かしたい。また、企画展参加者からは、視覚障害者メーリングリストなどを通じて感想がよせられ、今後の教材開発にあたり、意見を求めることができる知り合いが増えた。国際的には、前述のInspiring Stars関係者や、2019年11月に国立天文台三鷹で開催されるIAUシンポジウム世話人と議論を進めた(臼田-佐藤はシンポジウム世話人コアメンバーの一人である)。シンポジウムは教材作りに特化した内容ではないが、世話人の多くは各国で教材開発・普及に取り組んでおり、密な情報交換が重要だと考えている。昨年度完成できなかった本プロジェクトの英語サイトも作成し、国際ネットワークを通じて宣伝を行った。教材開発も、おおむね順調に進んだ。2次元の触図を作成することができたし、アルマ望遠鏡アンテナの試作品を1体完成させた。しかし、3D模型の作成には時間を要することから、2体目の作成は、途中の段階で年度末を迎えた。今年度の推進方策に掲げていながら遂行できなかったのが、成果報告を論文にまとめて投稿することである。日本点字図書館での企画展などを通じたネットワーク強化を優先させたためであるが、2019年度の最優先事項として取り組む必要がある。現在進行中の、アルマ望遠鏡関連の模型を完成させる。望遠鏡に加えて天体模型作成も試みた上で、触って理解できる天文教材のノウハウをまとめ、天文学コミュニケーションの査読雑誌「Communicating Astronomy with the Public Journal」に投稿する。論文投稿は、2018年度の推進方策に掲げていながら、ネットワーク強化を優先させたために遂行できなかった、最優先事項である。国内外のネットワーク強化も引き続き行う。日本点字図書館の企画展などを通じて視覚障害者や、天文教育普及研究者との意見交換から、新たに浮かびかがった課題がでてきた。特に、開発した模型の広め方については、2019年度だけで解決できる問題ではないが、最終年度として、新たな課題の洗い出しとその解決のための展望をまとめる。国際ネットワークについては、Inspiring Stars関係者やIAUシンポジウム世話人との議論を進める。国立天文台を代表する「すばる望遠鏡」の模型製作を行った。すばるのCG映像製作者の協力を仰ぎ、精密模型のプロトタイプを3Dプリンタで製作し、視覚障害者や特別支援学校(盲学校)の理科教員の意見を求めた。理科教員からは「生徒が理解しやすいように、鏡などの触ってもらいたい部分のみを精密に製作し、その他の部分は単純化した方がよい。」というアドバイスを得た。その一方で、「触る文化」のエキスパートである視覚障害者からは「精密に作られているので、触っていて楽しい。このままで良い。」という意見を得た。そこで、精密バージョンと単純化バージョンの2体を製作することに決め、すばる望遠鏡の構造に詳しい職員のアドバイスを得ながら、単純化バージョンを製作した。さらに、別の視覚障害者からは、望遠鏡に関する質問を沢山受け、「模型を触ることによって、すばる望遠鏡の話がいろいろ聞けて楽しかった。」というコメントを得て、コミュニケーションが本質であることを認識した。ウェブサイトを作成する際には、3Dプリンタ用ファイルを提示するだけでなく、望遠鏡に関する情報などを加えることが重要であると考えている。国内外のネットワーク強化にも力をいれた。

5月にコロンビアで開催されたCommunicating Astronomy with the Public研究会では、同様の活動・研究を行っているメンバーと一緒に「ユニバーサルデザイン天文」のワークショップを行い、好評を得て、最終日にアンコール・ワークショップを行った。9月に国立天文台で開催された第三回ユニバーサルデザイン天文教育研究会や、10月にコロンビアで開催されたAstronomy beyond Common Senses研究会では、3D模型を見せながら本研究の紹介を行った。これらの研究会を通じて、同様の取り組みを行っている国内外の研究者との人脈を拡げた。望遠鏡模型の製作や、国内外での発表・人脈作りは順調に進んだ(「研究実績の概要」参照)。しかし、以下の2点については、当初予期していなかった。1当初は、すばる望遠鏡とそれと異なる望遠鏡の模型2体の開発を考えていたが、複数の方に意見を求めた結果、精度の異なるすばる望遠鏡の模型を2種類作る方が意味があると判断し、そのように変更した。今後の模型作りにおいても、(望遠鏡や天体の)種類を増やすより、1つ1つの模型とじっくり取り組み、必要に応じて同一の望遠鏡や天体において、複数の模型を作る方針に変更したいと考えている。2特別支援学校での出前授業を行うことができなかった。(ア)9月に国立天文台で開催された、第三回ユニバーサルデザイン天文教育研究会の世話人を務め、中核的な役割を果たし、研究会の準備に大幅な時間を費やしたのが原因である。国内と国外からの参加者をつなぐため、講演スライドの和訳・英訳や、英語講演の翻訳(和訳)のほとんどを担当したため、その間は模型製作自体に時間を割くことができず、製作スケジュールが遅れた。その反面、研究会を通じて多くの研究者との人脈を強化できたこと、また、この研究会での成果を10月にコロンビアで開催された研究会で発表できたことは、国内外への情報発信という点で大きな進展となった。(コロンビアでの研究会では、私のみ口頭発表を2件行った。)(イ)理科教員からのリクエスト(1)学校で教える単元(光の反射・屈折・吸収など)とのつながりを持たせてほしい、(2)授業では標本の触り方などを教えているので、できれば1人に1体ずつ模型がほしい、について、検討する必要があったためである。特に2点目については、模型を1体製作するのに50時間程度必要で、少人数とはいえ、生徒1人に1体ずつ提供するのが大変難しく、今年度解決すべき課題となっている。3Dプリンタを用いて国立天文台を代表する「すばる望遠鏡」の模型を製作し、都内の視覚特別支援学校で出前授業を行った。初年度に視覚特別支援学校の理科教員から得たアドバイスにより、シンプルバージョンと精密バージョンの二種類を製作し、全盲の生徒には一人一体ずつシンプルバージョン模型を、ロービジョンの生徒には二人で一体ずつ精密バージョン模型を触ってもらった。事前に理科教員と打ち合わせを行い、市販の望遠鏡の説明から始めたり、望遠鏡で光を集める原理の触図を製作し、2次元の図で説明した上で立体模型を触ってもらうなどの工夫を行ったところ、生徒から「わかりやすかった」という感想を沢山いただいた。
黄砂の長距離輸送が大気汚染物質の循環に与える影響-東アジア地域・太平洋とテストフィールドにして-

