hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固体粒子による壁面損傷量の計測と流体機械の損傷予測法に関する研究

流体機械に混入した固体粒子は、流体との密度差により、流れの流線から離脱し、境界壁面に衝突して、損傷を引き起こす。この際、機械内部の流速は早いので、粒子の慣性力も相当に大きく、流れの乱れや境界層などの影響は軽微であり、ポテンシャル流れの場における固体粒子の運動を解析することにより、粒子の壁面衝突位置や速度を数値的に解析できる。しかし、粒子の壁面衝突速度や衝突角度と壁面磨耗量との関係が未だ充分明らかでないため、磨耗の時間的進行状況を定量的に予測できないのが現状である。本研究では、種々のサイズの固体粒子を遠心力で吹き飛ばし、種々の材質からなる試験片に衝突させて、粒子の壁面での跳ね返り状況と試験片の磨耗量を測定し、粒子の壁面衝突による壁面磨耗量を定量的に明らかにするとともに、サンドポンプなど流体機械の固体粒子による損傷量を定量的に予測できる数値計算法を開発する目的で始められたものである。この研究を通して得られた現段階での成果は以下のように要約される。(1)壁面磨耗量は試験片の材質に著しく影響を受け、衝突角度により値が大きく異なる。(2)ケーシング内の粒子の壁面衝突速度は、粒子間衝突を考慮すると低下するが、さらに粒子自身の回転を考慮すると増加して、粒子間衝突を考慮しない場合とほぼ同じ値になる。粒子衝突による損傷問題は、粒子の種類や形状、被衝突材の性質など多数の要因により影響を受けるが、本研究による損傷量測定実験はようやく軌道に乗り出した段階であり、普遍的な相関関係として未だまとめ終わる段階にまで至っていないが、結果は近いうちに学会にて発表できる予定である。この分野の発展が学術面でも実用面でも要求されている時期にあるので、今後も引き続き多面的および総合的に解明していく予定である。本研究の目的は固体粒子が固体壁面に衝突することによって生ずる壁面摩耗量を正確に測定し、流体機械に混入した固体粒子による壁面損傷量の予測法を確立することである。今年度はまず、粒子サイズが均一な固体粒子をジェット噴流中に混ぜて平板に衝突させ、平板壁面での粒子の挙動を測定するとともに、壁面材料の摩耗量を測定して壁面に対する粒子の衝突と壁面摩耗量の相関関係を定量的に明かにする予定であった。実験装置の製作に当たり種々検討した結果、ジェット噴流を利用する方式では流れの影響により粒子の壁面衝突速度が影響を受け粒子の壁面衝突時の挙動が正確に測定できないことから、実験装置の大幅な変更を余儀なくされた。すなわち、粒子を真空容器中で回転する円盤の中心付近に供給して円周外向きに放出することにより、粒子を遠心力で飛散させて、外周上に設置した各種金属材料からなる試験片(種々の取付角度で設置されている)に衝突させる方式に変えた。これにより、均一で正確な壁面衝突速度が再現性良く得られ、かつ短時間に測定が可能となる。この方式変更により、実験装置の完成が大幅に遅れ、実験結果について成果をまとめるまでには未だ至っていない。数値的予測法については、ポテンシャル流れ場におかれた固体粒子の運動を解析し、衝突速度を求める計算手法に加えて、粒子濃度の影響を加味できる計算プログラム、粒子相互の衝突を考慮に入れた計算プログラムをつくり、完全弾性体モデルで計算を始めており、これら計算に上記実験で得られた関係を用いて比較検討することにより、本研究完結予定の次年度末までには、損傷量予測法を確立できる見込みである。

しかし、粒子の壁面衝突速度や衝突角度と壁面磨耗量との関係が未だ充分明らかでないため、磨耗の時間的進行状況を定量的に予測できていないのが現状である。本研究では、種々のサイズの固体粒子を遠心力で吹き飛ばし、種々の材質からなる試験片に衝突させて、粒子の壁面での跳ね返り状況と試験片の磨耗量を測定し、粒子の壁面衝突による壁面磨耗量を定量的に明らかにするとともに、サンドポンプなど流体機械の固体粒子による損傷量を定量的に予測できる数値計算法を開発する目的で始められたものである。この研究を通して得られた現段階での成果は以下のように要約される。(1)壁面磨耗量は試験片の材質に著しく影響を受け、衝突角度により値が大きく異なる。