hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大気圧グロー放電プラズマを利用した酸化亜鉛薄膜の高速大面積作製技術開発

結果として、均一膜厚さの薄膜が得られることがわかり、大面積成膜について可能なことがわかった。成膜速度の向上については課題が残った。ガス流速の理論計算を行い、装置の改良を行い、実際に薄膜の作製実験を行うことによって良い結果が得られた。当初の研究目的であった、薄膜の大面積化が可能な装置を作ることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。大面積成膜が可能となったが、薄膜の成長速度の向上、および、薄膜の品質(物性)の向上が次の課題である。基本的には、これまでの研究手法と同様な方法で、条件設定を行えば、目的が達成できると考えている。実際の薄膜作製実験、および、薄膜の物性評価を継続して行っていく。
計算科学と情報科学によるCTD及びCTRの構造空間と転写因子認識機構の研究

本年度は転写サイクル過程に大きな影響を及ぼすRNAポリメラーゼのctd領域とSpt5のctr領域のリン酸化が分子コンフォメーション及びその分子認識に与える影響について研究した。RNAのctd領域とctrペプチドはRNAポリメラーゼの転写過程に重要な役割を果たしている。ctd領域とctr領域はそれぞれ特異的にリン酸化される部位が特定されており、リン酸化が機能on-offのスイッチとなっている事が実験から示されているがその分子レベルでの詳細は明らかにされていない。本研究では長時間分子動力学シミュレーションと機械学習の手法を融合してこのctdペプチドとctrペプチドのリン酸化によって誘起されるコンフォメーション変化の抽出を試みた。長時間分子動力学シミュレーションでは最近報告された構造不定タンパク質の解析に適した水モデルを新たに採用してその精度を高めた。また機械化学習については多次元距離尺度法とその非線形空間への拡張版であるIsomap法を駆使してリン酸化によるコンフォメーション変化の特徴を次元削減した位相空間上に射影し解析能力を高める事に成功した。具体的には、溶質及び溶媒を含めた多次元空間のシミュレーションデータから距離尺度を定義して、これを2次元空間に射影する数理解析ツールプログラム群を作成し、シミュレーションから得られた大規模データを処理した。その結果、多次元距離尺度法とIsomap法によってリン酸化によるコンフォメーション変化を低次元空間上に写像しリン酸化分布と非リン酸化分布を明確に分離する事に成功した。本研究課題の成果によりリン酸化が転写過程に与える効果を分子レベルでより精密にとらえる事が可能である事を示した。特に、分子シミュレーションと機械学習を組み合わせることで転写サイクル研究の推進に一定の貢献ができたと考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。CTDの非コンセンサス配列は、コンセンサス配列と同様に転写サイクル過程に重要な役割を果たしています。これまでに非コンセンサス配列を含むCTDの構造空間を、拡張アンサンブル法の一つであるマルチカノニカル分子動力学(McMD)シミュレーションで広く探索し、得られた結果に対して構造クラスター分布解析等の情報科学を駆使してその特徴を抽出しました。現在は、この抽出されたCTD構造空間分布の知見を基に、コンセンサス配列と非コンセンサス配列が様々な転写因子の分子認識に及ぼすメカニズムを解析中です。これに加えて、Pol2に作用するDSIFのCTRはCTDに似た繰り返し配列を持ちリン酸化によって転写伸長に寄与しますが、本年度はCTRとリン酸化したCTRの構造空間探索を大規模分子動力学シミュレーションで実施しました。これらの知見を基に情報科学の手法を利用してCTR構造空間が転写因子認識機構に関わるメカニズムを明らかにする事を目的とした分子シミュレーションを開始し、大規模な構造空間データを収集しつつ並行してその解析を進めています。以上に加えて本研究目的を効率良く達成するためにCTDやCTRのリン酸化及びアセチル化等による特別な構造変化(レアイベント)を分子動力学シミュレーションで高速かつ容易に生成できる新規な理論手法を開発して国際学術雑誌Journal of Computational Chemistryに単著で論文発表しました。Pol2が関わる転写サイクル過程に大きな寄与をするCTD及びCTRの全原子分子シミュレーションを早期に開始することができ、順調にデータを収集中です。またCTR分子シミュレーションのデータ解析からはリン酸化がCTRの2次構造に大きな構造変化を誘起することを初めて明らかにしました。現在この知見に関する論文作成中です。加えてこれら蛋白質の構造変化をCa原子間の距離行列情報から容易に生成できる手法を開発して論文発表しました。このように本研究計画達成に向けて直実に実績と成果を上げつつあると考えています。今後は、分子シミュレーションの詳細なデータ解析を進めるとともにリン酸化に留まらずアセチル化などの異なる生体内化学修飾によるCTD及びCTRの複雑な構造変化を精細に捉え、転写サイクル機構に及ぼす影響を明らかにしてゆく予定です。

加えて、予想外の展開に備えて情報収集を怠らず転写サイクル新学術領域に関連する実験研究者とも情報を共有及び相互に議論を深めてより一層意義ある結果を創出できるように努力致します。28年度が最終年度であるため、記入しない。
地方自治体の総合計画策定におけるジェンダー視点の主流化に関する実証的研究