日本が置かれている気候的あるいは地理的環境は,グローバルスケールで大気汚染物質の拡散を考える上で重要な要素である.黄砂は,必ずしも汚染物質と同一には扱えないが,汚染物質が,組織だった季節風のもとで広域拡散するときの状況,活発な輸送高度の存在,等々について極めて有用な情報を与えてくれる.本年度の研究は,レーザレーダを中心に黄砂粒子の飛来高度をモニターし,種々の気象要素を考慮して,東アジアから太平洋にかけての大気中での物質の拡散状況を知ることである.他のひとつの目的は,黄砂粒子をテスト粒子にして,大気中の酸性物質と粒子状物質との関係を知らべることである.1.レーザレーダ観測を,名古屋大学と国立公害研究所で行った.天候の都合で同時に観測出来た日は少ないが,気象条件を加味して検討すると,西から東へ移動しつつ黄砂層がひろがり,中心が時には下降しているように見える例がある.小規模の乱流や重力によって少しづつ粒子が下方へ移動していることを示しているだろう.2.航空気による黄砂粒子の採集では,黄砂粒子が表面に液体(場合によっては硫酸イオンを含む)をつけているものがしばしば採集されている.大気中を漂っている間にNO_xやSO_xを吸着吸収した可能性も高い.今後,表面で生じている反応を明らかにするとともに,酸性降下物の降下に黄砂がどのような役目をはたしているか明らかにする必要がある.日本が置かれている気候的あるいは地理的環境は,グローバルスケールで大気汚染物質の拡散を考える上で重要な要素である.黄砂は,必ずしも汚染物質と同一には扱えないが,汚染物質が,組織だった季節風のもとで広域拡散するときの状況,活発な輸送高度の存在,等々について極めて有用な情報を与えてくれる.本年度の研究は,レーザレーダを中心に黄砂粒子の飛来高度をモニターし,種々の気象要素を考慮して,東アジアから太平洋にかけての大気中での物質の拡散状況を知ることである.他のひとつの目的は,黄砂粒子をテスト粒子にして,大気中の酸性物質と粒子状物質との関係を知らべることである.1.レーザレーダ観測を,名古屋大学と国立公害研究所で行った.天候の都合で同時に観測出来た日は少ないが,気象条件を加味して検討すると,西から東へ移動しつつ黄砂層がひろがり,中心が時には下降しているように見える例がある.小規模の乱流や重力によって少しづつ粒子が下方へ移動していることを示しているだろう.2.航空気による黄砂粒子の採集では,黄砂粒子が表面に液体(場合によっては硫酸イオンを含む)をつけているものがしばしば採集されている.大気中を漂っている間にNO_xやSO_xを吸着吸収した可能性も高い.今後,表面で生じている反応を明らかにするとともに,酸性降下物の降下に黄砂がどのような役目をはたしているか明らかにする必要がある.
次世代資産運用モデルの開発と実証分析

実施した研究は下記の4つである。(1)効率的フロンティア上への最小凹型コスト・リバランス問題の解法(2)ショート・セールが許される場合の非凸型ポートフォリオ最適化モデルの解法(3)平均・絶対偏差モデルによる小規模資産運用モデルの解法(4)下半リスクモデルによるポートフォリオ最適化(1)(3)は、いずれも従来の資産運用理論研究においては取扱いが難しいと考えられてきたものである。その理由は、問題が非凸型の最適問題となるため、多数の局所最適解が存在する可能性があり、その中の大域的最適解を求めることは、一般的にいってきわめて難しいからである。しかしわれわれのグループは、平均・絶対偏差モデルと大域的最適化手法を組み合わせることにより、この困難な問題の解決に成功した。これらはいずれも、次世代資産運用システムを組立てる上で重要な構成要素となるものである。また(4)は、超大型平均・下方リスクモデルがファクター・モデルの導入により実用的な時間で解けることを実証したもので、これも次世代資産運用システムに重要な役割を果たすものである。本年度の研究では、主に、取引コストを考慮したポートフォリオ最適化モデル、大規模国際分散投資モデルの構築、企業の倒産リスク判定法に分かれる。1つ目の研究は、最適ポートフォリオの構築、及び再構築を行う際に、取引コストによるコストを考慮したモデルである。既存の研究では取引コストは取り扱いが難しいために無視されてきたが、本研究では、実際に用いられる取引コストを収益に加味してある。さらに、そのモデル上の問題を効率良く解く分枝限定法アルゴリズムを提案し、計算実験により、現実的な大きさの問題が短時間で2分程度の短時間で解けることを示した。2つ目の研究は、国際分散投資を行う際の最適ポートフォリオを構築する方法である。国際投資では為替リスクと株・債権のリスク両方を考慮する必要があり、これが非線形計画問題となるため、これまでに効率的な解法は提案されていなかった。今回の研究により、この問題を線形計画問題として定式化することに成功し、そのため大規模な問題を解けるようになった。計算実験も行い、その有効性を検証した。3つ目の倒産判別は、企業の経営指標からその企業の倒産確率を推定するものである。従来の判別分析を用いた方法とは異なり、最近脚光を浴びているデータマイニングの手法を取り入れることにより、より予測能力の高い方法を構築した。さらに、通常線形関数による分離を行うモデルが使われるところで、2次関数を用いた判別方法を用いることにより、指標と倒産確率の関係をより多く捕らえることができ、その結果既存の方法よりも良いと思われる推定法を提案することができた。過去2年にわたって実施してきた、凹型取引コストと最小取引単位制約の下でのポートフォリオ構築問題を、より複雑なD.C型取引コストでの下での最適化問題に拡張するとともにこれを小規模資産の運用に適用するための研究を行った。また今年度はこれに加えて、平均・下方リスク・モデルを実務に適用するための研究を行った。平均・下方リスクの中には、マーコビッツの平均・下半分散(標準偏差)モデルや、10年前からわれわれのグループが推進してきた、平均・下半絶対偏差モデル、さらにはここ数年注目を集めている、ロッカフェラーニュリアーセフの、平均・CVaRモデルなどがあるが、われわれはこれらのモデルを1000資産、1000シナリオの下でのインデックストラッキング問題に適用して、その優劣を比較し、平均・CVaRモデルが全体的に最も有用であることを検証した。また、この問題から導かれる大型で稠密な線形計画問題を解くために、2つの方法を考案した。1つはファクター・モデルを用いることによって、問題サイズを大幅に縮小する方法である。またもう1つは、緩和法を用いて大型問題を効率的に解く方法の2つである。これらの2つの方法を融合させることによって、1000資産、10万シナリオモデルといった大型問題が解けるようになるものと考えられる。本年度に実施した研究は下記の4つである。(1)効率的フロンティア上への最小凹型コスト・リバランス問題の解法(2)ショート・セールが許される場合の非凸型ポートフォリオ最適化モデルの解法(3)平均・絶対偏差モデルによる小規模資産運用モデルの解法