(2)ケーシング内の粒子の壁面衝突速度は、粒子間衝突を考慮すると低下するが、さらに粒子自身の回転を考慮すると増加して、粒子間衝突を考慮しない場合とほぼ同じ値になる。粒子衝突による損傷問題は、粒子の種類や形状、被衝突材の性質など多数の要因により影響を受けるが、本研究による損傷量測定実験はようやく軌道に乗り出した段階であり、普遍的な相関関係として未だまとめ終わる段階にまで至っていないが、結果は近いうちに学会にて発表できる予定である。この分野の発展が学術面でも実用面でも要求されている時期にあるので、今後も引き続き多面的および総合的に解明していく予定である。
IV族半導体極微細構造形成プロセスに関する研究

本研究では、原子層成長・エッチング法等ラングミュア吸着・反応の制御プロセス技術を駆使して、IV族半導体極微細構造を形成する原子制御プロセス技術を開拓することを目的としている。本年度は、表面吸着・反応制御の研究として原子層成長、表面処理、並びに原子層エッチング、デバイス製作プロセスの研究として低温ヘテロエピタキシャル成長とその極微細デバイスへの応用の研究を中心に行った。原子層成長や表面処理の研究では、反応温度を低温化し反応雰囲気を高清浄化して不要不純物の吸着を抑え、Si及びGe表面の水素終端をpreheat法により制御して、SiH_4、GeH_4等の単分子吸着層の形成を図った。フラッシュ光照射による瞬時加熱を併用し、SiとGeの一原子層ずつの成長を可能にし、SiH_4やGeH_4の吸着量がLangmuir型吸着・脱離平衡で表され表面吸着点密度が表面原子密度に等しい条件があることを明らかにした。また、NH_3による300500°Cでの一原子層熱窒化を実現し、CH_4による600°CでのSi表面一原子層炭化の可能性を示した。原子層エッチングの研究では、塩素の吸着と低エネルギーAr^+イオン照射を交互に行うことにより、SiやGeの自己制限型分数原子層エッチングが可能であり、超微細パターン加工もできることを実証し、飽和エッチ量や塩素の吸着速度のSi基板面方位及び反応性吸着種依存性を明らかにした。極微細デバイス製作プロセスの研究では、不純物ドープSiGe混晶の選択エピタキシャル成長層をソース・ドレイン層とする新しいMOSFET製作プロセスを提案し、ゲート電極寸法と実効チャネル長がほぼ等しい75nmルールのMOSFETを実現した。また、水素終端の制御により100°Cという低温でSi上へのWの選択成長を実現し、電極構成への適用の研究を進めている。
金属欠損を利用した層状酸化物の新たな高容量発現機構の解明

本研究の意義は、新たな理論によって現行のLiイオン電池正極材料よりもエネルギー密度を高めて、かつ安価なMnを利用した新規材料の発見が見込める。その結果、低炭素化社会に向けた次世代Li二次電池の発展に繋がる。そこで本研究の目的は、以下のI.からIII.である。I.層状岩塩型ABX2 (A: Liイオン, B:遷移金属イオンまたはLiイオン, X:酸化物イオン)において、B層の金属欠損濃度とその欠損分布が電池特性に及ぼす影響を解明する。II.欠損濃度とその分布を合成手法によって制御する技術を確立する。III. ABX2型化合物における最も電気化学特性に優れた物質を明らかにする。平成30年度の実施状況は、実施計画に従い実施した。まず、前駆体として、化学式をxNa2Mn3O7ー(1-x)Na2/3MeO2 (Me: Mn, Ni, Ti)で表現される物質においてx = 0.7, 0.8, 0.9の合成を行った。得られた試料をNa/Liイオン交換することによってLiイオン電池正極材料とした。各試料は、金属欠損を含めた化学式の決定に成功した。いずれの試料も放射光X線回折と中性子回折データを用いて結晶構造解析を実施して、構造精密化が行われた。X = 0.7の試料は、放射光X線全散乱データの取得に成功して、PDF解析によって局所構造を解析した。正極特性は、いずれの試料についても実施して、xの値と共に特性が異なることが確かめられた。以上の結果から、xの増加と共に欠損量が増加して本研究課題の仮説を支持しているが、電気化学特性に優れた最適な物質を創成するための情報を得るためには、xの値を今年度の3水準から増やすことで明らかになると考えられる。