本研究では、茨城県東海村の総合計画審議会への参画経験をふまえて、JCO臨界事故以降に東海村の第5次総合計画策定過程で最大の争点、論点となった原子力施設と地域社会の関係をどのように再構築すべきかという問題について、ジェンダー視点からの政策評価、政策の見直しの重要性とその可能性について検証を行った。特に、東日本大震災と福島第一原発事故を経験することになった茨城県内原発立地・周辺自治体住民の意識調査を3年度にわたって実施し、同時に、脱原発運動を開始した女性グループへのヒアリング調査も実施することにより、脱原発の実現の条件としての男女共同参画の推進という課題の重要性を実証的に明らかにすることができた。ジェンダー視点での総合計画の現状と課題分析という当初の研究計画のうち、福島原発事故後の地域課題と市民運動の状況をふまえて、東海村の総合計画実施過程に参画しつつ原子力防災関係の政策課題について住民アンケート調査を2回実施し、福島原発事故前の2010年のデータと比較しうる原子力世論の変化を把握するためのデータが得られた。また、脱原発を求める女性たちを中心とした市民運動の状況を参与観察によって得ることができた。アンケート調査結果をふまえた東海村における総合計画を軸にしたまちづくり、原子力政策の現状と課題について、日本社会学会大会で報告し、茨城大学地域総合研究所年報第46号に学術論文「福島原発事故と茨城県東海村における原子力政策をめぐる政治的争点の変化と住民意識」として発表した。このような作業を通じて、東海村の総合計画における重点項目の一つである「原子力と地域社会の関係の再構築」という課題について、今後ジェンダー視点からの検討・検証を加えて行く上で重要な示唆を得ることができた。具体的には、次のようなことである。未曾有の原子力事故と言われた臨界事故を経験した東海村は、事故直後からそれまでの原子力政策の見直しを開始し,従来型の「原子力のまち」からの脱却を模索するようになった。この間に実施した原発立地・周辺自治体住民を対象とした意識調査によって、原子力に関する住民意識が東日本大震災と福島原発事故を経験することによって大きく変化し、震災前には潜在的な可能性として留まっていた「脱原子力」指向の意識が震災後に顕在化したこと、それは女性の意識変化や地域活動において顕著であること、女性を中心にした日常生活中での世界観や価値観の問い直しの動きが、地方自治体の総合計画を軸にしたちいきづくり、まちづくりにジェンダー視点でのローカルガバナンス確立という点で特に注目すべきものとなっていること、などである。「地方自治体の総合計画におけるジェンダー視点の主流化」の現状と課題を研究対象地域である茨城県北部地域で重要な政策課題となっている原子力防災と観光・漁業・水産加工という産業分野における女性たちの活動に焦点をあてて明らかにするという課題を設定したが、東日本大震災と福島第一原発事故直後に本研究を開始することになったので、原子力と地域社会の関係を再構築するための自治体総合計画の策定、推進という課題に地域の女性たちがどのように関わりうるのか、原発事故の影響を茨城県内の男女がどのように受けているのか、原子力に対する住民意識の変化に男女差は見られるのかという論点を中心に、2011年度、2012年度、2013年度に原発事故と関連する住民意識調査を実施、それと平行して2013年度には脱原発運動を開始した地域の女性グループへの質的インタビュー調査を実施してきた。最終年度には3年間にわたるアンケート調査の結果データをジェンダー差に焦点を当てて分析し、福島第一原発事故がもたらした日常生活上の変化体験や、原子力の問題とも関連するライフスタイルや環境問題に関する意識、そして原子力関係の意識には注目すべき男女差が存在することが確認できた。また、最終年度に実施した福島第一原発事故後に子どもたちへの放射能の健康影響問題を中心に様々な活動を展開し始めた女性たちへの質的インタビュー調査は、地域の女性たちが政策意思決定過程への参画という課題に突き当たっている現状と、政治的アクターとして女性たちが力量形成を進め、地方自治体の総合計画自体にも大きな影響を与えつつあることも明らかにすることができた。平成23年度の計画では、平成22年度中に総合計画の策定作業が完結する東海村について、行政評価へのジェンダー視点の導入を提言しつつ東海村のまちづくりで焦点となっている原子力安全・防災対策、科学研究都市づくり、等に焦点をあててアンケート調査等を行うことになっていた。はからずも、この研究に取りかかる直前に東日本大震災と福島第一原発事故の発生により、この調査課題は地域にとって緊急の実践的な課題となってしまった。この実践的課題に応えるために、平成23年度中に代表者渋谷は、3つのアンケート調査を実施、その結果を年内に公表して、福島第一原発事故が茨城県住民に与えた影響、事故後に県内の原発再稼働に対して住民がどのように考えているのか、等を明らかにした。これらの調査結果は、新聞各紙でも大きく取り上げられ、東海村をはじめとした原発立地・周辺自治体の政策意思決定に重要な判断材料を提供することができたと考えている。

また、原子力問題とジェンダーの関連性を意識して調査結果を分析することにより、科学技術政策や自治体総合計画の中での原子力の位置づけに関連づけてジェンダーの問題を研究するという当初の研究計画について、より具体的で実践的な政策意思決定の場に踏み込み、研究結果をふまえた政策課題の提示ができたと考えている。本年度の調査結果は調査結果概要としてマスコミ等に公表すると共に、原発事故を考える東海村主催のパネルディスカッションや公開講座、東海村の総合計画の一環である「原子力センター」懇談会などの場で問題提起の素材として紹介してきており、研究初年度において、研究成果を社会的に還元するという点でも十分な実績を上げたと考えている。基礎自治体の総合計画をジェンダー視点から点検するための基礎的データを、原子力政策に焦点化したかたちではあるが、十分なかたちで得ることができた。福島県の原発立地地域や観光地との比較を当初は考えていたが、原発事故の影響でまだ実施できていないが、最終年度に福島県関係の調査は予定通り実施できると考えている。当初予定していた防災や原子力政策についての地方自治体総合計画策定上の課題をジェンダー視点から明らかにするという目標に対して、東日本大震災と福島第一原発事故後の現実をふまえて、アンケート調査を実施し、それをふまえて各自治体の総合計画審議会などの政策意思決定の場で問題提起をするというかたちで活用できた。これは震災と原発事故という不幸なできごとによって余儀なくされた結果でもあるが、計画以上の成果につながったことも事実である。茨城県内の女性を中心とした市民運動やまちづくり活動について、防災、原子力政策に関連する動きをインタビュー調査を中心とした質的調査を通じて把握する。また、アンケート調査を実施し、昨年度調査結果からの意識変化を把握し、分析を行う。福島県内の観光地等の総合計画実施過程について、原発事故の影響を中心に事例調査を行い、東海村等の総合計画実施過程と比較分析を行う。震災・原発事故前には比較的先進的な男女共同参画政策を展開してきていた福島県が、震災・原発事故以降、ジェンダーの問題にどのような取り組みを行っているか、茨城県行政と比較するための事例調査を行う。原子力問題とジェンダーの関連性については、社会心理学的な原子力関連意識の男女差分析などを理論的に克服する作業として、平成23年度実施分のアンケート調査結果を活用して、論文をまとめる予定である。また、科学技術政策や自治体総合計画の中での原子力の位置づけを考える作業については、地域防災計画の見直し作業などを通じて自治体の政策審議過程に委員として参画しつつ、計画策定の基礎データとなるようなアンケート調査を新たに実施することを予定している。また、大洗町などの県内観光地の震災復興という課題と関連して、当初の計画でも予定していた福島県内の観光地の地域作り、原発事故からの復興状況について、事例調査を行う。福島県の複数地域の事例調査を行うための旅費。アンケート調査実施のための印刷代、郵送・回収のための郵便代、アンケートのデータ入力作業等の人件費。アンケート調査の実施に約80万、福島県内の事例調査
食道癌の時空間的オミックス解析による進化と多様性の解明