(4)下半リスクモデルによるポートフォリオ最適化(1)(3)は、いずれも従来の資産運用理論研究においては取扱いが難しいと考えられてきたものである。その理由は、問題が非凸型の最適問題となるため、多数の局所最適解が存在する可能性があり、その中の大域的最適解を求めることは、一般的にいってきわめて難しいからである。しかしわれわれのグループは、平均・絶対偏差モデルと大域的最適化手法を組み合わせることにより、この困難な問題の解決に成功した。これらはいずれも、次世代資産運用システムを組立てる上で重要な構成要素となるものである。また(4)は、超大型平均・下方リスクモデルがファクター・モデルの導入により実用的な時間で解けることを実証したもので、これも次世代資産運用システムに重要な役割を果たすものである。
日本銀行の銀行統合政策に関する史的研究

報告者の全体的な研究課題は、日本において銀行合同が最も活発に展開された1920年代から敗戦までを対象に、銀行合同の実態的検討を行い、閉鎖的・分断的に描かれてきた従来の銀行合同像を修正することにある。具体的には、日銀アーカイブによる日銀史料の公開という新たな史料環境や国内外の研究動向を踏まえ、合同推進の媒介者的役割を果たした日本銀行の斡旋原理とその手法を、個々の合同ケースに基づいて検討することにより上記課題を果たすものである。以上のうち本科研費による研究の重点を次の仮説の実証的検討におき、包括的・総合的な検討を行った。(1)銀行合同は、既存の競争関係を再編することであり、決して閉鎖的・分断的なものではない。むしろ特定の合同プロセスが他の合同プロセスと密接に関係して展開する広域的連関性をもったものであった。このため日銀の合同勧奨の基本的原則は、取引先銀行に対して公平性を維持することであり、換言すれば、都銀間や地銀間において合同条件やその他に関して競争者間のバランスを確保することであった。(2)1940年頃から日銀は銀行合同に対して能動的・積極的となる。これに比較すれば1927年39年頃は受動的と言える。中央銀行が合同促進に乗り出すことにより、同行はインターバンク市場の再編成、換言すれば、地方と都市の金融市場の連関をどのように再編成するかという課題を抱え込んだ。しかしその方向性は一枚岩のように明確なものではなく、日銀金融統制力の強化、セントラルバンキング的志向、金融統制会的志向、反財閥・地銀育成の観点、ユニバーサルバンキング的志向、金融分業的志向などが入り混じった複雑なものてあった。この点で大蔵省との合同方針は必ずしも一致したものではなく、不断の調整が必要であった。なお、研究成果報告書には下記「11.研究発表」のほかに、石川県、福井県、富山県、三重県、高知県の事例(「金融風土記」『日経金融新聞』平成11年、12年連載)および三重銀行・但馬銀行の事例(『地方金融史研究』31号)についての成果も参考として収録した。申請者の全体的な研究課題は、日本において銀行合同が最も活発に展開された1920年代から金融恐慌後・昭和恐慌を経て敗戦に至る時期を対象に、銀行合同の実態的検討を行い、閉鎖的・分断的に描かれてきた従来の銀行合同像を修正することにある。具体的には、新たな史料環境や国内外の研究動向を踏まえ、合同推進の媒介者的役割を果たした日本銀行の斡旋原理とその手法を、個々の合同ケースに基づいて検討することにより上記課題を果たす。以上の課題のうち本申請での重点は、戦時期を対象とする次の論点の実証的検討である。(a)銀行合同は、既存の競争関係を再編することであり、決して閉鎖的・分断的なものではない。むしろ特定の合同プロセスが他の合同プロセスと密接に関係して展開する広域的連関性をもったものである。このため日本銀行の合同勧奨の基本原則は取引先銀行に対して公平性を維持することであり、換言すれば、都銀間や地銀間において合同条件やその他に関して競争者間のバランスを確保することであった。(b)1940年頃からの日本銀行は銀行合同に対して能動的・積極的となる。

中央銀行が合同促進に乗り出すことにより、日本銀行はインターバンク市場の再編成、換言すれば、地方と都市の金融市場の連関を一元的な金融統制のもとで再編成するという課題を抱え込んだ。このため同行は、地銀育成の観点から、都銀と地銀の資本的・人的関係について奨励から抑制へと変化していった。この点で大蔵省との合同方針は必ずしも一致したものではなく、不断の調整が必要であった。本年度は資料収集・整理に重点をおき、主に日本銀行金融研究所保管公文のうち日銀支店や考査局の関係資料を収集した。なお石川、福井、富山の北陸三県における戦時下の合同については『日経金融』連載「金融風土記」(99年6月8月)で発表した。申請者の全体的な研究課題は、日本において銀行合同が最も活発に展開された1920年代から敗戦までを対象に、銀行合同の実態的検討を行い、閉鎖的・分断的に描かれてきた従来の銀行合同像を修正することにある。具体的には、新たな史料環境や国内外の研究動向を踏まえ、合同推進の媒介者的役割を果たした日本銀行の斡旋原理とその手法を、個々の合同ケースに基づいて検討することにより上記課題を果たす。以上のうち本年度での重点を次の仮説の実証的検討におき、包括的・総合的な検討を行った。(1)銀行合同は、既存の競争関係を再編することであり、決して閉鎖的・分断的なものではない。むしろ特定の合同プロセスが他の合同プロセスと密接に関係して展開する広域的連関性をもったものであった。このため日銀の合同勧奨の基本的原則は、取引先銀行に対して公平性を維持することであり、換言すれば、都銀間や地銀間において合同条件やその他に関して競争者間のバランスを確保することであった。(2)1940年頃から日銀は銀行合同に対して能動的・積極的となる。これに比較すれば1927年39年頃は受動的と言える。中央銀行が合同促進に乗り出すことにより、同行はインターバンク市場の再編成、換言すれば、地方と都市の金融市場の連関をどのように再編成するかという課題を抱え込んだ。しかしその方向性は一枚岩のように明確なものではなく、日銀金融統制力の強化、セントラルバンキング的志向、金融統制会的志向、反財閥・地銀育成の観点、ユニバーサルバンキング的志向、金融分業的志向などが入り混じった複雑なものであった。
1次元摂動分子内ATRP法を用いた可溶性ラダーポリマーの精密合成と応用