本研究の実施期間は、3年間であることから、目的とする試料体系の10試料は各年度で3試料を平均して進める予定であった。平成30年度の成果として、3試料を予定した解析の大変を終えることに成功した。不足の実験として、局所構造解析のみがあげられるがSPring-8のマシンタイムに依存するものであり、より長いマシンタイムを今後申請することでこの問題は解決できる。また、解析に要する時間は、基準となる1試料目の解析が最も長く、2試料以降は得られた知見から解析時間の短縮が見込める。つまり、2年目以降では研究の進捗速度が妥当に加速されることが見込めていることから、「おおむね順調に進展している」と判断される。今後の予定は、当初の研究計画通りであり、引き続き最適組成を導出するため、新たな試料合成を推進することと、得られた試料の化学分析、結晶・局所構造解析、電気化学特性の評価を行っていく。試料合成の方針は、初年度は金属欠損を増やすことを目的としたが、徐々に減らす方針で研究を進める。すなわち、x = 0.6, 0.5, 0.4について研究を行う。いずれの試料も新しい化学組成であるため、目的とする物質を合成することができるかが新たな課題となることが想定される。既に、合成条件に関する知見は予備実験によって収集してきたため、新規組成の合成に関する新たな課題は容易に解決されると考えている。電気化学特性の評価により、放電容量だけではなく、二次電池として重要なサイクル特性にも焦点を当てて評価を行う。

また、解析に要する時間は、基準となる1試料目の解析が最も長く、2試料以降は得られた知見から解析時間の短縮が見込める。つまり、2年目以降では研究の進捗速度が妥当に加速されることが見込めていることから、「おおむね順調に進展している」と判断される。今後の予定は、当初の研究計画通りであり、引き続き最適組成を導出するため、新たな試料合成を推進することと、得られた試料の化学分析、結晶・局所構造解析、電気化学特性の評価を行っていく。試料合成の方針は、初年度は金属欠損を増やすことを目的としたが、徐々に減らす方針で研究を進める。すなわち、x = 0.6, 0.5, 0.4について研究を行う。いずれの試料も新しい化学組成であるため、目的とする物質を合成することができるかが新たな課題となることが想定される。既に、合成条件に関する知見は予備実験によって収集してきたため、新規組成の合成に関する新たな課題は容易に解決されると考えている。電気化学特性の評価により、放電容量だけではなく、二次電池として重要なサイクル特性にも焦点を当てて評価を行う。電気化学特性評価に用いる三極式セルが、2019年度に新製品に更新される。それに伴い旧製品と新製品で仕様変更が予測されるため、今後の継続的な研究を考慮すると、新製品に統一して測定を行う必要がある。そのため、2018年度の購入ではなく2019年度の購入が適切であり、それに付随した金額分について次年度使用額が増加した。
副甲状腺ホルモン分子のアミノ基末端側における断片化機構の研究

副甲状腺ホルモン(PTH)は、細胞外カルシウム濃度により厳密にその分泌が調節されており、血清カルシウム濃度の調節維持に重要な役割を演じている。細胞外カルシウムによるPTHの分泌調節機構は、PTH遺伝子の発現、PTH mRNAの安定性、副甲状腺細胞内でのPTH分子の断片化、副甲状腺細胞増殖といった多くの段階で調節されている。我々は、PTHのアミノ酸配列7番付近におけるN端断片化機構の存在と、その機構が細胞外カルシウム濃度の変化を介していることを示してきた。しかし、この機構が副甲状腺細胞膜上に存在するカルシウム感知受容体(CaR)を介しているかについては、不明であった。今回の研究機関で、副甲状腺からPTHが分泌されるに至る様々な段階で、CaRを刺激することによりPTH分泌を抑制できることを、原発性副甲状腺機能亢進症モデルマウス(PCマウス)や初代培養副甲状腺細胞を用いて、我々は示した。PCマウスを用いた検討、初代培養副甲状腺細胞を用いた検討で、CaRのアゴニストであるシナカルセトを投与することで、PTH分泌が抑制されることを示した。さらに、CaRの刺激により、副甲状腺細胞内でPTH分子のN端断片化が促進されることを、PCマウスを用いた検討、初代培養副甲状腺細胞を用いた検討であきらかにした。