本研究では単に食道がん原発巣切除標本のマルチサンプリングから進化解明を行う基礎研究の内容から、食道がんに対する重要なアームのひとつであるCRT治療感受性(抵抗性)の機序解明や予測法の確立に活かすという臨床研究へと方向性をシフトした。食道がん28例に対してCRTを実施したところ14例が抵抗性群であり、4例については治療前と再発後に各々46検体のゲノム精緻解析を実施した結果、再発時の系統樹様式と再発クローン特異的シグネチャー、ゲノムコピー数変異の特徴を明らかにした。また、食道がん原発巣99例ついてはメチル化解析も併施しており、オミックス解析の結果、特定の遺伝子変異との関係性について明らかにした。癌は多様性を構築し、様々な刺激に対して強靭であり、治療に対して難治を示す。とりわけ食道癌は、消化器悪性腫瘍の中で悪性度の高い癌種として知られる。その理由は一般的に重要臓器が隣接し、リンパ流が豊富であるためと考えられているが、食道癌細胞自体の悪性度の高さも考えられている。様々な癌腫における株化細胞レベルの悪性度の解析はなされているが、実際の原発巣におけるゲノムまたはエピゲノムレベルにおける進化(evolution)について解析し、比較した研究はない。これまでにわれわれは、(A)大腸癌9症例それぞれについて原発巣におけるゲノム・エピゲノムレベルのmulti-regionalなオミックス解析(MRA) (Exome、Copy数、メチル化アレイ、発現遺伝子アレイ)を行い、多様性を獲得する進化機構を明らかにした(UchiらPLoS Genet 2016)。他方、われわれは(B)食道癌144例についてのオミックス解析により飲酒喫煙のリスク多型と関連する変異遺伝子群を明らかにすると同時に、変異のdriver遺伝子について明らかにした(SawadaらPLoS One 2015)。今回われわれは、(A)のMRAの技術を用いて食道癌10例の各原発腫瘍の進化を明らかにして、(B)の症例横断的データベースの結果とBioinformatics手法により統合解析を行い、具体的に以下を明らかにする。(1)食道癌の進化及び多様性の特徴。(2)食道発癌環境生活因子・関連遺伝子多型とオミックス解析との関係。(3)食道癌exomeDBによるMRAの結果の確認。(4)単一検体でMRAに匹敵する多様性の評価が可能か。(5)多様性の数値化による客観的バイオマーカー化の試み。これまでにわれわれは食道癌多数症例におけるマルチオミックス解析(Exome、Copy数、遺伝子発現アレイ)を行い、その結果MLL2、EP300、CREBBP、TET2といったepigenetic regulator geneの変異が発癌に寄与していることが明らかになった。食道癌においてゲノムのみならずエピゲノムレベルでも発癌・進化に関わる分子機序を解明することは、極めて重要と考える。(B)でExome解析を行なった食道癌症例のうち90症例について、メチル化アレイ解析を行った。DNAメチル化statusと飲酒・喫煙等の疫学情報との関係性を調べ、プロファイルを作成した。特にCpG island領域のメチル化における腫瘍間heterogeneityを明らかにし、H3K4メチル化等のヒストン修飾との関わりを明らかにした(現在、投稿中)。食道癌の悪性度の高さの原因は、一般的に重要臓器が隣接し、リンパ流が豊富であるためと考えられているが、食道癌細胞自体の悪性度の高さも考えられている。これまでにわれわれは、(A)大腸癌9症例それぞれについて原発巣におけるゲノム・エピゲノムレベルのにおけるmulti regional analysis (MRA)を行い、多様性を獲得する進化機構を明らかにした(Uchi et al, PLoS Genet, 2016)。他方、われわれは(B)食道癌144例についてのマルチオミクス(Exome、Copy数、メチル化アレイ、発現遺伝子アレイ)解析により、飲酒喫煙のリスク多型と関連する変異遺伝子群を明らかにすると同時に、変異のdriver遺伝子について明らかにした(Sawada et al, Gastroenterology, 2016)。(A)のMRAに関しては、CCFP(Cancer Cell Fraction Probability)を調べれば、単一検体からでもclonalityが評価できることが判明した。そのため、食道癌に関しては(A)で行ったMRAの手法は用いないこととした。食道癌の進化及び多様性を評価する上で、腫瘍内のheterogeneityを明らかにすることは極めて重要である。Bioinformatics手法を用いて、(B)の症例横断的データベースの結果に飲酒・喫煙等の疫学情報も合わせた統合解析を行うことにより、多様性因子を解明し、食道癌進化におけるシミュレーションを行う。具体的に以下を明らかにする。(2)食道発癌環境生活因子・関連遺伝子多型とオミクス解析との関係。(3)多様性の数値化による客観的バイオマーカー化の試み。われわれは当初、食道癌におけるゲノムレベルでの進化の解明を行うこととして計画を立案したが、中国・シンガポールと立て続けにそのゲノムレベルの進化について斬新な報告がなされたことから、研究での後塵を拝し、予定の研究のみでは新規性を失ってしまうと考えた。

そこで、これまでにわれわれが行なってきた食道癌多数症例におけるExome-seq、コピー数解析、遺伝子発現アレイの結果にエピゲノムデータ解析を加えた、マルチオミクス解析の成果をもとめることと軌道修正をおこなった。食道癌において、ゲノムのみならずエピゲノムレベルでも発癌・進化に関わる分子機序を解明し、腫瘍間heterogeneityを明らかにすることは極めて重要と考える。われわれの食道癌のExome-seqの結果からも、MLL2、EP300、CREBBP、TET2といったepigenetic regulator geneの変異が発癌に寄与していることが明らかになっている。われわれは、(B)でExome解析を行なった食道癌症例のうちの90症例について、メチル化アレイ解析を行なった。特にCpG island領域のDNAメチル化ステータスと遺伝子変異、コピー数変異および臨床学的因子との関係性を調べ、プロファイルを作成した。食道癌症例をメチル化ステータスに基づいて複数のサブグループに分類し、それぞれのサブグループの遺伝子学的および臨床学的特徴を明らかにした。また、DNAメチル化とヒストン修飾との関わりを明らかにした(現在、投稿中)。われわれは先行研究にて、食道扁平上皮癌(ESCC)144症例について全エキソン解析を行い、ドライバー変異と重要なpathwayやsignatureを報告した。本研究ではさらにエピゲノムレベルの解析を併施しESCCの発癌および癌進展における意義を明らかにした。外科的切除を行った術前無治療のESCC90例の癌部と非癌部よりDNAを抽出しbisulfite処理の後、メチル化アレイを行い網羅的に解析、既知のSNPアレイ・全エキソン解析と臨床病理学的因子を合わせた統合プロファイルを作成した。メチル化ステータスに基づいた階層的クラスタリングによって、全症例を3群(高メチル化群、中等度メチル化群、低メチル化群)に分類することが可能であった。次に統合プロファイル解析を行ったところ高メチル化サブグループにおいて、LRP1Bのfocal deletionが高頻度に見出されたが(p=0.04)、飲酒のリスク因子、喫煙習慣などについて特に有意差はない。LRP1BはLDL受容体ファミリーのひとつであるが、その点突然変異は非小細胞肺癌に多く認められ腫瘍形成に関与すると報告されている。他方、扁平上皮癌におけるLRP1B高メチル化が浸潤転移に関与するとの報告もある(Cancer Res 2004, Cancer Sci, 2006)。しかし、臨床病理学的因子で比較してもLRP1B(+)症例は特に有意差を認めていないが、LRP1B focal deletion症例は有意に予後不良であった。リンパ節転移の頻度や分化度にも有意差を認めていない。本研究においてLRP1Bの点突然変異のみならず高メチル化の併存するECSCサブグループは臨床的に高い悪性度を示すことから、LRP1Bが食道発癌から進展に到るまで恒常的に重要な役割を担うことを明らかにした。
<プルーデンス>の系譜-<自己配慮する>自由な主体の形成について-

