hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウォーターミストを用いた燃焼由来のナノPM捕集

本研究では火炎から排出される燃焼ガスに水蒸気を混入し冷却して凝縮させることでPMの凝集を試みた.そして燃焼由来のPMに凝縮水が付着した混合粒子の粒径を測定し,水蒸気凝縮によるPMの凝集促進効果の研究を行った.その結果,質量濃度分布で200nm付近にピークを持つ火炎由来のPMに水蒸気を混入させ冷却かつ水蒸気凝縮させた場合,水分を含んだPMは500nm付近にピークを持つ分布となった.このPM中の水分を除去した個体PMのみを見た場合,200nmより小粒径側では質量濃度が減少し大粒径側では質量濃度が増加することがわかった.当該年度はミストジェネレータの作成を行い,作成した装置を用い拡散火炎から排出されたPMへの付着を試みた.その結果,ミストを燃焼由来PMへ導入する過程で,ミストの合体等による大粒径化や流路内壁への付着等の問題が発生した.これについて流路内温度制御を試みたものの,中心部と壁面部での温度差が生じたことによる問題(高温部でのミストの蒸発)や,温度制御が非常に困難であることから,そのためミストを生成した後にPMへ導入するのではなく,水蒸気として導入した後に急冷することでミストを発生させPMに付着させるといった手法に切り替え,蒸気生成装置および蒸気/PMの混合後の急冷装置の製作および試験を試みた.その結果,ミストの内壁付着による損失について抑制することができた.またミストの合体も生じにくくなり,ミストの流量や粒径の制御も容易となった.上述の装置を用い,PMへのミスト付着についてフィルタを用いて調査した結果,PMへのミスト付着は生じていることが確認された.さらにミスト付着による燃焼由来PMへの粒径影響についてLPIを用いて調査した結果,100nm以下程度の比較的小粒径PMの量が減少し数百nm程度の比較的大粒径PMの量が増加するといった結果が得られた.急冷部で発生したミストは数μmオーダーであり対象としたPMに比べ大きな粒子である.この数μmのミストが周囲の数十nm程度のPMを捕集することでPMの凝集が促進することが推測された.ネブライザから発生したウォーターミストをPMに付着させるといった当初予定していた手法を試みた結果,流路中でのミストの合体や凝集が生じることで粒径制御が困難となること,流路内壁への付着が生じることで流量制御が困難となることがわかった.そのため,水蒸気の状態で流入させPMと混合した後に急冷することでミスト化させるといった手法を考案し,装置製作および実験を試みた.新たに考案した手法はミスト流量や粒径制御が容易となった.装置製作の段階で予定よりも時間がかかったもののその後の測定は特に問題なく順調に進展しており,全体的にはおおむね順調に進展しているといえる状況である.平成28年度はまず,混入させる水蒸気流量によるPM粒径分布への影響について調査を行うために,水蒸気の混入流量によらずPMを含むガス温度がほぼ一定となるよう装置の改良を行った.そして本装置を用いた場合における燃焼由来のPMについての特性調査を行った.これにより火炎形状(燃料消費量)と発生PMの粒径分布について,火炎長さが長くなるほどより凝集の進んだPMを排出するといった関係性を明らかにし,さらにPM特性(水分含有量)についても明らかにした.次に,各々の水蒸気流量と冷却し凝縮水生成後の混合粒径の測定を行った.さらに捕集した混合を乾燥処理させることで水分等の付着量の測定も行った.その結果,ある範囲内においては混入させる水蒸気流量が増加するほどPMに付着する凝縮水の質量濃度も増加するといった結果が得られた.また,凝集粒子の増加量もおおむね混入させる水蒸気流量の増加とともに凝集粒子も増加するといった結果が得られた.本研究で得られた実験結果からPMに水蒸気を混入させ冷却させた場合,200nm以下の微小粒子を減少させ200nm以上(特に数μmオーダー)の粗大粒子を増加させるといった効果を明らかにすることができた.さらに,冷却によって発生した凝縮水が周囲の個体粒子を捕集することで凝集を促進させる可能性について考察された.ただし,効果の度合いについては深く言及できておらず,今後はこの部分について明らかにしていくことが重要であるものと思われる.本研究では火炎から排出される燃焼ガスに水蒸気を混入し冷却して凝縮させることでPMの凝集を試みた.そして燃焼由来のPMに凝縮水が付着した混合粒子の粒径を測定し,水蒸気凝縮によるPMの凝集促進効果の研究を行った.その結果,質量濃度分布で200nm付近にピークを持つ火炎由来のPMに水蒸気を混入させ冷却かつ水蒸気凝縮させた場合,水分を含んだPMは500nm付近にピークを持つ分布となった.このPM中の水分を除去した個体PMのみを見た場合,200nmより小粒径側では質量濃度が減少し大粒径側では質量濃度が増加することがわかった.当初の計画通り以下の内容で推進していく.・種々のPM条件における粒径計測異なる火炎由来PMの粒径や流量条件における混合粒子への影響について調査を行う.・混合粒子の特性調査混合後の粒子の成分調査を行う.・PMとウォーターミスとの付着メカニズムの解明これまでに得られた結果をまとめ検討することで付着メカニズムについて検討を行う.さらにミストを用いたPM除去手法についても検討を行う.熱工学目的物品を購入した際,予定よりも安く購入することができたため.フィルタろ紙の購入に充てる予定である.
USBカメラによる拍動の視覚化と数値処理教材の開発