以上より、シナカルセトは副甲状腺細胞膜上のCaRをアゴニストとして刺激することにより、PTH分泌抑制作用、副甲状腺細胞内でPTH分子のN端断片化作用を持つことが明らかとなった。本研究は、副甲状腺ホルモン(PTH)のアミノ酸配列のアミノ基末端(N端)断片化機構が、副甲状腺細胞膜上に存在するカルシウム感知受容体(Calcium sensing receptor, CaR)を介して機能するのかを、in vitro, in vivoの系を用いて解明することである。既に我々は、ヒト副甲状腺初代培養細胞系を用いた検討により、細胞外Ca^<2+>依存性PTH分子N端断片化機構を報告している(JCIin Endocrino1 Metab 90:5774-8,2005)。今回我々は、カルシウム感知受容体作働薬のひとつであるシナカルセトがヒト副甲状腺初代培養細胞よりPTH分泌を用量依存的に抑制することを報告した(J. Bone Miner Metah 24:300-6,2006)。さらにシナカルセトがPTH分子N端断片化を促進することを見いだした(投稿準備中)。また、多価イオンとして、Mg^<2+>も同様に本現象を促進することを確認した。以上より、細胞外Ca^<2+>依存性PTH分子N端断片化機構の少なくとも一部は、CaRを介して機能することを示した。今後、CaRの細胞内情報伝達系を刺激・抑制することで、その機能の変化を確認する予定である。原発性副甲状腺機能亢進症モデルマウス(PCマウス)を用いた動物実験において、既に我々はシナカルセトの単回投与により血清Ca, PTH濃度が抑制されることを示している(Eur JEndoerino1153:587-94,2005)。さらに、シナカルセトの混餌投与により副甲状腺増殖能も抑制されることを示した(投稿準備中)。今後本マウスへのシナカルセト投与実験により、CaR依存性PTH分子N端断片化機構を明らかにしていく予定である。細胞外カルシウムによるPTHの分泌調節機構は、PTH遺伝子の発現、PTHmRNAの安定性、副甲状腺細胞内でのPTH分子の断片化、副甲状腺細胞増殖といった多くの段階で調節されている。我々は、今回の研究期間中に、PTHのアミノ酸配列7番付近におけるN端断片化機構の存在と、その機構が細胞外カルシウム濃度の変化を介していることを明らかにした。これまで我々は、副甲状腺からPTHが分泌されるに至る様々な段階で、CaRを刺激することによりPTH分泌を抑制できることを、原発性副甲状腺機能亢進

症モデルマウス(PCマウス)や初代培養副甲状腺細胞を用いて示してきた。PCマウスを用いた検討、初代培養副甲状腺細胞を用いた検討で、CaRのアゴニストであるシナカルセトを投与することで、PTH分泌が抑制されることを示した。さらに、CaRの刺激により、副甲状腺細胞内でPTH分子のN端断片化が促進されることを、PCマウスを用いた検討、初代培養副甲状腺細胞を用いた検討であきらかにした。さらに、CaRの持続的な刺激により、副甲状腺細胞の増殖が抑制されることを、PCマウスを用いた検討でも確認している。現在,以上の結果について、再実験による確認中である。
がん研究に要する研究資材開発

がん研究のためには各種の研究資材が必要である。本研究班はがん研究に必要な資材を調整し,分与し,あるいはそれらの所在情報を,がん研究者に広く供給することを目的としている。具体的には次の8つの事業を行った。1.移植腫瘍,細胞の分与(橘武彦担当)。111株を供給した。うち,50%はヒト培養細胞であった2.化学物質(黒木登志夫)。IQ,MeIQ,NitroIQを各1件分与した3.単クロ-ン抗体(橋本嘉幸,高橋利忠)。本年度は所在情報パンフレットを作らなかった4.遺伝子(豊島久真男,渋谷正史,山本雅)。Cーmyc,cーerbBー1,cーerbBー2を各1件づつ配布した5.染色体マッピング(吉田廸弘,中村祐輔)。マッピング用ハイブハド-マ細胞5件,同DNA4件分与。in situhybridization法によるマッピング10件,およびマッピング用プロ-ブ310件分与した。6.遺伝情報(宮田隆,五條堀孝,伊藤彬)。遺伝子のコンピュ-タ-解析10件,および「タンパク質の機能部位に特異的なアミノ酸配列パタ-ン」の小册子を作成し、がん接,バイオがん班号に配布した7.DNA保存(黒木登志夫,西村暹,青木国雄),秋田大学関係のコホ-ト2000人から未血DNAと100μgづつ分離、保存した。8.ペプチド合成し富田基郎,吉田光昭,黒木登志夫)、班号の要望に応じて18件のペプチドを合成したがん研究のためには各種の研究資材が必要である。111株を供給した。8.ペプチド合成し富田基郎,吉田光昭,黒木登志夫)、班号の要望に応じて18件のペプチドを合成した