ラダー(梯子状)ポリマーは、主鎖の繰り返し単位が2つ以上の結合からなる高分子として定義され、繰り返し単位ごとに環構造を有するユニークな高分子である。ラダーポリマーは通常の高分子よりも熱的・機械的安定性の優れた高分子材料を与えるものと期待されており、透過性と分離能が優れた気体分離膜に応用できること、液晶ディスプレイ、マイクロエレクトロ用パッケージング剤、さらには非線形光学材料などへの応用が期待されている。しかしながら、可溶性かつ構造が明確なラダーポリマーを合成することは容易ではない。汎用性が高いビニルモノマー群からなる可溶性のラダーポリマーを合成した例は申請者が知る限り皆無である。申請者らはごく最近、棒状らせん軸上に強く束縛(摂動)を受けたマルチビニル基が溶液重合であるにも拘わらず、主に分子内で速やかに重合し、定量的に可溶性のラダーポリマーを与えることを見出し、1次元摂動重合と名付けた。本申請研究では、この1次元摂動重合とATRP法を組み合わせた1次元摂動分子内ATRP法による可溶性ラダーポリマーの精密合成法を開発し、ラダーポリマーをビルディングブロックとした各種ブロック、グラフトポリマーの合成およびラダーポリマーならではの応用展開を図る。今年度は分子間架橋を抑制するためにナノ空間の精密特性解析を行い、さらにATRP開始基を有するマルチビニルポリマーをそのナノ空間に画分化することによって分子間架橋が全くなく、二重結合消費率が75%程度のラダーポリマーが精密合成できることを明らかにした。本申請研究で得られた多くの基礎知見をさらに発展させることによって、従来その合成が困難であった光学活性ラダー、各種ブロックポリマーの精密合成に展開を図る。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ラダーポリマーは繰り返し単位が2つ以上の結合からなる高分子と定義され、繰り返し単位ごとに環構造を有するユニークな高分子である。しかしながら、可溶生かつ構造が明確なラダーポリマーを合成することは容易なことではない。一般的に利用される多官能ビニルモノマーを用いたラダーポリマーの合成は分子間架橋による不溶化のため非常に困難なものである。当研究室では、重合官能基を有するイソシアナートのリビング配位重合によって分子鎖状に二重結合が並んだマルチビニルポリマーを合成し、希薄条件下でラジカル重合することによって定量的に可溶性のラダーポリマーを与えることを見出し、一次元規制重合と名付けた。本研究では、この一次元規制重合とリビングラジカル重合(LRP)を組合せた一次元規制ラジカル重合法による可溶性ラダーポリマーを合成することを目的に研究を行った。リビングラジカル重合の一種であるATRP(原子移動ラジカル重合)の開始剤部位とイソシアナートモノマーの重合開始剤部位を有する開始剤を合成し、メタクリレート基とイソシアナート基を有する二官能モノマーであるMOI-EOの重合挙動を調査した。一次元規制ATRPによりラダーポリマーの合成条件を検討するために、配位子の種類や触媒の量の影響を調査した。その結果、配位子としてTris[2-(dimethylamino)ethyl]amine(Me6TREN)を用いると、収率は低いものの高い二重結合消費率(97 %)かつ低い分子量分散度(1.25)のポリマーが得られることが分かった。また、重合法をATRPからSET-LRP(単一電子移動リビングラジカル重合)に変更し、溶媒として2,2,2-トリフルオロエタノールを用いてSET-LRPを行ったところ、二重結合消費率は46 %とそれほど高くはないがポリマー収率を75 %まで増加させることが可能となった。マルチビニルポリマーの合成方法の確立、基本的な重合条件の精査が終了したため、今年度からより焦点を絞ってラダーポリマーの合成に着手することができるため、期間内に研究目的を達成出来る見込みがついた。ラダーポリマーは、繰り返し単位が2つ以上の結合からなる高分子として定義され、繰り返し単位ごとに環構造を有するユニークな高分子である。ラダーポリマーは通常の高分子よりも熱的・機械的安定性の優れた高分子材料を与えると期待されており、気体の透過性および分離能の両方に優れた気体分離膜に応用できること、液晶ディスプレイ、マイクロエレクトロ用パッケージング剤、さらには非線形光学材料などへの応用が期待されている。そこで本申請研究では、この1次元摂動重合とATRP法を組み合わせた1次元摂動分子内ATRP法による可溶性ラダーポリマーの精密合成法を開発し、ラダーポリマーをビルディングブロックとした各種ブロック、グラフトポリマーの合成およびラダーポリマーならではの応用展開を図る。今年度は、昨年度の結果を踏まえて分子間架橋を抑制するためにナノ空間にマルチビニルポリマーを画分化し、高収率で構造が制御されたラダーポリマーの合成条件の確立を図った。その結果、逆相ナノエマルション滴内で孤立したラジカル重合を行うことによって、分子間架橋が全くなく、二重結合消費率が50%程度のラダーポリマーが合成できることが明らかとなった。今後、ATRPと組み合わせることによって本研究目的が達成できるものと考えられた。

マルチビニルポリマーの合成法の確立、逆相ナノエマルションの特性化、条件が精査され、重合条件がほぼ確立できたため、期間何に研究目的が達成できる見込みがついた。ラダー(梯子状)ポリマーは、主鎖の繰り返し単位が2つ以上の結合からなる高分子として定義され、繰り返し単位ごとに環構造を有するユニークな高分子である。ラダーポリマーは通常の高分子よりも熱的・機械的安定性の優れた高分子材料を与えるものと期待されており、透過性と分離能が優れた気体分離膜に応用できること、液晶ディスプレイ、マイクロエレクトロ用パッケージング剤、さらには非線形光学材料などへの応用が期待されている。しかしながら、可溶性かつ構造が明確なラダーポリマーを合成することは容易ではない。汎用性が高いビニルモノマー群からなる可溶性のラダーポリマーを合成した例は申請者が知る限り皆無である。申請者らはごく最近、棒状らせん軸上に強く束縛(摂動)を受けたマルチビニル基が溶液重合であるにも拘わらず、主に分子内で速やかに重合し、定量的に可溶性のラダーポリマーを与えることを見出し、1次元摂動重合と名付けた。本申請研究では、この1次元摂動重合とATRP法を組み合わせた1次元摂動分子内ATRP法による可溶性ラダーポリマーの精密合成法を開発し、ラダーポリマーをビルディングブロックとした各種ブロック、グラフトポリマーの合成およびラダーポリマーならではの応用展開を図る。今年度は分子間架橋を抑制するためにナノ空間の精密特性解析を行い、さらにATRP開始基を有するマルチビニルポリマーをそのナノ空間に画分化することによって分子間架橋が全くなく、二重結合消費率が75%程度のラダーポリマーが精密合成できることを明らかにした。本申請研究で得られた多くの基礎知見をさらに発展させることによって、従来その合成が困難であった光学活性ラダー、各種ブロックポリマーの精密合成に展開を図る。これまで得られた基礎的知見を基に、今年度から物理的空間的な制限を設けることによって分子間反応を抑制するマイクロエマルション重合について検討する。この方法が確立できれば、可溶性のラダーポリマーを簡便かつ大量合成することが可能となり、応用展開までを見据えた研究のより一層の推進を図ることができると期待される。重合条件がほぼ確立されつつあるので、最終年度は可溶性のラダーポリマーを大量合成し、応用展開までを見据えた研究のより一層の推進が図れるものと考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
感覚代行システムの生体音響学的研究