指先から、拍動に伴う血液量の増減をUSBカメラで検出し、脈波として表示し、数値化するシステムを開発した。得られる脈波が生体情報を反映するデータであることを検証した。開発したソフトウェアが出力する数値データ処理を表計算で、ピーク検出、再サンプリング、フーリエ変換する教材、および各種処理を自動化するProcessingによるソフトウェアを開発した。2ms間隔での脈波装置を作成して、揺らぎと自律神経機能の関連を検証した。呼吸数検出器を作成し、呼吸数変動との関連を調査した。脈波が生体情報とし有効な意味を持つ観察量であることを検証した。教材を用いて、8回の実践授業を実施した。学習者の指先から、拍動に伴う血液量の増減をUSBカメラで用いて検出し、脈波として表示し、数値化するシステムを開発した。本年度はその測定システムの拡充として、1.露出した皮膚表面から非接触で脈波を検出するシステムを作成する。2.USBカメラの開口部に指を置くことで拍動を取得する既存のシステムが出す数値データを処理して「観察する」・「計算する」・「処理する」などの教材システムを作成し、実践で検証する。の目標を掲げた。1の目標は、OpenCVライブラリを用いて、顔認識をし、認識した顔部分の画素を取得し積算することで、非接触での脈波観察を可能にした。常に安定した脈波を得ることが困難であり、脈波を可視化する点は達成できたが、後の処理であるピーク検出とピーク間隔の周波数解析に耐えうるデータを安定して得るにはいたっていない。原因は顔が動くことに伴う変動を排除して補正するにはいたっていないからである。2の目標である接触法の数値データ処理に関しては、安定したデータが得られており、得られたデータから、1.表計算ソフトでデータをグラフ化する、2.ピークの時間を表計算ソフト利用により求める、3.ピーク間隔を後の解析処理が可能なように再サンプリングする、4.再サンプリングされたデータをフーリエ変換するの処理をする教材を作成した。その結果は「USBカメラによる脈波計測と周波数解析」としてまとめて計測制御学会教育工学会論文誌へ投稿中である。本年度は、昨年度掲げた計測システム拡充の、1.露出した皮膚表面から非接触で脈波を検出するシステム作成、2.接触法による脈波から「観察」「計算」・「処理」の教材作成を目指した。1の目標は断念をした。理由は、慣性センサを用いて安静時の頭部の動きを観測した結果、安静時でも頭部のわずかな動きがあることを確認した。このわずかな動きは脈波によるものと推定されるが、当初目標とした非接触での顔表面からの脈波計測とは異なる原因であり、本研究の主旨から外れると判断したためである。わずかな頭部の動きが脈波によるものであるかどうかの検証は今後の課題とした。2の目標については、昨年度はC#とOpenCVを利用した脈波観測ソフトウェアによる数値データと、そのデータの処理を表計算ソフトウェアで、ピーク検出、再サンプリング、フーリエ変換する教材を開発した。表計算ソフトウェアを用いる処理は「再サンプリング、フーリエ変換」にかなり高度な数学知識を要する内容を含むため、これらの概念を説明して、処理を自動化することが可能なようにProcessingとOpenCVを用いて、処理の過程・到達点を示すソフトウェアを開発した。また、脈波の揺らぎと自律神経機能の関連を明らかにするため、2ms間隔での脈波検出装置を作成して、既存の自律神経機能評価装置(心電図計)と比較して検証をした。これにより、USBカメラからの脈波が生体情報としても意味を持つことである検証が可能な体制を整えた。USBカメラを用いた拍動の可視化教材は、接触法では、脈波という形では駆動を「観察」し、データ処理をする教材がほぼ完成をした。さらに、USBカメラから得られる脈波が生体情報を反映する「実態のあるデータ」であることを検証するために、自律神経機能評価装置を作成し、検証体制を整えた。非接触法での脈波観察教材は、断念した。申請時に脈波と思われる現象が観察ができた原因が、加速度センサの利用による調査で、頭部の目では見えないくらいの、わずかな動きが原因であろうことを確かめた点で進展があり、今後の研究テーマに動きを取り入れる知見が得られ、萌芽を見出した点で、否定的な断念ではないと判断している。昨年度実施により、接触法による脈波から「観察」「計算」・「処理」の処理方法がほぼ完成したのを受けて、USBカメラを用いた拍動の可視化教材は、接触法では、脈波という形で波形を「観察」し、データ処理をする教材がほぼ完成をした。これらを基礎に、本年度はUSBカメラから得られる脈波が生体情報を反映する「実態のあるデータ」であることを検証するために、自律神経機能評価装置を作成し、さらに呼吸との関連についての検証を行った。昨年度はC#とOpenCVを利用した脈波観測ソフトウェアによる数値データと、そのデータの処理を表計算ソフトウェアで、ピーク検出、再サンプリング、フーリエ変換する教材と、「再サンプリング、フーリエ変換」にかなり高度な数学知識を要する内容を含むため、これらの概念を説明して、処理を自動化することが可能なようにProcessingとOpenCVを用いて、処理の過程・到達点を示すソフトウェアを開発した。

本年度は、脈波の揺らぎと自律神経機能の関連を明らかにするため、2ms間隔での脈波検出装置を作成して、既存の自律神経機能評価装置(心電図計)と比較して検証をした。さらに呼吸数検出器を作成し、呼吸数変動との関連を調査した。これにより、USBカメラからの脈波が生体情報としても有効な意味を持つ観察量であることを検証可能な体制を整えた。指先から、拍動に伴う血液量の増減をUSBカメラで検出し、脈波として表示し、数値化するシステムを開発した。得られる脈波が生体情報を反映するデータであることを検証した。開発したソフトウェアが出力する数値データ処理を表計算で、ピーク検出、再サンプリング、フーリエ変換する教材、および各種処理を自動化するProcessingによるソフトウェアを開発した。2ms間隔での脈波装置を作成して、揺らぎと自律神経機能の関連を検証した。呼吸数検出器を作成し、呼吸数変動との関連を調査した。脈波が生体情報とし有効な意味を持つ観察量であることを検証した。教材を用いて、8回の実践授業を実施した。USBカメラを用いた拍動の可視化教材作成の目的で、接触法(指をUSBカメラの開口部に置く方法)による拍動検出表示および排出されたデータのグラフ表示、ピーク間隔の計測、周波数解析のためのピーク間隔の再サンプリング、フーリエ変換による周波数解析の教材作成は順調に進んでいる。データのグラフ表示とグラフ上でのピーク検出に関しては中等教育機関での10名から30名規模での複数回の実践教育を実践し、実践用の教材作成を行った。さらにピーク間隔の自動検出に関しては高等学校教諭対象および大学生対象に少人数の実践活動を行い、そのときの実践協力者の意見を参考にしながらドキュメントの作成を進めている。再サンプリングとフーリエ変換教材は数名の大学生実験協力者とともに実践中であり、教材のわかりにくい点などの見直しを進めている。ほぼ該当年度での目標を達成している。非接触法での脈波表示教材に関しては、脈波を表示することには成功しているが、得られたデータが数値処理に耐えうるほどの精度で得ることができていない。原因は顔(頭部)の微妙な動きが雑音として混入し、基線が大きく変動する現象を抑える方法が見つからないことである。非接触法による脈波検出に関しては教材としていまだ達成されていない。接触法による脈波検出教材はほぼ完成し、実践教育に供する。また、自律神経機能評価装置と同時計測を行い、自律神経機能評価の確からしさなどを評価する。USBカメラによる脈波観測で、避けなければならないからだの動きを、非接触法の問題点を明らかにした加速度センサなどで得た知見を加え、発展させる。科学教育接触法による脈波検出は、予定通りに進んでいるので、得られたデータが自律神経機能評価に利用可能かどうかの評価をすでに開発済みの額脈波計測器と併用して、同時計測を行い、得られたデータの検証を行う。さらにUSBカメラによるデータから自律神経機能評価を行った場合の評価値の比較検証を行う。非接触法の基線変動および雑音混入の除去に関しては、引き続き基線・雑音除去のアルゴリズムを探求する。さらに、USBカメラを頭部と独立して設置していたが、頭部と連動して動く配置にすることを試みる。
人口減少時代における水道事業計画の策定方策と評価方法