近代型<プルーデンス>は、人生を「幸福」を目指して、制作、企画できるものとして理解してきている。これに対して、アリストテレスの「フロネーシス」概念は、人生を、偶然性に晒されているもの(他でありうるもの)と把握し、行為の目的が行為の今において実現されている「プラクシス・エネルゲイア」として意味づけている。「プルーデンス」は、ギリシャ語<フロネーシス>のラテン語訳である。前者を功利主義的近代型<プルーデンス>として,それに対してアリストテレス固有のものを<フロネーシス>として峻別して、「プルーデンスとフロネーシスの間」という論文を完成することができたことは、今回のテーマ研究にとって大変有意義なものであった。さらに<プルーデンス>の原型は、古代ギリシャにおいてはソフィストの技術的文明論まで遡ることができることを解明できた。<プルーデンス>型は、社会契約とか交換の自生的構成、快苦の収支決算などの功利主義的主体の行為原理として援用されるのに対して、アリストテレスの<フロネーシス>概念は、ギリシャ悲劇に親和性を有している。たとえばオイディプス王の行為に見られるように、ひとの内面的統一、行為主体の利害ではなく、アイデンティティーを配慮する知性として理解すべきものとして明らかになった。そして、利害の主体の行動原理を<プルーデンス>と、自己のアイデンティティーの配慮原理としての<フロネーシス>の二重の襞の統一体として「行為の主体」を再構成する可能性が開けてきた。近々この成果を、著書『プルーデンスとフロネーシスの間』として著わす予定である(2007年3月)。この研究の意義を確かなものとして仕上げる過程で、16年度17年度を通じ、スコットランド啓蒙哲学研究の専門家ロビン・ダウニー氏との議論、検討がさまざまなヒントを提供してくれた。同時にブリティッシュ・ライブラリー、ベルリンとライプツィッヒのそれぞれの国立図書館の蔵書と資料そしてそこでの作業環境がなければ、当研究は困難なものとなっていたことは間違いない。自由主義的・個人主義は、近代主体の<根無し草的な>あり方と共同性の喪失と荒廃等の帰結をもたらすとされ、様々な形態の共同主義、共和主義、伝統主義からの異議申し立てを受けている現状である。16年度は主に以上のような観点から、ミル、バーリン、ハイエク、オークショット、ヘーゲル、バーク、テイラー、セン、ヌスバウウム等イギリス、ドイツ、アメリカの思想家達が、近代自由主義の主体概念を支える<プルーデンス>概念をどう評価しているのかを洗いだす作業を中心に研究を進めた。そのための作業の一部として、16年度8月920日イギリスとドイツでの資料収集を中心とした調査と研究を行い、スコットランド啓蒙主義の有力な研究者ロビン・ダウニー教授(グラスゴー大学)をはじめとする研究者との情報交換や議論を行った。主な調査場所としては、ブリティッシュ・ライブラリー、グラスゴー大学、オックスフォード大学(ボードリアンライブラリー)、ベルリン大学のそれぞれの図書館で広く関係資料を収集、調査研究を行った。また、国内の大学附属図書館とくに神戸大学、大阪大学、宇都宮大学等の該当機関において、政治・経済思想における<自由>・<プルーデンス>概念にかかわる日本語文献の調査・収集も進め、問題の所在を確認するとともに、今後の研究方向に大きな示唆をえた。「プルーデンス」は、ギリシャ語「フロネーシス」のラテン語訳である。

前者を功利主義的近代型<プルーデンス>として,それに対してアリストテレス固有のものを<フロネーシス>として峻別して、「プルーデンスとフロネーシスの間」という論文を完成することができたことは、今回のテーマ研究にとって大変有意義なものであった。さらに<プルーデンス>の原型は、古代ギリシャにおいてはソフィストの技術的文明論まで遡ることができることを解明できた。<プルーデンス>型は、社会契約とか交換の自生的構成、快苦の収支決算などの功利主義的主体の行為原理として援用されるのに対して、アリストテレスの<フロネーシス>概念は、ギリシャ悲劇に親和性を有している。たとえばオイディプス王の行為に見られるように、ひとの内面的統一、行為主体の利害ではなく、アイデンティティーを配慮する知性として理解すべきものとして明らかになった。そして、利害の主体の行動原理を<プルーデンス>と、自尊や誇りの主体、自己のアイデンティティーの配慮原理として<フロネーシス>の二重の襞の統一体として「行為の主体」を再構成する可能性が開けてきた。この研究の意義を確かなものとして仕上げる過程で、スコットランド啓蒙研究の専門家ロビン・ダウニー氏との議論、検討がさまざまなヒントを提供してくれた。同時に、ブリティッシュ・ライブラリー、ベルリンとライプツィッヒのそれぞれの国立図書館の蔵書と資料そしてそこでの作業環境がなければ、当研究は困難なものとなっていたことは間違いない。
表面励起電子散乱素過程と応用に関する第一原理電子論