放線菌由来プロリルオリゴペプチダーゼの機能解析と応用

放線菌Streptomyces属ゲノム中にコードされる3種のProlyl Oligopeptidase (POP)の酵素学的特徴を明らかにすることを目的とし、3種のPOPのうち、2種についてひとつがエキソ型アミノペプチダーゼ(AP)、もうひとつがエンド型ペプチダーゼであることを明らかにした。エンド型については、トリプシン様の基質特異性を示し、オリゴペプチダーゼBであることも明らかにした。さらに、APの活性中心であるセリンをシステインに置換することにより、野生型よりも著しくアミノリシス活性が上昇することも明らかにした。放線菌由来プロリルオリゴペプチダーゼの機能解析と応用」という課題で、放線菌Streptomyces属ゲノム中にコードされる3種のProlyl Oligopeptidase(POP)の酵素学的特徴を明らかにすることを目的とする。さらに、中等度好熱性Streptomyces菌株から、それらの類縁酵素遺伝子を取得し、グルテン、コラーゲン分解への応用と、アミノリシス反応による機能性ペプチドの合成に有用な酵素の創製を最終目標とする。本年度では、3種のPOPのうち、2種についてひとつがエキソ型アミノペプチダーゼ(AP)、もうひとつがエンド型ペプチダーゼであることを明らかにした。エンド型については、トリプシン様の基質特異性を示し、オリゴペプチダーゼB(OPD-B)であることも明らかにした。またこのOPD-Bには、システイン残基が一つしか存在せず、チオール試薬依存性といわれるOPD-Bの研究材料として、適した1次配列であることも解っている。放線菌由来オリゴペプチダーゼの機能解析と応用」という課題で、放線菌Streptomyces属ゲノム中にコードされる3種のProlyl Oligopeptidase(POP)の酵素学的特徴を明らかにすることを目的とする。本年度は、3種のPOPのうち、2種についてひとつがエキソ型アミノペプチダーゼ(AP)、もうひとつがエンド型ペプチダーゼであることを明らかにした。またこのOPD-Bには、システイン残基が一つしか存在せず、チオール試薬依存性といわれるOPD-Bの研究材料として適した1次配列であることも解っている。放線菌由来オリゴペプチダーゼの機能解析と応用」という課題で、放線菌Streptomyces属ゲノム中にコードされる3種のProlyl Oligopeptidase (POP)の酵素学的特徴を明らかにすることを目的とする。本年度は、メロップス分類でS9ファミリーに属するエキソ型アミノペプチダーゼが放線菌Streptomyces属のみならず、同じく放線菌Acidothermus属にも存在することを明らかにした。本酵素について、放線菌Streptomyces属由来APと同様に、活性中心であるセリンをシステインに置換することにより、野生型よりも著しくアミノリシス活性が上昇することも明らかにした。さらに、放線菌Streptomyces属ゲノム中にコードされるS9ファミリーに属するとされた酵素が、S9Bファミリーに属するX-prolyl aminopeptodase(X-PDAP)であることも明らかにし、中等度好熱性Streptomyces菌株由来X-PDAPは、分泌シグナルをもたず菌体内酵素であるにもかかわらず放線菌S.lividansを宿主とした系を用いて、菌体外に大量発現に成功した。
粒子シミュレーションによる小惑星表層の衝突進化過程の解明