今後、長期にわたり人口減少が想定される中、持続的な水道事業経営を実現することが課題となっている。本研究は、(1)人口減少が水道事業経営へ与える影響を定量的・定性的に把握する、(2)人口が減少している自治体における水道事業経営に対する住民の意識や認識を把握する、(3)一般住民の水利用実態を把握することを目的に実施してきた。平成30年度は、平成29年度に実施したWEBアンケート調査結果について特に水利用実態に関する詳細な分析を行った。なお、WEBアンケート調査は関西2府4県の33市町を対象に実施し、調査項目は水使用行動や使用水量に関わる項目、水道事業への理解度、住民参加に関する項目等であった。世帯人数別の平均原単位水量は、戸建の2人世帯で280L/人/日、3人世帯で240L/人/日、4人世帯で190L/人/日であった。近年増加が著しい戸建の単身世帯については、平均値で380L/人/日であったが、そのばらつきは大きかった。また、単身世帯における原単位水量と居住者年齢との関係については、明瞭な関係性が見られなかった。世帯人数別に要因カテゴリー別原単位水量を算出した結果、「6歳未満の子供がいる世帯」では原単位が小さくなる傾向が見られた。また、戸建において「高齢者のいる世帯」では原単位が大きくなる傾向が見られた。「洗濯回数が少ない世帯」や「風呂の残り湯を利用する世帯」では原単位が小さい傾向を示しており、水利用行動が直接的に原単位へ影響を与えているものと考えられた。また、過去に滋賀県大津市・草津市で実施した調査結果との比較を行った。その結果、原単位は経年的に減少傾向が続いていることがわかった。さらに、数量化理論I類を用いて、影響要因の経年的な変化も把握した。その結果、「6歳未満の子供有無」や「洗濯回数」は経年的にも大きな影響要因であることがわかった。本研究の目的は、1.人口減少が水道事業経営へ与える影響を定量的・定性的に把握し、2.水道事業計画を策定する際の住民との合意形成方法に関する検討を行い、3.水道事業広域化や分散化に係る評価方法に関する検討を行うことである。平成27年度は、人口減少が進行している水道事業体の実態整理を行い、持続可能な方策を検討する際の基礎資料とすることを目的に研究を進めた。統計資料を用いて、人口減少が進む水道事業体で一体何が起こっているのか、定量・定性的な視点からの把握を試みた。具体的には、平成14年度から24年度にかけての給水人口変化率減少と水道経営に関わる指標との関係を分析した。その結果、一般的に言われている、給水人口の減少が大きいほど、給水収益や有収水量の減少が大きくなっていることが定量的に確認された。また、給水人口の減少が大きい事業体ほど、配水池や管路の耐震対策への遅れが生じていることが明らかとなった。さらに、給水人口の減少が大きい事業体では、水道料金の上昇率が大きくなっていたが、料金改定よって耐震対策が促進しているとは考えられなかった。また、給水人口変化率と水道経営指標の変化率や変化量との相関係数は、有収水量や給水収益の変化と強い相関を示したが、その他の指標との相関は高くなかった。一方で、有収水量の変化は、給水収益、給水原価、供給単価等の変化との相関係数が比較的高く、給水原価や供給単価の変化は、総費用、営業収支比率、収益的収支繰入金比率の変化と相関がある等、関連性の構造は複雑であることがわかった。平成27年度においては、給水人口の減少が進む水道事業がおかれている状況を定性的・定量的に把握するため、情報収集および情報整理を中心に研究を進めた。水道統計、地方公営企業年鑑などの統計資料を用いて、水道事業経営の経年変化の把握を試みた。対象期間は平成14年度から24年度とし、人口減少の影響をシンプルに把握するため、この期間中に市町村合併を行っていない自治体の水道事業体を国勢調査結果を用いて抽出した。しかしながら、人口減少が始まっている水道事業体の抽出し対象事業体とするプロセスや事業経営に関する指標の選定に多くの時間を要したため、予定よりも研究の進捗が遅れている。市町村合併を行っていない水道事業体を抽出した結果、サンプル数が想定よりも少なくなったことも研究の進捗が遅れている要因の1つである。なお、大規模事業体のサンプルが少なくなったため、サンプルサイズの信頼性に鑑みて小規模事業体を中心に分析を行っているところである。さらには、人口密度等の地理的要因といった要因を切り口にした分析も行っている。他方で、当初予定していなかった水道事業体とのネットワークができるなど、最終年度に予定している「水道事業広域化ならびに分散化の評価方法に関する検討」について研究を行う際の対象候補が絞られつつある。本研究の目的は、1.人口減少が水道事業経営へ与える影響を定量的・定性的に把握し、2.水道事業計画を策定する際の住民との合意形成方法に関する検討を行うことである。平成28年度は前年に引き続き、人口減少の始まった水道事業体の実態整理を行った。

具体的には統計資料を用いて、人口減少が進む水道事業体で一体何が起こっているのか、定量・定性的な視点から把握を試みた。平成14年度から24年度にかけての人口変化と水道経営に関わる指標との関係を分析した。平成24年度における水道事業体の人口規模を「2万人未満」、「210万人」、「10万人以上」に分類し分析を行った。「2万人未満」の小規模事業体では、他の給水人口規模よりも総じて変化のばらつきが大きいことがわかる。有収水量変化率は、給水人口変化率と高い正の相関関係が見られた。水道料金変化率は、小規模で給水人口が減少している事業体で、料金上昇率が大きくなっているケースが見られた。収益的収支の繰入金比率が増加している事業体の多くは、小規模で人口減少が進んでいる事業体であった。管路耐震化率や管路更新率については明確な傾向が見られなかった。水道料金変化率と料金回収率および管路更新率の変化量との関係を示したものである。小規模事業体では水道料金を値上げしても改善していないケースも見られた。また、水道料金が上がっても管路更新率は上昇していないケースが多かった。料金回収率変化量を目的変数とした重回帰分析を行った結果、収益的収支の繰入金比率変化量の影響度が比較的大きいものと考えられた。また、有収率や施設利用率の向上も重要な要因である。一方で、管路密度や人口一人当たり有収水量といった事業体の特徴を示す指標からの影響は見られなかった。平成28年度は、平成27年度に引き続き、給水人口の減少が進む水道事業がおかれている状況を定性的・定量的に把握するための情報収集および情報整理を中心に研究を進めた。人口減少が始まっている水道事業体の抽出し、対象事業体とするプロセスや事業経営に関する指標の選定に多くの時間を要したこと、市町村合併を行っていない水道事業体を抽出した結果、サンプル数が想定よりも少なくなったことから予定よりも研究の進捗が遅れている。また、水道事業体も様々であり、統計データにかなりのばらつきがあったことも研究が遅れている要因である。また、平成24年度の水道統計を用いて水道事業の持続可能性を水道料金について着目して分析を行った。ここでは、人口密度に着目し「人口密度が高い事業体」と「人口密度が低い事業体」に分類し分析を行った。平成24年度水道統計の掲載されている水道事業体の内、地方公営企業法が適用されている1344水道事業体を対象に、人口密度が高い上位25%と人口密度が高い下位25%の事業体を抽出し、比較分析を行った。分析結果、「人口密度が高い事業体」では、効率性や収益性が高い事業体であることがわかった。安定的な財政確保を検討する指標として「料金回収率」、安全性確保のための先行投資を検討する指標として「管路更新率」を用い、各水道事業体の水道料金を目的変数に主成分回帰分析を行い、水道料金に着目した水道事業の持続可能性を評価した。特に統計データを用いたマクロ的な視点からの分析では、おおよそ想定された結果や明瞭な傾向が見出せない結果しか得ることができなかった。このことは、マクロ的な視点から分析する手法の限界ともいえる。今後、長期にわたり人口減少が想定される中、持続的な水道事業経営を実現することが課題となっている。本研究の目的は、1.人口減少が水道事業経営へ与える影響を定量的・定性的に把握し、2.水道事業計画を策定する際の住民との合意形成方法に関する検討を行うことである。平成27年度と平成28年度は人口減少の始まった水道事業体の実態整理を行った。
コンピュータを利用した複合加工による高品質補綴物の製作