4つの課題、1)ナノ構造表面電子散乱と二次電子放出(SEE)機構の解明、2)フェムト秒レーザー刺激電子放出・原子蒸発とAPTへの応用、3)固体表面の電子と陽電子散乱機構の解明、4)TDDFT法に適合する実効的交換相関項の構築、について研究を進めている。項目1では、多層グラフェンの二次電子放出を解析し、二次電子放出の層数依存性と入射電子エネルギー依存性とその電子状態起源を明らかにした。また、多層グラフェンの二次電子放出量から無限数の層数グラフェン、つまり、グラファイトからの二次電子放出量をはじめて決定した。計算値は複数ある実験結果と近い値になっている。結果は論文に発表した。項目2では、表面からの原子蒸発に及ぼす有限温度条件化の熱効果を調べる目的で、電子温度と格子温度をTDDFT法に個別に導入し、それぞれの原子蒸発への影響をSi表面を対象に明らかにした。結果は論文として投稿中である。項目3では、電子-陽電子相関ダイナミクス解析に向けた時間依存多成分密度汎関数理論(TD-MCDFT)の基礎理論とプログラムの開発を行い、レーザー場中の陽電子とLiH分子の動的な相互作用機構を解析した。項目4では、電子散乱効果を記述する交換相関項開発に向け、He+イオン模型と電子波束の弾性散乱および非弾性散乱における厳密な交換相関項を解析した。また、TDDFT法により低次元物質と光の相互作用を正しく記述することを目指し、Bootstrap交換相関項の精度を調べた。項目1では、グラフェン、多層グラフェン、グラファイトを対象に二次電子放出機構とその電子状態起源を明らかにすることができ、当初の目的を達成したと言える。二次電子放出シミュレーションに用いたTDDFT法は過渡的な電子散乱を記述する方法であるので、すでに現在は定常的電子散乱を記述する方法論のプログラム開発に着手した。この研究は当初の計画になかった新しいものである。項目2では、原子蒸発に及ぼす熱効果の解析を完了し、APTで観測される原子像と有限温度の関係を明らかにすることができたので、当初の目的を達成したと言える。項目3では、電子-陽電子相関ダイナミクス解析に向けたTD-MCDFTの基礎理論とプログラムの開発が完了し、レーザー場中の陽電子吸着分子への適用まで行った。当初の予定通り順調に進んでいる。項目4では、実時間あるいは線形応答TDDFTで電子散乱を記述するための交換相関項の性質を、He+イオン模型と電子波束の弾性散乱および非弾性散乱過程において明らかにした。また、低次元物質の誘電関数計算に対するBootstrap交換相関項の精度を明らかにした。おおむね順調に進んでいる。項目1では、進捗状況で説明したように、新しい研究として定常的電子散乱を記述する電子放出複素ポテンシャル法のプログラム開発に着手しており、電子の二重スリット散乱シミュレーションを始めている。散乱過程の他電気伝導にも応用する計画である。項目2では、光照射によるナノ構造からの電子放出機構を角度分解光電子分光(ARPES)シミュレーションを実行することで明らかにしてゆく計画である。予備計算は済んでいるので、今後は様々なナノ構造に応用してゆくことになる。項目3では、原子核を固定した系の電子-陽電子ダイナミクスの計算手法開発と適用は完了したので、今後電子・陽電子と原子核の相関ポテンシャル理論を完成させ、固体表面での陽電子散乱機構解析に適用する。項目4では、これまでに電子散乱効果および励起子効果の記述のために交換相関項が持つべき性質を明らかにしてきているので、それらの情報を基に、機械学習に基づく方法を導入した交換相関項の開発を行う。項目1では、散乱体を有限サイズのナノ構造から無限周期系に変えるために平面波電子散乱用コードKENSを開発した。散乱体としてBNシートとシリセンを選び、KENSを使ってSEEの特性の違いを電子状態から明らかにした。二層グラフェンの電子透過率の積層依存性と入射エネルギー依存性に新しい結果を得、単層のフレネル回折像から解釈することができた。結果は論文として発表した。項目2では、本プロジェクトの前から実施してきた継続研究のSiクラスターからのレーザー刺激電界蒸発に伴う電荷移動ダイナミクスについてまとまったので論文として発表した。レーザー照射シリセンナノリボンの電子励起と電子放出の相関ダイナミクスと放出電子エネルギースペクトルの多光子吸収の特徴を明らかにし、論文発表した。項目3では、二成分密度汎関数法(TCDFT)法で使われる交換相関ポテンシャルの調査を行い、表面陽電子状態解析に最適なGGAポテンシャルを特定した。そのGGAポテンシャルを使ってリチュウムと酸素が吸着した鉄(100)磁性表面の陽電子状態を明らかにし、スピン分極陽電子寿命を測定することによって最表面の局所磁性をプローブすることができることを明らかにした。項目4では、交換相関汎関数改良に向け、数値的に厳密に解ける1次元2電子散乱モデルを設定し、その時間依存交換相関ポテンシャルの計算・解析を行った。その結果、時間依存相関項由来のピーク構造が厳密なポテンシャルに現れることを明らかにし、これらが電子散乱過程の再現に重要であることを明らかにした。

項目1では、平面波電子散乱用コードKENSの開発を完了した。KENSを使って複数の電子乱体についてSEEの特性の違いを電子状態から明らかにし、SEEスペクトルの解析も順調に進んでいる。角度分解SEEの理論解析にも着手しはじめたところである。二層グラフェンの電子透過率の解析では期待以上の成果が得られた。項目2では、研究計画時に予定したレーザー刺激電界蒸発と電子放出の基本的な問題に対する数値解析は順調に進み論文にも発表してきた。今後はプログラムの高速化も併せて行っていく。項目3では、上述のとおりTCDFT法で使われる交換相関ポテンシャルの調査を行い、表面陽電子状態解析に最適なGGAポテンシャルを特定できたので、予定どおりに進んでいる。項目4では、本年度、1次元2電子散乱過程における厳密な交換相関ポテンシャルの解析に成功した。また断熱局所密度近似との比較も行い、それが上述の厳密なポテンシャルがもつピーク構造を再現できないことも明らかにした。これらの成果は年度初めに立てた計画を達成しているものであり、順調に進展していると言える。4つの課題、1)ナノ構造表面電子散乱と二次電子放出(SEE)機構の解明、2)フェムト秒レーザー刺激電子放出・原子蒸発とAPTへの応用、3)固体表面の電子と陽電子散乱機構の解明、4)TDDFT法に適合する実効的交換相関項の構築、について研究を進めている。項目1では、単層と二層のグラフェンの電子散乱のTDDFTシミュレーションによって弾性散乱の透過率のエネルギー依存性を決定した結果、実験と良い一致を示した。同数値計算法で、グラフェンとシリセンからの角度分解二次電子放出スペクトルを計算した結果、二次電子は非占有軌道の特徴的な準位から放出されることがわかり、実験結果の理論検証も行った。同じくTDDFT法を使って、先端構造の異なる対向電極間に光電場を照射することにより、ナノスケール整流作用が出現することを示した。以上3つの成果はそれぞれ論文に発表した。項目2では、カーボンナノチューブにフェムト秒レーザーを照射した際、レーザー方向に強く依存してプラズモン励起が生じ、それに伴って電子が放出される機構を明らかにし、実験事実をよく説明することができた。結果は論文に発表した。項目3では、TiO2表面の陽電子刺激原子脱離に関する実験との共同研究で、二成分密度汎関数(TCDFT)法によって同表面陽電子状態を明らかにすることで実験結果をよく説明することができた。結果は論文で発表した。項目4では、研究分担者の鈴木が中心となって、電子散乱効果を正しく記述する交換相関汎関数開発に向け、厳密な交換相関項の初期Kohn-Sham状態依存性を解析し、また、厳密交換ポテンシャル、および非断熱交換相関ポテンシャルの有効性と欠点を明らかにした。本成果を論文に発表した。項目1では、平成28年度に開発完了したプログラムKENSを使って、原子層の角度分解二次電子放出スペクトルを決定し実験結果の理論検証ができた。
シロイヌナズナの葉におけるアブシジン酸生合成部位の特定