本課題は聴覚系や発声系の欠損や機能低下を補助する方式を探るために生体音響学の観点から研究を進めることである。具体的には,聴覚代行,音声認識,盲人補助,発声代行などの研究に焦点が絞られ,いずれも生体音響学が底流にある。本年度得られた成果を以下に要約する。1)触覚を介する聴覚代行では,振動パターンを子音に点字のような凸点パターンを母音に対応させ,それを指先上をスウィープする方法で音声認識率が大きく向上することを確認するとともに,普及型の触覚ボコーダの開発を行った。2)中途失聴者は手話や読話を覚えるのが大変であり実際には筆談を利用している。この筆談の代行となる単音節音声タイプライタは17年ほど前に実用化したことがある。しかし,高価で普及しなかったため電気メーカの協力も基で実用器の設計を行った。3)昨年度は聴神経電気刺激法で耳鳴り患者の1/3が改善されることを,約1000耳による検査を通じて明確にし,耳鳴りが始まったら自分で治療できるような埋め込み式耳鳴り治療器を開発した。これを7名の患者に埋め込んだところ,電気刺激後に爽快感が得られたり,眠気をもようしたり,音声の聞き取りが改善されるなどの知見を得ており,聴神経の電気刺激が中枢の大脳辺縁系に及んでいるという仮説を立てることができた。4)喉頭摘出者のための人口喉頭については,患者の呼気圧でピッチ周波数を制御させることで極めて自然性の高い音声が生成されることを把握してきた。本年度は今までの成果を基に試作器を作り,実際に患者に適用してその有効性を確かめた。さらに,本年の4月に普及型の装置が開発されることになった。5)高齢者の感音性難聴には音声を「ゆっくり」「はっきり」聞かせるディジタル補聴器が有効であること改めて実証し,「ゆっくり」聞かせる話速変換型補聴器を実用化するとともに,イントネーションを強調する「はっきり」聞かせる補聴器の設計を行った。本研究では,聴覚,視覚,発声などに障害をもつ人達を補助するために,その研究の底流となる生体音響学に新しい知見を得て,より優れた感覚代行システムの設計指針を得ることを目的としている.本年度は次の3点について,基礎的知見と具体的な成果とを得ている.第1点は,盲人が聴覚情報だけを手がかりにして障害物を発見する「障害物知覚」のメカニズムについてほぼ全貌が明らかにされたことである.過去30間にわたって未知の現象として研究の対象になっていなかったことが解明されたことから,障害物知覚の能力を増幅するような一種の盲人用補聴器の設計の手がかりが得られた.第2点は,内耳に微弱な電気刺激を加えることで耳鳴りが消失する患者が約3割いることを確認し,そのメカニズムの解明に取り組んだことである.その結果から内耳への電気刺激は自律神経系に作用し,大脳の活性化に結び付き耳鳴りが埋没されるような現象が生じることが分かった.さらに,耳鳴り治療後に言葉の聞き取りに明らかな改善が見られたことから,補聴効果もあることが分かった.そこで耳鳴りが始まったら自分で治療できるような埋め込み式治療器を開発して10名の患者に適用し,その有効性を確かめた.第3に,喉頭摘出者が使う電気式人工喉頭の発声音の自然性を大きく向上させることに成功したことである.

具体的には,呼吸からの情報でイントネーションを制御させる方法をとり,最適な呼気圧-ピッチ周波数変換関数を求めた.その結果に基づき喉頭摘出者のための実用型人工喉頭を試作できた.以上,3点について述べたが,音声を「ゆっくり」「はっきり」聞かせる補聴器の有効性,指先上で音声情報を電光掲示板のように提示する聾者用聴覚代行の有用性など,福祉工学のための生体音響学に多くの知見を得た.本課題は聴覚系や発声系の欠損や機能低下を補助する方式を探るために生体音響学の観点から研究を進めることである。具体的には、聴覚代行,音声認識,盲人補助,発声代行などの研究に焦点が絞られ,いずれも生体音響学が底流にある。本年度得られた成果を以下に要約する。1)触覚を介する聴覚代行では,従来の音声スペクトルを振動パターンに変換するよりは,振動パターンに加えて点字のような凸点パターンを利用し,それを指先上をスウィープすることにより音声認識率が大きく向上することを見いだした。2)聴神経電気刺激法で耳鳴り患者の1/3が改善されることを,約1000耳による検査を通じて明確にした。ただし,耳鳴り消失は一過性であったので,耳鳴りが始まったら自分で治療できるような埋め込み式耳鳴り治療器を開発し,現在まで7名に適用し,良好な結果を得ている。さらに、電気刺激後に音声の聞き取りが改善されるなどの知見を得ており,聴神経の電気刺激が色々な効果を与えることが次第に明らかにされてきた。3)喉頭摘出者のための人工喉頭については,患者の呼気圧でピッチ周波数を制御させることで極めて自然性の高い音声が生成されることを把握してきた。本年度は訓練の有無,個人差による差異などを明確にした上で試作器を作り,実際に患者に適用してその有効性を確かめた。さらに,本装置は福祉用具実用化開発助成制度で採択され2年後には製品化されることが決定し,広く普及させる足がかりを得た。4)本課題を遂行している過程から,高齢者の感音性難聴には音声を「ゆっくり」「はっきり」聞かせる補聴器が有効であることが判明し,「ゆっくり」聞かせる話速変換型補聴器を開発・実用化するとともに,イントネーションを強調する「はっきり」聞かせる補聴器の有用性を明らかにした。本課題は聴覚系や発声系の欠損や機能低下を補助する方式を探るために生体音響学の観点から研究を進めることである。具体的には,聴覚代行,音声認識,盲人補助,発声代行などの研究に焦点が絞られ,いずれも生体音響学が底流にある。1)触覚を介する聴覚代行では,振動パターンを子音に点字のような凸点パターンを母音に対応させ,それを指先上をスウィープする方法で音声認識率が大きく向上することを確認するとともに,普及型の触覚ボコーダの開発を行った。2)中途失聴者は手話や読話を覚えるのが大変であり実際には筆談を利用している。この筆談の代行となる単音節音声タイプライタは17年ほど前に実用化したことがある。しかし,高価で普及しなかったため電気メーカの協力の基で実用器の設計を行った。3)昨年度は聴神経電気刺激法で耳鳴り患者の1/3が改善されることを,約1000耳による検査を通じて明確にし,耳鳴りが始まったら自分で治療できるような埋め込み式耳鳴り治療器を開発した。これを7名の患者に埋め込んだところ,電気刺激後に爽快感が得られたり,眠気をもようしたり,音声の聞き取りが改善されるなどの知見を得ており,聴神経の電気刺激が中枢の大脳辺縁系に及んでいるという仮説を立てることができた。
粘性土地盤上の盛土構造物の地震時安定性に関する研究