レーザ溶接は準備・操作が簡単で、金属接合では将来の可能性の大きい手法であるが、欠点としてオペレーターの熟練度が品質を大きく左右すること、接合時に不規則な収縮が発生するため、装置の価格が高価なことと相まってあまり普及していない。また構成パーツを組み立てて補綴物を製作する概念があまり一般的でないこともあり、未だに鋳造法が金属加工の主流であることは否めない。しかし、パーツ組み立てによる補綴物製作であれば、技工に要する時間が短縮でき、作業の省力化を見込めるため、本研究では純チタンによるNCワイヤ放電加工とNCレーザ溶接による歯科用インプラント上部構造である連結形のレジン前装冠用メタルフレームの試作を行った。溶接時の収縮の最も少ない照射順番を予備実験にて検索し、レーザ波形のエネルギー制御を行い、NCテーブルを用いて自動制御下でメタルフレームの製作を行った。その結果、適合性に満足のいくメタルフレームを製作出来たが、エネルギー制御も照射順設定もNCによる作業には不可欠のものであることを確認した。従来の補綴物製作はロストワックス法中心の材質を置きかえる形状転写型の補綴物製作法中心であった。しかしながら近年歯科用金属、特にチタンの接合おいてレーザ溶接の有用性が注目され、この技術を有効に運用することにより複数のパーツを用いた組み立て型の補綴物製作法も可能性が生まれ、歯科技工における製造の概念に大きな変化を与えるものと思われる。しかしレーザ接合には多くの問題があり、特に術者の熟練度が接合の良否に大きな影響を与える。本研究では溶接作業のNC化によって術者の技能力に依存する部分を極力排除し、良好な補綴物製作のための接合を安定に行うための基礎実験を行った。溶接の質を改善する方法としてNC化による自動照射の他にPWMによる1shotパルスレーザの波形制御を行ない、冷却速度を抑えることで径3mmのチタン丸棒接合における収縮量が無制御の場合の約40μmから10μmに減少し、また内部の気孔は消失し残留歪みも小さくなることが明らかになった。しかし接合による変形が消失したわけではなく、三次元的な変形が補綴物全体の精度を悪化させる可能性が危惧される。特に複数のスポット接合でビードを構成するパルスレーザ溶接は、照射の順番によって変形の出現性が大きく変化する。また照射面角度や接合前のギャップ幅など僅かな照射状態の差にも大きな影響を受ける。変形を抑えるためには仮着のための弱エネルギー溶接点を多く設定することが有効であったが、試験片に多数回の熱履歴を与えるために接合強度の低下が認められ、変形の抑制と接合強度を両立した照射プログラムの開発が今後の課題となった。レーザ溶接は準備・操作が簡単で、金属接合では将来の可能性の大きい手法であるが、欠点としてオペレーターの熟練度が品質を大きく左右することと、接合時に不規則的な収縮が発生するため、装置の価格が高価なことと相まってあまり普及していない。また構成パーツを組み立てて補綴物を製作する概念があまり一般的でないこともあり、末だに鋳造法が金属加工の主流であることは否めない。
損傷制御型RC造耐震壁の実現に向けた開発研究

最終年度は,下記の4点に焦点を当てて研究を実施した.[一体打ちRC壁]と[袖壁や方立壁]に関しては,壁パネルと隣接する柱における変形集中の度合い,コンクリートの損傷程度を定量化する目的で,実大5層建物実験のFEM解析を行った.これまでに蓄積した曲げとせん断ひび割れに関する知見を検証し,ひび割れに関して幅・数や長さなどに関しての予測精度を高めることができた.[圧着型PCaPC壁]に関しては,本研究課題で行ったダンパー付ロッキング壁の実験結果詳細解析に基づいて損傷評価を行った.また,耐震壁脚部における変形集中の度合いや材料の損傷程度が,軸力から受ける影響について考察を行った.解析結果に基づいて,損傷や限界状態を制御性能な高性能ロッキング壁を提案した.[損傷予想解析モデルの開発]に関しては,本研究グループで昨年から開発を進めたせん断バネを付加したマルチスプリングモデルを応用して曲げやせん断のひび割れに関する予測精度を高めた.計算モデルの検証は,実験を終えた実大建物モデル(建築研究所)および2次壁(東工大)の実験データを活用して行った.最終年度であったため,本研究の全体成果をまとめ論文(建築学会構造系論文集)や国際会議(ヨーロッパ地震工学会議ECEE,米国地震工学会議NCEE)で発表した.今後は国内での提案システム実用化を図るため,企業との共同研究を通じて具体的な設計方法を確立する.また,建築学会PC運営委員会においてアンボンドPC構造物の設計指針を刊行するための委員会活動を進め,本研究成果を社会に還元する.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。近年,大地震に対しての安全性だけでなく使用性や修復性も重視した設計が建築物に求められている.こうした社会的需要に応える構造形式の1つとして,エネルギー消費要素を兼ね備えたアンボンドプレキャストプレストレスト構造形式による損傷制御型構造の実用化研究を進めている.この構造は,変形を部材端部の圧着面に集中させることで,部材の損傷を最小限に留め,エネルギー消費要素を付加したことで,履歴面積を大きくし,PC鋼材の緊張力により残留変形を抑制したフラッグシェイプ型の履歴特性を実現する.こうした構造形式の一つである靭性型アンボンドPCaPC構造を近年の大震災で建物の継続使用を妨げる要因となったRC造方立壁や袖壁に用いれば,耐震性能及び損傷制御性能を向上させ,地震後の早期復旧に繋がることが期待出来る.本研究では,近年の大震災において建物の継続使用を妨げたRC造方立壁に靭性型アンボンドPCaPC構造を適用し,フラッグシェイプ型履歴特性を持つ靭性型アンボンドPCaPC壁の損傷度を定量化した.1)全試験体で,SPダンパーを付加したことによる消費エネルギーの増大且つPC鋼棒による高い原点指向性を持ち合わせた理想的なフラッグシェイプ型履歴特性を得た.2)残留変形角に着目すると,全試験体でRm=0.75%まで継続使用可能な状態を示し,最も残留変形が大きかった試験体において,Rm=2.0%まで修復限界Iを上回らなかった.さらに,全試験体で損傷はRm=2.0%まで曲げ引張ひび割れは発生せず,壁端部の圧壊のみであり,靭性型アンボンドPCaPC壁の高い損傷制御能力を示した.3)等価粘性減衰定数heqは,SPダンパーを付加したことで,全試験体で小変形時から試験体NSW7Aより23倍程度大きい値を示した.本研究の目的は,材料・配筋・形状・構法を工夫して矩形断面を有するRC造壁の耐震性能を向上させ,周辺部材も含めて損傷を抑制し,建物全体の機能維持・早期復旧を可能とする経済的な壁構造システムを提案することである.1)【一体打ちRC壁】一体打ちRC造壁について,断面形状・配筋方法・材料強度を工夫して,一体打ちの範疇で最も損傷制御に有効な方法を提案する.(強度型での開発)2)【圧着型PCaPC壁】ロッキング式セルフセンターリングシステムを圧着型PCaPC造連層耐震壁に適用し,壁板や周辺部材の損傷を飛躍的に低減する.(靭性型での開発)3)【袖壁や方立て壁への応用】上記の損傷制御技術を袖壁と方立て壁に応用し,これまでの地震被害で繰返し問題となってきた2次壁の被害を大幅に低減する.(2次壁への応用)現在,1)と2)をほぼ終えており,3)に着手したところである.そこで,計画はおおむね順調に進展していると考えられる.近年,大地震に対しての安全性だけでなく使用性や修復性も重視した設計が建築物に求められている.こうした社会的需要に応える構造形式の1つとして,エネルギー消費要素を兼ね備えたアンボンドプレキャストプレストレスト構造形式による損傷制御型構造の実用化研究を進めている.この構造は,変形を部材端部の圧着面に集中させることで,部材の損傷を最小限に留め,エネルギー消費要素を付加したことで,履歴面積を大きくし,PC鋼材の緊張力により残留変形を抑制したフラッグシェイプ型の履歴特性を実現する.