アブシジン酸(ABA)は植物の葉において主に気孔の閉鎖や乾燥耐性遺伝子の発現を調節し、乾燥耐性の付与に重要な役割を果たしている植物ホルモンである。ABAの合成やシグナル伝達に関する研究は近年精力的になされているが、未だにABAがどこで合成されているのかという疑問に対し、はっきりした答えは得られていない。本研究は少なくとも葉におけるABA生合成の最終段階の反応であるアブシジンアルデヒドからアブシジン酸への酸化反応に関与していると考えられるAAO3遺伝子に注目し、その組織や細胞における発現を調べることによって葉の特定の組織や細胞におけるABAの合成や、その調節について検討してきた。昨年度までの研究により、AAO3蛋白質は、根や茎の中心柱、葉の葉脈、孔辺細胞にAAO3タンパクが存在することを明らかにした。さらにAAO3タンパク質のより正確な存在部位をAAO3特異抗体を用いた抗体染色を行い検証した結果、AAO3タンパクは葉の維管束の篩部伴細胞および木部柔細胞と思われる細胞に多く存在する事が明らかになり、孔辺細胞にも有意に存在することが明らかになった。これらの結果よりアブシジン酸生合成の少なくとも後期に行われる反応は維管束組織で行われる可能性が示され、さらにABAの作用点の一つである孔辺細胞においてもABA生合成が行われる可能性も示された。今年度はより詳細な発現部位を明らかにするとともに、AAO3の発現部位とストレス応答におけるABA生合成部位との関連を明らかにすることを目的に様々な組織あるいは細胞特異的にAAO3タンパクを発現するような遺伝子導入植物の作成を進めた。本年度はAAO3プロモーター支配下でAAO3-GFP融合タンパク質を発現するような遺伝子導入植物を用いたAAO3タンパク質の発現部位の解析を行い、根、葉の葉脈孔辺細胞にAAO3タンパクが存在することを明らかにした。さらにAAO3タンパク質のより正確な存在部位を明らかにするために精製AAO3タンパク質を用いたモノクローナルおよびポリクローナル抗体の作成を行った。得られたAAO3特異抗体を用いて抗体染色を行った結果AAO3タンパクは葉の維管束の節部伴細胞および木部柔細胞と思われる細胞に多く存在する事が明らかになり、さらに孔辺細胞にも有意に存在することが明らかになった。以上の結果よりアブシジン酸生合成の少なくとも後期に行われる反応は維管束組織で行われる可能性が示され、さらにABAの作用点の一つである孔辺細胞においてもABA生合成が行われる可能性も示された。
学校・家庭・地域の連携に基づく包括的学校歯科健康教育プログラムの開発

本研究の目的は,学校を中心とした効果的な歯科健康教育プログラムの開発を目指して、子どもたちの口腔保健行動の実態を明らかにし,家庭や地域との連携のありかたを検討することにある。まず最初に,現在の日本における学校歯科健康教育の実態を総括し,問題点を明らかにした.つづいて,小学生の口腔保健行動の特徴と関連要因に関する調査結果について報告した.その概要は次のとおりである.口腔保健行動には,歯口清掃行動,摂食行動,受診受療行動があり,それらには性差と共に学年ごとの特徴ある変化があるため,それぞれ別々に考えていく必要がある.歯口清掃行動は,学年が上がるにつれ,適切な行動がとれるようになる.摂食行動と受診受療行動は,学年が上がるにつれ,適切な行動がとれなくなってくる.口腔保健行動は,男子より女子の方が適切な行動がとれるという傾向がある.また口腔保健に関する自己効力・態度・意欲からも女子の方が積極性に取り組もうとする傾向がみられる.ここではさらに学年に応じた歯科健康教育の達成課題についても明らかにした.その次に養護教諭を対象とした歯科保健指導の問題点に関する調査の結果について報告した.その中で,地域・家庭・学校との連携が不可欠であること,しかし実際には多くの障害があることなどを明らかにした。特に家庭との連携の困難さは深刻であった.これらの結果に基づいて最後に,米国の包括的学校保健プログラムを参考に,新たな包括的学校歯科健康教育プログラムの提示を試みた。本年度の研究では、小学生を対象とした歯・口の健康教育プログラムを開発するための基礎的調査を実施した。この調査は、小学校1年生から6年生までのそれぞれの発達段階において、どのような口腔保健行動をとっているか、そしてどのような要因が口腔保健行動に関係しているかを明らかにすることを目的とした。調査項目は、口腔保健行動(歯磨きなどのプラークコントロールに関わる行動、受療行動および食行動)の実態、歯・口の健康に関わる意欲、口腔保健行動に関する自己効力、健康の価値などの態度、は齲蝕や歯周病に関する知識である。なおこの調査を挟んで、平成9年度と10年度の定期歯科検診の結果を照合することで、齲蝕発生に関わる行動、知識、態度を明らかにすることも同時に目指す。対象者は千葉市内の2小学校に在籍する1年生6年生までの計約600人である。調査は質問紙を直接児童に配布し、記入する方式をとった。ただし1、2年生に関しては自宅で保護者が記入した。調査は平成9年2月に実施した。現在結果を解析中であるが、次のような成果が期待される。すなわちそれぞれの発達段階における歯・口に関する健康教育課題を口腔保健行動面から明確にし、どのような教育内容を構築していけばよいかを具体化することが可能になる。これまでは一般的に歯の萌出段階から発達課題が示されてきたが、今回行動はもちろん態度や知識面から検討を加えることで、実態に即した発達課題を示すことができるであろう。さらにそこから適切な口腔保健行動を支えるための家庭や地域の役割も決定されることが期待される。本年度の研究では,まず昨年度実施した小学生を対象とした口腔保健行動の調査結果の分析を行った.そして以下の結論を得た.(1)むし歯の罹患に関しては,生態及び口腔内の環境の違いなどからDMFは女子が高く,性差がみられる.(2)口腔保健行動は,男子より女子の方が適切な行動がとれるという傾向がある.また口腔保健に関する自己効力・態度・意欲からも女子の方が積極性に取り組もうとする傾向がみられる.(3)口腔保健行動には,歯口清掃行動,摂食行動,受診受療行動があり,それらには性差と共に学年ごとの特徴ある変化があるため,それぞれ別々に考えていく必要がある.(4)歯口清掃行動は,学年が上がるにつれ,適切な行動がとれるようになる.(5)摂食行動は,学年が上がるにつれ,おやつの時間等,適切な行動がとれなくなる.(6)受診受療行動は,学年が上がるにつれ,適切な行動がとれなくなってくる.