前年度の研究成果を踏え、本年度では先づ(1)地震時直後の地盤の安定性を検討する上で基礎資料となり得る、繰り返し載荷を受けた中間土のせん断特性を調べた。また(2)偏心カムと高応答型直流モーターとを組合せて遠心力載荷装置に搭載可能な小型の起振装置を開発し、これを用いて(3)壁面背後に作用する地震時土圧分布性状について実験を行い震度法による解析結果との比較を試み、次に示すような結果を得た。(1)、塑性指数Ip=1060の三種類の試料を各々三軸セル内でKo圧密し、非排水条件下で応力振巾FF80t=34115KPa、周波数T=0.51Hz、繰り返し載荷回数N=300回なる載荷を付与した場合の間隙水圧挙動および繰り返し載荷直後のせん断特性を調べた。その結果、繰り返し載荷中供試体内に発生する間隙水圧及びせん断強度は試料の違いによる差違は殆んど認められなかった。然しながらせん断特性中の変形係数に関してはIpが小さな試料ほど、その低減が著しい事が見出された。(2)、小型、軽量のプリントモーターの出力軸に偏心カムを取り付け、これを遠心容器下のブラケットにあてがって回転させることにより、最大周波数40Hz、振巾0.51.0mm、波形が正弦波の水平振動を出力することに成功した。(3)、(2)で述べた小型起振装置を用い、遠心加速度20gの下で実物に対する模型の相似則を満足させた地震時土圧性状に関する実験を行なった。これによれば加振直後に於ける壁面背後の土圧分布特性は壁高の1/2付近で最大値を取るような放物線状を示し、これは明らかに震度法による結果とは異なり、しかも土圧変化の絶対値についても、実測による値の方が大きいという結果が得られた。軟弱な地盤上の盛土構造物の地震時安定性に関し遠心力載荷装置を用いて昭和61年度、62年度に予定している模型実験の研究計画遂行のため、地盤条件についての基礎資料を整えると共に模型実験の相似性ならびに、遠心装置に登載する起震装置、地盤の振動応答を検出する加速度計の仕様について検討した。先づ模型実験で想定する地盤の力学特性について、日本近海で発生した地震による土構造物の震害事例を収集し基礎地盤と土構造物の被災の関係を解析した。その結果、沖積地盤で代表される軟弱地盤は単に深さとともに非評水せん断強度が増大するのではなく、表層はかなり大きな強度を有することが多くの事例で指摘された。このため、このような表層部を有する地盤の支持力特性を明らかにする必要を痛感し、遠心力載荷装置を用いて静的な載荷試験によって調べた(中瀬、斎藤、竹村)。また遠心力場内で実施する模型実験の相似律に関し詳細な検討を加え、これまでの重力場に於ける種々の実験は何れも実物に対し相似性を満足しておらず、その結果の適用には自ずから限界のあることならびに遠心力載荷試験による模型実験では使用する遠心加速度Nとすると実地震波の周波数をN部、振動継続時間は1/【N^2】とすることが明らかとなった(木村、斎藤、竹村)。したがって、このような振動仕様を満足する装置として、油圧・電気サーボシステムによる起震装置を設計、製作した(木村、斎藤、竹村)。さらに模型地盤の振動応答を検出する加速度計に関し、圧電素子を用いた機種は出力特性には優れているが、ノイズの発生が避け難く、従来の半導体素子による小型加速度計の試作に見通しをたてた。
早期再分極症候群の病態解明および診断・予後指標に関する多角的研究

早期再分極症候群は、心電図の下側壁誘導に早期再分極(J波)を有し、心室細動による突然死を来す疾患である。これまで早期再分極症候群の心室細動再発のリスク因子については十分な検討がされていなかった。さらに、これまでに報告されている早期再分極症候群自体が、Brugada症候群や、胸痛を伴わずに心室細動に移行した冠攣縮性狭心症を含んだ疾患群で、従来報告されている臨床的特徴や予後予測指標が偽りの指標である可能性もある。今回、国内の不整脈診療の中心的施設から集積した真の早期再分極症候群49例において、心室細動の予後予測因子を検討し、広範な誘導に広がるJ波の存在が心室細動再発の予測因子となることが明らかとなった。現在論文投稿し査読中である。今回、国内の不整脈診療の中心的施設から集積した早期再分極症候群49例において、心室細動の予後予測因子を検討し、全誘導に広がるJ波の存在が心室細動再発の予測因子となることが明らかとなった。現在論文投稿し、査読中である。早期再分極症候群の心室細動の抑制に有効な治療法を明らかにする。多施設から得られた臨床データを用いて、心室細動再発後に薬物治療介入後の心室細動再発の頻度の変化を検討し、有効な治療法を提案する。早期再分極症候群は、心電図の下側壁誘導(II,III,aVF,aVL,V4-6)に早期再分極(J波)を有し、心室細動による突然死をきたす疾患である。従来の早期再分極症候群の診断の問題点として、冠攣縮性狭心症が十分に除外されていないことが挙げられていた。日本人に多いとされる冠攣縮性狭心症は、早期再分極症候群と同様に器質的心機能異常を認めない例で心室細動の原因となる疾患であるが、欧米では冠攣縮性狭心症に対する認識が乏しく、ほとんどの欧米の早期再分極症候群に関する論文には冠攣縮誘発検査の記載がないため、早期再分極症候群として集積された症例のかなりの部分が胸痛を伴わないか、あるいは突然心室細動に移行した冠攣縮性狭心症であった可能性があった。我々は早期再分極を有する特発性心室細動例において冠攣縮性狭心症の誘発試験を行うことで、40%が冠攣縮性狭心症と診断しうることを報告した。また早期再分極を有する心室細動蘇生後の冠攣縮性狭心症の40%は胸痛を伴わないことを報告した(J Am Heart Assoc. 2018;7:e007942.)。冠攣縮性狭心症においては抗狭心症薬が著効するため、両者の鑑別は必須であり、本研究の臨床的意義は高いものと考えられる。早期再分極は全人口の10%前後に存在する一般的な心電図所見であるにも関わらず、心室細動に至る早期再分極症候群の病態、予後は未解明である。このため臨床の現場では、いかにハイリスク例を抽出し、治療介入を行うかの判断に難渋するケースに多々遭遇する。さらに、これまでに報告されている早期再分極症候群自体が、Brugada症候群や冠攣縮性狭心症を含んだ疾患群で、従来報告されている臨床的特徴や予後予測指標が偽りの指標である可能性が高い。今後、Brugada症候群や冠攣縮性狭心症を厳密に除外した早期再分極症候群において臨床病態や予後を再検討する必要がある。国内の不整脈診療の中心的施設との多施設共同研究を行っており、2018年3月末までに約50例の早期再分極症候群の登録が完了している。早期再分極症候群における予後予測指標を検討する予定である。研究初年度であり、元々所有している物品を使用して研究を行ったため、新たに物品を購入する必要が少なかった。次年度以降に研究に必要な物品を購入していく予定である。初年度からの繰り越し額が多かったため次年度使用額が生じた。
既存骨組への影響を考慮した耐震補強のための制震ディバイスの形状最適化