こうした構造形式の一つである靭性型アンボンドPCaPC構造を近年の大震災で建物の継続使用を妨げる要因となったRC造方立壁や袖壁に用いれば,耐震性能及び損傷制御性能を向上させ,地震後の早期復旧に繋がることが期待出来る.本研究では,損傷度を評価可能なアンボンドPCaPC壁の解析手法の構築を目的とし,昨年度実施したアンボンドPCaPC造壁試験体の実験結果を用いて,マルチスプリングモデルによる履歴復元力特性及び損傷量の再現を行った結果,以下の結論を得た.1) D-2を除いた試験体3体で,解析値は部材変形角R=2.0%までの実験値の包絡線及び内部ループを精度良く評価できた.しかしダンパー付きアンボンドPCaPC試験体では部材変形角R=3.0%以降,残留変形角の解析値が実験値より0.2%0.4%程度大きくなる傾向があった.2)コンクリートおよびPC鋼棒のひずみに着目すると,全試験体で解析値は部材変形角R=2.0%までの実験値を精度良く評価できた.しかし実験では水平力を除荷した際に,PC鋼棒のひずみが初期緊張力導入時のひずみから減少する傾向にあり,解析ではその傾向を再現することが今後の課題となった.本研究の目的は,材料・配筋・形状・構法を工夫して矩形断面を有するRC造壁の耐震性能を向上させ,周辺部材も含めて損傷を抑制し,建物全体の機能維持・早期復旧を可能とする経済的な壁構造システムを提案することである.1)【一体打ちRC壁】一体打ちRC造壁について,断面形状・配筋方法・材料強度を工夫して,一体打ちの範疇で最も損傷制御に有効な方法を提案する.(強度型での開発)2)【圧着型PCaPC壁】ロッキング式セルフセンターリングシステムを圧着型PCaPC造連層耐震壁に適用し,壁板や周辺部材の損傷を飛躍的に低減する.(靭性型での開発)3)【袖壁や方立て壁への応用】上記の損傷制御技術を袖壁と方立て壁に応用し,これまでの地震被害で繰返し問題となってきた2次壁の被害を大幅に低減する.(2次壁への応用)現在,1)と2)をほぼ終えており,3)に着手したところである.そこで,計画はおおむね順調に進展していると考えられる.最終年度は,下記の4点に焦点を当てて研究を実施した.[一体打ちRC壁]と[袖壁や方立壁]に関しては,壁パネルと隣接する柱における変形集中の度合い,コンクリートの損傷程度を定量化する目的で,実大5層建物実験のFEM解析を行った.これまでに蓄積した曲げとせん断ひび割れに関する知見を検証し,ひび割れに関して幅・数や長さなどに関しての予測精度を高めることができた.[圧着型PCaPC壁]に関しては,本研究課題で行ったダンパー付ロッキング壁の実験結果詳細解析に基づいて損傷評価を行った.また,耐震壁脚部における変形集中の度合いや材料の損傷程度が,軸力から受ける影響について考察を行った.解析結果に基づいて,損傷や限界状態を制御性能な高性能ロッキング壁を提案した.[損傷予想解析モデルの開発]に関しては,本研究グループで昨年から開発を進めたせん断バネを付加したマルチスプリングモデルを応用して曲げやせん断のひび割れに関する予測精度を高めた.計算モデルの検証は,実験を終えた実大建物モデル(建築研究所)および2次壁(東工大)の実験データを活用して行った.最終年度であったため,本研究の全体成果をまとめ論文(建築学会構造系論文集)や国際会議(ヨーロッパ地震工学会議ECEE,米国地震工学会議NCEE)で発表した.今後は国内での提案システム実用化を図るため,企業との共同研究を通じて具体的な設計方法を確立する.また,建築学会PC運営委員会においてアンボンドPC構造物の設計指針を刊行するための委員会活動を進め,本研究成果を社会に還元する.
次世代エフーキャストスイッチの設計に関する研究