特に受診行動にそれは顕著に表われている.以上の結果をふまえ,口腔衛生全体にわたる総合的なプログラム開発を進めている.また本年度は,前年度調査した小学生の追跡調査と兵庫県下の養護教諭を対象とした歯科保健指導の問題点に関する調査の2つの研究を行い,現在解析中である.最終年度である本年度では,これまでの研究の総括として小学校児童を対象とした歯科健康教育の到達目標を設定した。その概要は次のとおりである。低学年(1,2年生)では,「自分の磨き方を確かめながら歯磨きができる」「歯の萌出時期に合わせた歯口清掃行動ができる」「受診等を利用し,第一大臼歯のむし歯予防に留意することができる」他。中学年(3,4年生)では「萌出したての歯に留意して,磨き残しがないような歯口清掃技術を身につける」「歯によい食品を進んで摂る,また左右両方の歯でゆっくりとよく噛む」「自分の健康を意識したおやつの選択(量や摂る時間など)ができる」他。高学年(5,6年生)では「プラークコントロールができるような歯口清掃技術を身につける」「おやつの内容を考えた適切な摂食行動がとれる」「自分の口腔内の様子を把握し,進んで歯科医へ行くことができる」他。以上の小学校児童の到達目標は,生態的なことに加えてより児童の実態に基づいた児童が取り組みやすいものであると考える。また養護教諭を対象とした歯科保健指導の問題点に関する調査の分析から,地域・家庭・学校との連携が不可欠であること,しかし実際には多くの障害があることなどを明らかにした。これらの結果に基づいて,米国の包括的学校保健プログラムを参考に,新たな包括的学校歯科健康教育プログラムの提示を試みた。
知識の妥当化・確実化過程に関する基礎的研究

確率推論においては、命題論理における真理値表に対応して、離散確率分布が不格実性を伴う命題間の媒介知識として必要である。しかし、この分布が始めから正確に得られることはむしろ稀であり、しばしば、専門家に尋ねるあるいは天啓による等の様々の根拠に基づいた、事前知識または行動仮説と呼ぶべき仮設定された分布を用いざるを得ない。この行動仮説分布は経験による緩やかに変更されるべきであり、またそのような変更によってのみ推論精度の安定した向上が期待できる。本年度の研究においては、その実現方式として、初期(の行動仮説)分布とn回の観察に基づく経験分布との混合を推論に用いること、および、その混合比αを真の分布と経験分布との距離に関するKullbackーLeibler情報量が真の分布と初期分布とのKL情報量より小さい確率(確率で測った確実度)とすることを提案し、行動仮説から真の知識に至る量的学習過程を構成した。学習機能を備えた確率推論システムを構築する上で、この学習過程が以下のような望ましい性質を有することが示された。(1)作業仮説が真実とずれており、学習する価値があるならば、n→∞により、α→1すなわち混合分布は経験分布に次第に近付く。(2)学習する価値が全くない状況では、n→∞により、αは0.05程度の定数に収束する。従って、経験をほとんど無視することになるが、固定した正しい知識に重きを置くことは頑強性の面で好ましい。(3)nが小さい時はαも0に近い値をとり、浅い経験を過度に取り入れる恐れが少ない。(4)学習する価値があるとき、αが1に収束する早さは概ねexp(ーkn)(kは定数)のオ-ダであり、定数kは真の分布と初期分布とのKL情報量に比例する。すなわち、学習する価値が大きいほど、経験を重要視する傾向があり、経験分布への移行が急速に行われる。
スーパー代数に付随する可解格子模型とその周辺

Superalgebraに付随する可解模型に関連する以下のような研究を行った.Uq(s1(21)()に付随するBaxter Q演算子とそれらの間の函数関係式およびT一演算子(転送行列)に対するWronskian型の公式を構成した.我々の定式化は,演算子が作用する空間に依存しないため,格子模型と共形場理論の両方に適用可能である.Wronskian型の公式のUq(g1(M-N)^)の場合への非自明な拡張を行い,T-systemのWronskian型の解を求めた.これはq一(super)指標の一種であると考えられる.またBaxter Q演算子が2^{N+M}種類存在しうることを初めて提案した.ここで開発した技術を用いて,素粒子物理学におけるAdS/CFT対応に関連して考案された可解模型に対するT-systemとQ-systemの解を与えた.g1(MN)の指標に作用する「co-derivative」と呼ばれる「微分」を用いて,2^{N+M}種類のBaxter Q演算子の全く新しい構成法を提案した.これによって従来のBethe仮説法を用いずに,Bethe方程式を導出することに成功した.またソリトン理論におけるバックルンド変換とBaxter Q演算子の関係を演算子のレベルで明らかにした.統計物理学,素粒子論,表現論といった既存の分野の枠にとらわれずに,スーパー代数に付随する可解模型に関連する問題を数理物理学的観点から研究する.ここで,「数理物理学的観点」とは,数学を物理学に応用する応用数学的側面と,逆に物理学の手法を用いて数学の定理の予想を立てることの両方を含む.Superalgebraに付随する可解模型に関連する以下のような研究を行った.Uq(s1(21)()に付随するBaxter Q演算子とそれらの間の函数関係式およびT一演算子(転送行列)に対するWronskian型の公式を構成した.我々の定式化は,演算子が作用する空間に依存しないため,格子模型と共形場理論の両方に適用可能である.Wronskian型の公式のUq(g1(M-N)^)の場合への非自明な拡張を行い,T-systemのWronskian型の解を求めた.これはq一(super)指標の一種であると考えられる.またBaxter Q演算子が2^{N+M}種類存在しうることを初めて提案した.ここで開発した技術を用いて,素粒子物理学におけるAdS/CFT対応に関連して考案された可解模型に対するT-systemとQ-systemの解を与えた.g1(MN)の指標に作用する「co-derivative」と呼ばれる「微分」を用いて,2^{N+M}種類のBaxter Q演算子の全く新しい構成法を提案した.これによって従来のBethe仮説法を用いずに,Bethe方程式を導出することに成功した.またソリトン理論におけるバックルンド変換とBaxter Q演算子の関係を演算子のレベルで明らかにした.1.2003年からオーストラリア国立大学のBazhanov氏と「Uq(sl(2|1)^)という量子アフィンスーパー代数に付随する可解格子模型の転送行列(T-演算子)のBaxter Q演算子によるWronskian型の表示式を求める」という問題(とその周辺)について共同研究を行った。Wronskian型の公式をq-oscillator代数の表現論の観点から証明することが昨年度の懸案であったがこれに成功した。また,Baxter Q演算子を与える6種類のL-演算子をquantum spaceが3次元表現の場合に求めた。そして過去約4年半の問に得られた結果を纏めた共著論文を執筆した(近日中に投稿予定)。また海外を含む5つの学会等で共同研究について講演を行った。ランクが一般のUq(sI(m|n)^)の場合についてもWronskian型の公式の予想を既に得ているので,現在,その証明を研究中である。また他の量子アフィン(スーパー)代数の場合等についてもWronskian型の公式を拡張しているところである。これらは今後,物理的には強相関電子系やAdS/CFT対応に関連して考案された可解模型の解析,また数学的には表現論におけるq-(スーパー)指標の理論,微分方程式と可積分系の対応問題など,多くの分野で役立つことが期待される。2.Ecole Normale Superieureに滞在し,Kazakov氏らとスーパー代数に付随する可解模型等に関して議論を行い,共同研究を開始した。オーストラリア国立大学のBazhanov氏と「U_{q}(hat{sl}(21))という量子アフィンスーパー代数に付随する可解格子模型の転送行列(とその固有値}のBaxter Q演算子によるWronskian型の表示式を求める」という問題について2003年6月から5年間共同研究を行い,研究結果をNucl.Phys.B誌に公表した.また韓国(APCTP)で開かれた滞在型研究集会を始めとする3つの学会で,共同研究の結果とその一般化を公表した.今年度は特に,U_q}(hat{gl}(M|N))に対するBaxter Q演算子の満たすべき函数関係式とT-systemのロンスキアン型の解を求めた.