1.連続体のトポロジー最適化の手法を拡張し,耐震壁と既存骨組の間の接触を考慮する大変形問題に対して,壁の開口部の数と形状を最適化する方法を開発した。また,嵌合形式を用いてブロックを接合する形式の耐震壁を対象として,最適なブロック形状と嵌合形状を求める手法を提案し,有限要素解析によってその有効性を検証した。2.昨年度最適化したラチス形式のブロック耐震壁モデルと,上記の連続体の最適モデルに対して,3Dプリンタを用いて試験体を作成し,骨組に設置して水平方向静的繰り返し載荷実験を行った。その結果,規則的な部材配置を有する基準モデルと比べて載荷性能が向上することを確認した。3.耐震補強での利用を想定して圧縮力のみを負担する二重鋼管圧縮ブレースについて,これまで検討してきたブレース接合部がピン接合の場合とは異なり,固定接合形式の場合を検討した。また,さまざまな接合部形状を新たに検討するとともに,繰返し載荷実験および有限要素解析を通じてそれらの挙動特性を考察し,十分な載荷性能を有することを確認した。4.曲げ変形による降伏を先行させて座屈を抑制するブレース機構について,昨年度に引き続き実験を行うとともに,数値解析によって実験結果の検証を行った。また,耐震架構配置と柱断面形状が異なる架構に対して,純ラーメン構造やブレース構造などの構造種別に応じた優良設計解を求め,合理的な架構を設計するための検討を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.耐震補強ブロックの組合せ最適化さまざまな種類の耐震補強ブロックを組み合わせて,既存骨組への影響が少なく,総せん断力に対して効率よく抵抗するブロック壁を設計するための最適化手法を開発した。最適化では,ブロックの部材には柱梁要素を用いる。そのため,最適化されたブロック壁に対して,ソリッド要素を用いた有限要素解析を実施し,解析精度を検証するとともに,面外座屈の影響を検討した。2.圧縮のみに抵抗する二重鋼管圧縮ブレースの開発引張力には抵抗しない二重鋼管圧縮ブレースを提案した。片流れ型試験体およびK型試験体の繰返し載荷実験を行い,圧縮プレースとしての性能を確認した。また,内管に初期圧縮力を与える効果を確認した。縮み代部分の内管局部破壊が生じた場合,内管内に挿入する接合部突起部を延伸するなどの対策を検討した。3.曲げ先行ブレースの開発ブレースの中央に折点を有し,圧縮軸力下で曲げモーメントが発生する曲げ降伏先行ブレースを提案した。断面をH形とし,弱軸まわりの座屈より強軸まわりの曲げ降伏を先行させ,特殊な材料や機構を用いない単純な構造に特長がある。地震応答解析により,鋼管を用いたK形ブレース架構と比較して曲げ降伏先行ブレースを適用した架構の柱梁の損傷低減の可能性を示した。耐震ブロック壁と,ブレースともに,想定した成果が得られた。1.ブロックの形状と接合部の形状最適化:ブロックのラチス材の配置と幅を最適化するための2段階の手法を開発した。第1段階では,ラチス材の接続関係(トポロジー)を固定して節点位置を最適化するため,軸力密度法を用いる。疑似焼きなまし法を用いて,指定された層間変形角での反力が最大になるような形状を求める。第2段階では,形状を固定して,材料の体積制約の下で部材幅を最適化する。以上の2段階を繰り返すことにより,主に圧縮力で層せん断力に抵抗するラチス材の配置が得られた。2.嵌合接合を用いた耐震ブロック壁の最適化:平面充填図形を嵌合で接合して耐震ブロック壁を最適化する手法を提案した。空間充填図形は,四面体の展開図から生成する。図形の幾何学的パラメータを変数として,指定された層間変形角での反力が最大になるような形状を求めた。3.耐震補強ブロックの模型による検証実験:最適化されたブロック壁の性能試験のための準備として,4枚のブロックからなる基準モデルの強制変位試験を行った。材料はVeroGrayであり,3Dプリンタを用いて試験体を製作した。既存骨組の梁と柱は鋼材である。ブロック間は接着し,ブロックと梁柱の間は接触接合とした。実験の結果,使用材料は十分な強度を持つことがわかり,次年度実施予定の最適化モデルの載荷実験でも,VeroGrayを用いることとした。4.既存骨組への影響を低減するようなブレースの設計と実験による検証:ブレースと梁柱の間に強固な接合が不要となる圧縮のみに抵抗するブレースの端部補強およびウェブの耐力評価について検討し、載荷実験を通じて端部補強効果とウェブ耐力の評価精度を検証した。また,曲げ変形によって水平剛性と耐力を調節可能なブレースの断面形状や接合部詳細を検討し,繰り返し軸方向力に対する履歴性能を実験的に検証した。さらに,有限要素法による数値解析で挙動を評価した。ブロック壁の最適化手法を開発し,模型実験を行うことができた。ただし,最適化されたモデルの載荷実験は,次年度に行うこととした。