我々はFキャスト・フォトニックスイッチ設計方式のための新しい最適化手法の開発を行った.この手法に基づき, Fキャストリクエストと様々なクロストーク制約のもとで,スイッチがノンブロッキングになるための条件を決定することに成功した.さらに, Fキャストスイッチに対する経路制御手法について取り組み,構成方式の完全な理解をする目的で開発を行った経路制御アルゴリズムや新しい統計モデルに対してブロッキング解析を行った.我々はFキャスト・フォトニックスイッチ設計方式のための新しい最適化手法の開発を行った.この手法に基づき, Fキャストリクエストと様々なクロストーク制約のもとで,スイッチがノンブロッキングになるための条件を決定することに成功した.さらに, Fキャストスイッチに対する経路制御手法について取り組み,構成方式の完全な理解をする目的で開発を行った経路制御アルゴリズムや新しい統計モデルに対してブロッキング解析を行った.我々の2007年の研究目標は以下に示す通りである.1.我々はこれまでにバンヤン型アーキテクチャおよび方向性結合器製造技術に基づく光スイッチネットワークに関する研究を行ってきた.我々は一般fキャストトラフィック(f=1のときユニキャストトラフィック,f=Nのときマルチキャストトラフィック)をサポートするスイッチネットワークの性能の研究を行った.特に,我々は一般fキャスト・光スイッチネットワークのノンブロッキング条件を決定する最適な構成の提案を行った。2.マルチlog2Nネットワーク関して,近年F.K.Hwangは一般fキャストトラフィックに対する解析を行い,信号がスイッチの入力部分と中間部分のスイッチ素子が光信号をファンアウト可能であるときにfキャストStrictノンブロッキングとなる条件を示した.これに対し,我々は光スイッチ素子で構成した場合に問題となるノードブロッキングと電気スイッチ素子で構成した場合に問題となるリンクブロッキングの両方について,マルチlog2Nがfキャストrearrangeableノンブロッキングとなる要件を研究した.この研究では,我々はファンアウトに関して1)制約無し,2)入力部分のスイッチ素子にファンアウト機能が無い,3)中間部分のスイッチ素子にファンアウト機能が無い,という3種類の場合について解析を行った.3.ネットワークの動的修復(AR)技術は,我々が提案したWDM光ネットワークにおいて性能要求と修復時間との間に適切なトレードオフを持ち,かつ特定のサバイバブルを保証する全く新しい光パス修復技術である.我々は,このARを基盤とした光ネットワークに対して,総合的な性能解析を行った.特に我々は,複数の予備経路が連携可能な場合に,通信経路が故障に対する通信経路修復率のモデル化を行うために,これまでにない解析構造の提案を行った.我々の2008年の研究目標は以下に示す通りである.1.マルチlog_2Nネットワーク関して,近年F. K. Hwangは一般fキャストトラフィックに対する解析を行い,信号がスイッチの入力部分と中間部分のスイッチ素子が光信号をファンアウト可能であるときにfキャストstrictノンブロッキングとなる条件を示した.これに対し,我々は光スイッチ素子で構成した場合に問題となるノードブロッキングと電気スイッチ素子で構成した場合に問題となるリンクブロッキングの両方について,マルチlog_2Nがfキャストrearrangeableノンブロッキングとなる要件を研究した.この研究では,我々はファンアウトに関して1)制約無し, 2)入力部分のスイッチ素子にファンアウト機能が無い, 3)中間部分のスイッチ素子にファンアウト機能が無い,という3種類の場合について解析を行った.2.アレイ導波路回折格子(AWG)技術に基づいたスイッチに関して,我々は0(1)の高速ルーティングを可能とする自己ルーティング設計方式について研究を行い,これまでにないAWG技術に基づく自己ルーティングスイッチ構成方式の提案を行った.提案構成方式は並列高速経路制御を可能とし,波長-波長,波長-ファイバの異なる2つのリクエストモデルに対してノンブロッキングを保証することが可能である.また,従来の構成法についてブロッキング特性,ハードウェアコスト,クロストーク性能について比較分析を行った.3.光バッファリングは光ネットワークの競合解決のための基盤技術である.現在の光バッファリングは主に光ファイバ遅延線交換(SDL)を用いて専用入出力バッファキューを構成するための技術が注目されている.我々は,光フィードバックSDLに基づいた先入れ先出し(FIFO)共有光バッファキューの設計方式について研究を行った.具体的には, SDLを用いた1入力2出力の共有バッファキューの構成方法を明らかにし,さらにより一般的なN入力2出力に拡大し,構成方式の構成方法を明らかにした.
ポンプインデュ-サにおける脈動キャビテ-ション発生機構とその低減策に関する研究

ハブ比0.46,羽根数2の平板インデュ-サに関し,1.小弦節比の羽根車による二段タンデム翼とし各段相互の軸方向および周方向相対位置をそれぞれ独立に変化させた場合の,また2.通常の単段インデュ-サ(先端羽根角11.3゚,弦節化2)の(1)翼入口前縁部に円筒状の吸込みリングを配した場合および(2)翼前縁より先端側を切除し後退角を与えた場合の低周波脈動キャビテ-ション流動現象低減解果について調査し,以下の成果を得た.1.について:前・後段翼が密着した配列を基準とし相対位置を変え検討した結果,小さな段間軸方向距離(羽根外径に対する無次元値)0.080.16,また後段翼が前段負圧側周方向の翼ピッチ比ほぼ0.22に位置するような共に前段翼負荷を大きく低減した配列時に良好な脈動低減解果が得られた.したがってタンデム翼は各段の翼負荷の配分並びに翼キャビティと流入流れの干渉を考慮した適正な配列を自由に採りうる点で有用な低減策と言える.2.の(1)について:先端半径比0.859に翼長の25,50%を覆うリングを取り付けた場合,一部翼間での逆流は軽減されるが翼付傍では逆に促進されるため所期の入口逆流抑制効果は得られず,そのため発生脈動も通常の羽根車とは有意な差異を示さない.2.の(2)について:先端翼長の17,25%を切除した通常の後退角範囲の場合,入口喉部に続く十分な翼間流路長さを持つための揚程の低下は生ぜず,先端での逆流は軽減され,低周波脈動の発生も僅かに遅延されるものの,脈動時の圧力変動量自体は低減されない.これに対し50,75%を切除し過度な後退角を与えた場合,後退角なしの場合に比べ脈動発生に及ぼす翼スパン方向のキャビティの影響は無視できないものの基本的には弦節比1以下のインデュ-サと類似の傾向を示し脈動時の変動量は低減される.しかしながら後退角の増加に伴い発生揚程また吸込み性能は大きく低下するため,単段の羽根車としての使用は実際的ではない.ハブ比0.46,羽根数2の平板インデュ-サに関し,1.小弦節比の羽根車による二段タンデム翼とし各段相互の軸方向および周方向相対位置をそれぞれ独立に変化させた場合の,また2.通常の単段インデュ-サ(先端羽根角11.3゚,弦節化2)の(1)翼入口前縁部に円筒状の吸込みリングを配した場合および(2)翼前縁より先端側を切除し後退角を与えた場合の低周波脈動キャビテ-ション流動現象低減解果について調査し,以下の成果を得た.1.について:前・後段翼が密着した配列を基準とし相対位置を変え検討した結果,小さな段間軸方向距離(羽根外径に対する無次元値)0.080.16,また後段翼が前段負圧側周方向の翼ピッチ比ほぼ0.22に位置するような共に前段翼負荷を大きく低減した配列時に良好な脈動低減解果が得られた.したがってタンデム翼は各段の翼負荷の配分並びに翼キャビティと流入流れの干渉を考慮した適正な配列を自由に採りうる点で有用な低減策と言える.2.の(1)について:先端半径比0.859に翼長の25,50%を覆うリングを取り付けた場合,一部翼間での逆流は軽減されるが翼付傍では逆に促進されるため所期の入口逆流抑制効果は得られず,そのため発生脈動も通常の羽根車とは有意な差異を示さない.2.の(2)について:先端翼長の17,25%を切除した通常の後退角範囲の場合,入口喉部に続く十分な翼間流路長さを持つための揚程の低下は生ぜず,先端での逆流は軽減され,低周波脈動の発生も僅かに遅延されるものの,脈動時の圧力変動量自体は低減されない.これに対し50,75%を切除し過度な後退角を与えた場合,後退角なしの場合に比べ脈動発生に及ぼす翼スパン方向のキャビティの影響は無視できないものの基本的には弦節比1以下のインデュ-サと類似の傾向を示し脈動時の変動量は低減される.しかしながら後退角の増加に伴い発生揚程また吸込み性能は大きく低下するため,単段の羽根車としての使用は実際的ではない.
近代日本における天皇像の変遷と「日本人」の倫理