これはU_{q}(hat{gl}(M|N))の表現のq-(スーパー)指標の新しい表示式に相当すると考えられる.また,ロンスキアン型の表示式が[V.Kazakov,A.Sorin,A.Zabrodin,Nucl.Phys.B790(2008)345]によって提案されたバックルンド変換式を満たすことなどを証明した.Baxter Q演算子が2^{N+M}種類存在しうることを初めて提案した(論文の公表は平成21年度).我々の定式化の特筆すべき点として,q-(スーパー)指標のワイル群不変性が明確になることが挙げられる.今後ワイル群不変性を手掛かりにして,q-(スーパー)指標のWronskian型の表示式を広範に求めていくつもりである.また素粒子物理学におけるAdS/CFT対応に関連して考案された可解模型に関する,V.Kazakov氏(ENS)との共同研究を継続した.特にAdS/CFT対応に関連するT-systemの解について研究し,模型のPSU(2,2|4)対称性の起源を指標レベルで明らかにした(現在論文を執筆中).Uq(gl(M|N)^)に対するBaxter Q演算子の満たすべき函数関係式とT-systemのロンスキアン型の解を求めた.これはUq(gl(M|N)^)の表現のq-(スーパー)指標の新しい表示式に相当すると考えられる.また,ロンスキアン型の表示式が[V.Kazakov, A.Sorin, A.Zabrodin, Nucl.Phys.B790 (2008) 345]によって提案されたバックルンド変換式を満たすことなどを証明した.Baxter Q演算子が2^{N+M}種類存在しうることを初めて提案した.私の定式化の特筆すべき点として,q-(スーパー)指標のワイル群不変性が明確になることが挙げられる.
二燃料成層混合気の状態と着火燃焼過程の相関解明および燃料噴霧を活用したその最適化

排気ガスがクリーンで高熱効率な燃焼を実現するために,低着火性燃料を主燃料として,高着火性燃料を着火源とする圧縮着火燃焼法について研究を実施した.本研究では,特に低着火性燃料のオクタン価と高着火性燃料の供給条件による着火・燃焼特性の変化を明らかにするとともに,実機関,可視化観察が可能なモデル燃焼装置および数値解析を駆使してその結果を引き起こすメカニズムを明らかにした.初年度は,着火性が異なる二燃料の成層混合気を利用する熱機関において,燃焼室内に分布する混合気の状態と燃料組成の影響を着火燃焼過程と関連付けることを目的として,以下の研究を遂行した.1燃焼室に均一に分布する燃料の組成を変えた(オクタン価にして80119の範囲)21のもと,高着火性成分の噴射時期と燃料供給量割合を変えて,混合気の状態を変化させたこの研究は,単気筒の実機関,それを可視化観察可能なように改造した急速圧縮膨張装置,ならびに詳細な化学反応を考慮した数値解析を駆使して実行された.ガソリンのような着火性の低い燃料は,予混合気として燃焼室内に広く分布させた.一方,着火性の高い燃料(軽油)は機関の圧縮行程後期に燃焼室内へ直接噴射した.その結果,着火性が異なる二燃料を使用する成層自着火燃焼においても,予混合気の着火性はバルクの着火・燃焼過程に多大な影響を及ぼすこと,特にその着火性が高いほど燃焼位相が早くなるとともに,バルクの燃焼速度が急峻となることを解明した.また,その現象は実機関を用いた指圧解析のみならず,可視化観察装置による燃焼過程の発光像観察および詳細化学反応動力学を考慮した数値解析によっても再現され,より詳細な原因究明が可能であった.さらに,2のように混合気の状態を変更した結果,高着火性成分が燃焼室内に広く分布する条件において,予め混合された低着火性成分の影響を受けやすくなるものの,その量,混合の程度によって燃焼速度と熱効率の最適化が図れることを明らかにした.排気ガスがクリーンで高熱効率な燃焼を実現するために,低着火性燃料を燃焼室内に広く希薄に分布させ,そこに高着火性燃料を噴き込む二燃料成層自着火燃焼について着火・燃焼解析を行った.この際,低着火性の希薄混合気の燃料組成と高着火性燃料の分布状況を変化させることで,混合気の状態と着火燃焼過程の相関を調べた.実験には単気筒圧縮着火機関とそのシリンダヘッドを改造して可視化観察を可能にした単発急速圧縮膨張装置を用いた.また,CHEMKIN-PROを用いた化学反応的な観点も加えて結果を考察した.高着火性燃料をn-ヘプタン,低着火性燃料をn-ヘプタンとi-オクタンの混合物とした実験から,低着火性燃料のオクタン価を80100の間で変化させるだけで着火・燃焼特性が劇的に変化することがわかった.基本的には局所のn-ヘプタン濃度が高いところから着火が始まり,逐次その濃度が低い側に燃焼が進行するため,着火性の高いn-ヘプタンの濃度差によって燃焼の進行度が決まる.このような特徴から,低着火性燃料のオクタン価を80100の間で変化させても,それに応じて高着火性燃料の燃料供給条件(供給量,供給時期)を変えれば,いずれの燃焼でも概ね同等な熱効率を得られることを明らかにした.排気ガスがクリーンで高熱効率な燃焼を実現するために,低着火性燃料を主燃料として,高着火性燃料を着火源とする圧縮着火燃焼法について研究を実施した.本研究では,特に低着火性燃料のオクタン価と高着火性燃料の供給条件による着火・燃焼特性の変化を明らかにするとともに,実機関,可視化観察が可能なモデル燃焼装置および数値解析を駆使してその結果を引き起こすメカニズムを明らかにした.【研究実績の概要】のように,着火性の異なる二燃料を使用した基礎的実験データの取得とその現象解明は概ね完了した.当初の予定通り,初年度にこれが完了したことから,概ね順調に進展していると判断した.燃焼工学次のステップは,上で得られた知見と燃料噴霧の特性を活用して,新しい燃焼制御の方向性を探るとともにその有効性を検証することである.これまではガソリン系低着火性燃料を予混合気として用いてきたが,これが未燃成分の排出源となり,熱効率低下の要因となることが示唆された.そこで,今後は,ガソリン系低着火性燃料をも直接噴射して,二燃料両方の直接噴射方式による着火・燃焼制御性を確認するとともに,その噴霧特性を活用する最適化法を考案する.