また,嵌合形式を用いてブロックを接合する形式の耐震壁を対象として,最適なブロック形状と嵌合形状を求める手法を提案し,有限要素解析によってその有効性を検証した。2.昨年度最適化したラチス形式のブロック耐震壁モデルと,上記の連続体の最適モデルに対して,3Dプリンタを用いて試験体を作成し,骨組に設置して水平方向静的繰り返し載荷実験を行った。その結果,規則的な部材配置を有する基準モデルと比べて載荷性能が向上することを確認した。3.耐震補強での利用を想定して圧縮力のみを負担する二重鋼管圧縮ブレースについて,これまで検討してきたブレース接合部がピン接合の場合とは異なり,固定接合形式の場合を検討した。また,さまざまな接合部形状を新たに検討するとともに,繰返し載荷実験および有限要素解析を通じてそれらの挙動特性を考察し,十分な載荷性能を有することを確認した。4.曲げ変形による降伏を先行させて座屈を抑制するブレース機構について,昨年度に引き続き実験を行うとともに,数値解析によって実験結果の検証を行った。また,耐震架構配置と柱断面形状が異なる架構に対して,純ラーメン構造やブレース構造などの構造種別に応じた優良設計解を求め,合理的な架構を設計するための検討を行った。耐震ブロック壁については解析,最適化に加えて,模型実験を行う。また,ブレースについては,実験結果を解析によって詳細に分析する。最適化手法については,連続体モデルによる新たな方法を検討する。その結果と,今年度に開発した手法を比較し,いずれかを用いて実験モデルを作成する。秋ごろに実験を行い,結果を吟味して論文を執筆する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
有機性産業廃棄物と都市ごみの炭化物高品位化による多用途再生利用に関する研究

比較的低温の熱処理技術である炭化処理に注目し,16種類の様々な都市廃棄物と産廃廃棄物の炭化物を製造し、廃棄物およびその処理により得られた炭化物の物理・化学的な組成、発熱量などを分析し,質向上の方法について検討した。まず炭化物の燃料利用の際に装置腐食などの問題を起こす塩素に注目し、水溶性の程度によって形態を分類・定量した。炭化物中塩素の大部分は水溶性であり、水洗による塩素除去効果は高い。一方、セメントキルン用燃料としては揮発性塩素0.1%が目標となっており、水洗により0.16%,炭酸化処理により0.11%程度となり、ほぼ満足出来ることが分かった。炭化物中の灰分除去方法として重液選別、および石炭の灰分除去技術である浮選、液中造粒を適用し、合わせて灰分の存在形態について考察した。炭化物の発熱量(質)と可燃分回収率にはトレードオフ関係が見られ,都市ごみ炭化物の場合浮選あるいは液中造粒によって発熱量20000kJ/kg及び灰分30%以下の目標値を満足はできるが,可燃分の回収率は20%まで低下した。カーシュレッダー炭化物については、基準値を満足させることが不可能であった。炭化物中の灰分は可燃分と結合しており,粉砕等を行っても分離は困難である。最後に,炭化処理を廃棄物の埋立前処理として検討するため、嫌気性埋立、好気性埋立を各々模擬したカラム実験を行った。炭化物からの有機物溶出は原廃棄物と比べて大幅に減少し、特に好気性カラムではアンモニア濃度が低下した。しかし、重金属の溶出が認められ、埋立処理においては酸化還元などによる環境条件の考慮が必要である。ASR(カーシュレッダーダスト),可燃ごみを炭化処理し,得られた炭化物について灰分の存在形態および除去特性を検討した。炭化物は不燃物除去のため,5.6mmふるいにかけ,ふるい下をボールミルで粉砕して重液選別,浮遊選別,水中造粒により灰分分離を試みた。炭化物の灰分はASR,可燃ごみがそれぞれ69%,38%で,ASR炭化物についてはいずれの方法によっても灰分30%以下,発熱量2万kJ/kgという燃料としての品位に達しなかった。可燃ごみ炭化物は浮遊選別,水中造粒では条件によって品位の高い回収物が得られるが,可燃分の回収率が低い。重液選別によって浮上,沈降した炭化物の灰分および金属含有量を分析したところ,いずれも金属組成には差がなかった。これより,「灰分の組成は一定であり,灰分と炭素分が結合している。その比が大きい粒子は比重が大きく沈降する」と考えた。比重の異なる重液によって比重別の炭化物重量,組成を求めたところ,灰分の比重がおよそ3であり,粒子の灰分/炭素分比に分布があることがわかった。また,浮遊選別による分離効率は重液選別とほぼ同じ傾向にあるが,灰分が親水性,炭素分が疎水性であるため両者の比によって濡れ性が異なるためと考えられる。炭素と灰分が結合されていることは,SEM写真でも確認した。灰分分離に用いた炭化物は粉砕しているため,粒子の灰分と炭素分はそれ以上物理的に分離することはできない。また液媒体中では凝集が起こることも,分離を難しくしている。カーシュレッダーダスト(ASR)の燃料利用を目標とし,品質を高めるための前処理として灰分・塩素の除去に有効な方法を検討した。物理組成ごとの灰分・塩素の存在状態を把握し、除去すべきものを見極めたのち、(1)灰分の多い粒径のみ除去するためのふるい分け,(2)不燃物・灰分・PVC由来の塩素の除去のため重液選別,

(3)PVC由来の塩素除去のための低温(300°C)の炭化,(4)炭化物中水溶性塩素の除去のための水洗処理を行い,最後にマスバランス・灰分・塩素量・可燃分回収率・発熱量により各方法の評価を行った。(1)5.6mm以下成分をふるい分け除去することにより,灰分が約30%減少する。(2)次に重液選別によって不燃物を除去し,可燃物であるウレタン,繊維が回収できる。硬質・軟質プラスチックとゴムは重液の比重により除去率が変化し,比重1.1での分離が,可燃分回収率と塩素除去率ともに最も効率的であった。(3)PVC中の塩素は300°Cで加熱するとほぼ100%揮発する。しかし重液選別回収物を炭化したところ塩素揮発率は50%であり,無機塩素が除去されずに残る。(4)低温炭化物中塩素の35%が,水溶性塩素として除去された。以上の手順により,処理前のASRの品質は灰分0.37g/g-ASRであったが、ふるい分けおよび重液選別で効果的に除去され,低温炭化後でも0.16g/g-charとなり燃料としての目標値をクリアすることができた。しかし,水洗炭化物の総塩素は5.7mg/g-charであり,目標の3mg/g-char以下とすることができなかった。