本研究は(1)天皇像の系譜、(2)天皇報道の変遷、(3)国内用および植民地用の教科書に書かれた天皇像、(4)沖縄の知識人にとっての天皇像、(5)近代的ファミリーとしての皇室像、に関して検証・考察した。(1)に関しては、田辺元と福沢諭吉を比較対象とすることで、明治期の日本において「国家のフォークロア」を作り出すために機能した天皇像と、国家と一体化して語られる、抽象的な「無」として天皇像という、本研究にとって機軸となる概念を取り出し考察した。「無」としての天皇は、それが無であるがゆえにかえって人々がそこに自分の価値や感情を込められるのであるが、このような観点からさらに(5)および(2)について検討した。近代化のシンボル、民主主義を象徴し、愛情によって結ばれた幸福な家族のシンボルという二つの大きな天皇・皇室に対するイメージが、いかにして報道を通して人々の感情に訴えて、新しい価値観を創出していったのかについて考察するために、主として女性大衆誌の記事を収集した。また(3)および(4)については、日本以外の、外部からどのように天皇が見られたのかを考察した。The Japan Weekly Mailや国内用と植民地用の教科書における天皇に関する記述を分析し、さらに沖縄の知識人・伊波普猷の言説を検討し、「日本人」と「異質な他者」という二つのアイデンティティーの関連性を、理想への欲望と国民の形成の問題として考察した。以上の考察を通して、「日本人としての共通性」に基づく一種の倫理的な感覚を生み出す「無」の「形式」としての天皇は、内容を欠いた空虚な悲しみの「形式」として働きく時に、それを共有しない者をもっとも強く排除することになる、という問題性を指摘した。本年度は、(1)天皇像の系譜、(2)天皇報道の変遷、(3)国内用及び植民地用の教科書に書かれた天皇像、(4)沖縄の知識人にとっての天皇、(5)近代的ファミリーとしての皇室像という本研究の5つのテーマのうち、(1)及び(2)に関して考察した。まず、近代日本の言説においては、近代国民国家の創出期における「開明的君主」、儒教主義的徳育論における天皇像、明治憲法体制下の国家の「機軸」としての天皇、国体明徴が叫ばれた時期の天皇像、戦後憲法体制下の「平和と民主主義を愛する国民的象徴」としての天皇、といったように、各時期の時代状況に対応して様々な天皇像が提示されたが、天皇像との関連で「日本人としての倫理」がどのように語られていったのかという点に関して、森有礼、福沢諭吉、元田永孚、西村茂樹、北一輝、高坂正顕、南原繁の場合について分析した。そして、「創られた伝統」としての天皇イベントがどのように行われ、天皇像の国民への浸透にいかに関わっていったのかを考察する史料とするために、大日本憲法発布式典、明治天皇崩御、皇太子(のちの平成天皇)成婚、昭和天皇崩御がどのように報道されたのかについて、各時期の新聞、雑誌の関連記事(戦後に関しては音声・映像資料も含む)を収集し、さらに、在留外国人の眼から見た天皇はいかなる存在であったのかという問題を検討するための事例研究の史料として、The Japan Weekly Mailその他の外字新聞の関連記事を収集し、検討した。(617字)本年度は、(1)天皇像の系譜、(2)国内用および植民地用の教科書に書かれた天皇像、(3)沖縄の知識人にとっての天皇像、(4)近代的ファミリーとしての皇室像、に関して検証・考察した。

「無」としての天皇は、それが無であるが故にかえって人々がそこに自分の価値や感情を込められるのであるが、このような観点からさらに(4)について検討した。戦後、天皇および皇室は民主主義を象徴し、愛情によって結ばれた家族というイメージで語られるが、このイメージがいかにして人々の感情に訴えて、戦後の日本における新しい価値観の創出につながっていったのかを考察するために、主として女性大衆誌の記事を収集した。また(2)については、教科書における天皇に関する記述のうち、国内用と植民地用の教科書とでは、その記述に関してどのような差異や共通性が見られるのかを分析した。(3)に関しては、沖縄の人たちがどのようにして日本人に同化していかざるを得なかったのかを考察するために、主として沖縄の知識人、伊波普猷の言説を検討し、「日本人」と「沖縄人」という二つのアイデンティティーの関連性の問題を、国家と天皇との結びつきという観点から考察した。以上の考察を通して、「日本人としての共通性」に基づく一種の倫理的な感覚を生み出すことに天皇がどのように関わっているのか、という問題について考察した。
エネルギー可変型バリア放電による高密度広断面大気圧プラズマの発生と産業応用

本研究では、従来の誘電体バリア放電とは異なる新しい方式CCMD (Capacity-Coupled Multi Discharge:誘電体を消弧用コンデンサに置き換えた放電形式)を考案し、大気圧グロープラズマを発生させ、プラズマへの投入エネルギーの増大化(従来の5倍)、大気圧プラズマの広断面積化・高密度化、放電機構の解明と電気物理的特性の明示を目的とした研究を行った。産業応用として、本プラズマをNOx除去に使用し、プラズマによる排ガス処理の技術向上と実用化、材料表面処理などへの応用について検討した。以下にこれまでの成果をまとめる。1)プラズマへの投入エネルギーの増大化:消弧コンデンサの容量を増大させると、プラズマへの投入エネルギーは増大し、誘電体バリア放電と比較して、投入エネルギーは最大で120倍となる。2)放電回路設計:グロー-アーク転移の特性時間をτ、プラズマを含む放電回路の等価抵抗をR、インダクタンスをL、消弧コンデンサの容量をCとすると、回路動作にはL/R<τ<CRが必要条件である。3)投入エネルギーの増大メカニズム:誘電体バリア放電では表面電荷の面積効果でエネルギー増大に上限が生じることを実験的に検証した。4)直流動作:CCMDの直流動作とパルス間隔の制御に成功した。5)放電機構の解明:針電極の電位は数十nsのマイクロ放電によって変動するが、この電位変動によって自己消弧がおこることを実験的に検証した。短・長ギャップでは放電形態が異なることが明らかとなり、短ギャップで成り立つ投入電力の理論式を得た。6)プラズマへの投入電力の制御:投入エネルギーは印加電圧と絶縁破壊電圧の比(特に整数部分)に比例し、消弧用コンデンサの容量に比例し、放電周波数に比例する。この3つの要素を独立に制御することで、プラズマへの投入電力を制御した。7)マイクロ放電の進展速度:放電の進展速度は約3×10^5m/sである。8)オゾン生成への応用:29本の針電極を並列接続し、オゾン生成を試みた結果、酸素原料で41.5g/kWhの生成効率を得た。本研究では、従来のバリア放電とは異なる新しい方式で大気圧グロープラズマを発生させ、プラズマへの投入エネルギーの増大化、大気圧プラズマの広断面積化・高密度化、放電機構の解明と電気物理的特性の明示を目的としており、プラズマへの投入エネルギーは従来の方式の約5倍を目標としている。産業応用に対する取り組みとして、本プラズマをNOx除去に使用し、プラズマによる排ガス処理の技術向上と実用化、材料表面処理や空気浮遊菌除去などへの応用について検討している。1)プラズマへの投入エネルギーの増大化:従来使用されてきた誘電体バリア放電における誘電体を消弧コンデンサに置き換えることで、等価的に誘電体バリアの静電容量を増大できる新しい自己消弧型放電形式を考案し、電圧電流測定、及びVQリサージュ法による投入エネルギーの測定を行った。コンデンサ型放電では静電容量を9.4pFから170pFに増大させることで、プラズマへの投入エネルギーは0.47mJから6.01mJ,に増大し、従来の誘電体バリア放電と比較して、投入エネルギーを最大で120倍に増大させることが可能である。大気庄放電では破壊電圧V_<BD>は放電維持電圧V_dよりも十分大きいので、1放電あたりに消費されるエネルギーはCV_<BD>^2/2である。また、プラズマへの投入エネルギーは交流電源の周波数に比例する。

.2)放電回路設計:高密度プラズマの発生には消弧コンデンサの静電容量を大きくして電流を多くすること、及び大電流でもグロー放電からアーク放電に転移する時間よりも短時間で切断できる早い回路であることが必要である。したがって、グローアーク転移の特性時間をτとし、プラズマを含む放電回路の等価抵抗をR、インダクタンスをL、消弧コンデンサの静電容量をCとすると、次の関係を満たすように回路を設計しなければならないことがわかった。L/R<τ<CR本研究では、従来の誘電体バリア放電とは異なる新しい方式CCMD(Capacitively Coupled Multi Discharge)を考案し、プラズマへの投入エネルギーの増大化、大気圧プラズマの広断面積化・高密度化、放電機構の解明と電気物理的特性の明示を目的とした研究を行った。CCMDは、誘電体バリア放電における誘電体を、消弧用コンデンサに置き換えた放電形式である。産業応用に対する取り組みとして、本プラズマをNOx除去に使用し、プラズマによる排ガス処理の技術向上と実用化、材料表面処理や空気浮遊菌除去などへの応用について検討している。以下にこれまでの成果をまとめる。1)投入エネルギーの増大メカニズム:新方式CCMDでは消弧用コンデンサの静電容量を9.4pFから170pFに増大させることで、プラズマへの投入エネルギーが0.47mJから6.01mJに増大することを実験的に明らかにした。従来の誘電体バリア放電では原理上誘電体表面に電荷が蓄積するが、表面電荷の面積は誘電体表面の面積を越えることができず、有効な誘電体の静電容量には上限がある。本研究ではこの表面電荷の面積を実験的に決定することで、この面積の効果で誘電体の静電容量増大しないことが誘電体バリア放電でのプラズマへの投入エネルギーが十分増大しない原因として明らかになり、CCMDにおいてプラズマへの投入エネルギーが増大する根拠を得た。2)直流動作:従来の誘電体バリア放電は交流電圧でしか発生させることができないが、CCMDにおいて、消弧用コンデンサと並列に高抵抗を接続することで直流動作させることに成功した。また、直流動作時の放電パルス間隔は、消弧用コンデンサと並列抵抗の時定数によって決定することが実験的に明らかとなった。本研究では、従来の誘電体バリア放電とは異なる新しい方式CCMD(Capacity-Coupled Multi Discharge)を考案し、プラズマへの投入エネルギーの増大化、大気圧プラズマの広断面積化・高密度化、放電機構の解明と電気物理的特性の明示を目的とした研究を行った。産業応用に対する取り組みとして、本プラズマをオゾン生成に応用し、プラズマによる排ガス処理の技術向上と実用化について検討した。1)放電機構の解明:新方式CCMDにおける大気圧プラズマは、無声放電と同様に、絶縁破壊によるマイクロ放電の発生と自己消弧を繰り返すことによって持続されている。
オートファジーを基軸とした下歯槽神経障害に対する新規薬物療法の開発

下歯槽神経損傷によるオトガイ神経知覚異常モデルを作製し、mTOR阻害剤がオートファジーとグリア・ニューロン間相互作用に及ぼす影響を解析し、オートファジーの活性化を軸とした効率的な末梢神経再生法を検討した。Sprague-Dawley系雄性ラットを麻酔薬の腹腔内投与によって麻酔し,下歯槽神経(IAN)を露出させた。露出させたIANを切断し,創部を閉創してIAN切断(IANX)モデルを作製した。IANX後,下唇に対して左側および反対側へ機械刺激を与えた時の頭部の逃避反射閾値(MHWT)を2日ごとに術後14日まで測定した。MHWTはVon Frey式電子痛覚装置を用いて測定を行った。また,Sham群としてIANX以外の処置を上記に記載したものと同様に行った。また,mTOR阻害剤であるRapamycinをIANX部周囲組織に28G注射針で投与したRapamycin群とDMSOを投与したVehicle群を作製し,MHWTの測定を上記に記載したものと同様に行った。その結果,Sham群は術前後でMHWTに変化は認めなかったが,IANX群は術後2日目の時点では逃避反射を観察できなった。術後4日目からIANX群でも逃避反射を観察することができたが,MHWTはSham群と比較して術後14日目まで有意な増加を認め,知覚鈍麻の症状を呈していた。また,IANX群のIANX側と反対側を比較した際,反対側は術前後でMHWTに変化は認めなかった。apamycin群とVehicle群ともに術後4日目から逃避反射を観察できた。Rapamycin群はVehicle群と比較して術後6,8,10日目においてMHWTが有意に低下していた。以上より,mTOR阻害剤であるRapamycin投与によるオートファジーの活性化は下歯槽神経損傷後の知覚鈍麻に対して有効な治療法となりうることを示唆した研究協力者である大学院生が共同研究者である日本大学生理学講座のグループから協力が得られ,実験が順調に進行したため,ほぼ予定通り研究を進めることが出来た。今後は免疫組織学的な手法によりグリア・ニューロン間相互作用についえ解析する予定である。オトガイ神経損傷モデルのオートファジーを促進させて再生された神経組織とその機能を形態学的,免疫組織学的,神経生理学的,行動学的に評価する。