小惑星ならびに微惑星の表層は微小重力下の高空隙粉体層である.離散要素法等を用いた衝突数値シミュレーションを行うことで,そこで生じる天体衝突過程を明らかにし,小惑星ならびに微惑星進化に及ぼす天体衝突の影響を評価することが本研究の目的である.研究の結果,衝突天体が潜り込む貫入過程における抵抗則が明らかとなり,また衝突によって生じるイジェクタの総量は衝突天体の運動量に概ね比例することが明らかとなった.これらの結果から,天体衝突による成長と削剥のバランスによって決まる小惑星表層進化過程をより定量的に考察することが可能となった.小惑星表層は微小重力下の高空隙粉体層である.そこに刻まれるクレーターなどの天体衝突過程を明らかにし,小惑星進化に及ぼす天体衝突の影響を評価することが本研究の目的である.具体的にはこれまで行ってきた粉体層への衝突シミュレーション手法に粒子間付着力モデルを導入するなど改良・発展させ,微小重力下高空隙粉体層への衝突シミュレーションを行い以下の素過程を明らかにする.今年度は衝突標的である粉体層の形成を中心に展開した.粒子法の一種である離散要素法(DEM)により,低重力のもと多数の粒子をランダムに自由落下させることで衝突標的となる粉体層を形成した.低重力下での自由落下による標的作成は相当な計算時間が必要であった.重力ならびに粒子間相互作用を変化させることで,空隙率の違う標的粉体層を構築することができた.最終年度ではこれら形成された粉体層において衝突の数値シミュレーションを行う予定である.また,小惑星表層を含め高空隙粉体層における衝突において,放出物の量がどれくらいになるか,といった放出過程も惑星形成・小惑星進化過程に重要な素過程である.空隙率85%程度のBPCA構造をもったアグリゲイトの衝突を行った結果,放出物の量は衝突弾丸の運動量に比例することが明らかになりつつあり,小天体の進化過程にインパクトを与えるものと考えられる.さらに,小惑星表層環境におけるダストの振る舞いや付着力に関する理論的推察も行い,小惑星表層進化に関する総合的な知見を得ることができた.小惑星ならびに微惑星の表層は微小重力下の高空隙粉体層である.離散要素法等を用いた衝突数値シミュレーションを行うことで,そこで生じる天体衝突過程を明らかにし,小惑星ならびに微惑星進化に及ぼす天体衝突の影響を評価することが本研究の目的である.研究の結果,衝突天体が潜り込む貫入過程における抵抗則が明らかとなり,また衝突によって生じるイジェクタの総量は衝突天体の運動量に概ね比例することが明らかとなった.これらの結果から,天体衝突による成長と削剥のバランスによって決まる小惑星表層進化過程をより定量的に考察することが可能となった.小惑星表層は微小重力下の高空隙粉体層である.そこに刻まれるクレーターなどの天体衝突過程を明らかにし,小惑星進化に及ぼす天体衝突の影響を評価することが本研究の目的である.具体的にはこれまで行ってきた粉体層への衝突シミュレーション手法に粒子間付着力モデルを導入するなど改良・発展させ,微小重力下高空隙粉体層への衝突シミュレーションを行い以下の素過程を明らかにする.今年度は天体衝突時の粉体層への貫入過程について,室内実験との比較を通して明らかにすることを目的に数値シミュレーションを行った.具体的にはこれまでに準備した粉体層における弾丸貫入・掘削流のシミュレーションを室内実験と同じ条件で行い,結果を比較した.結果的に,弾丸貫入時には衝撃波様の波の伝播や孤立分離波の伝播といった粉体特有の現象が観察された他,弾丸速度の2乗に比例する抵抗ならびに弾丸速度に比例する抵抗が貫入時に生じることが確認され実験とも調和的であることが確かめられた.また,この貫入抵抗は粒子間相互作用をあらわすパラメータによらないことが示され,様々な粉体状況への適用可能性が示された.また,小惑星表層を形成する高空隙粉体層について,その起源となるダストの衝突合体成長過程からの理解についても進んだ.すなわち,もともと空隙率の非常に高いダストがその空隙率を保ちながら微惑星や小天体にまで合体成長することが理論的に可能であることが示された.したがって,本研究で取り組む課題とその結果は,小惑星のみならず,微惑星形成をも含む惑星形成論においても広く応用が可能であると考えられる.小惑星表層は微小重力下の高空隙粉体層である.そこに刻まれるクレーターなどの天体衝突過程を明らかにし,小惑星進化に及ぼす天体衝突の影響を評価することが本研究の目的である.具体的にはこれまで行ってきた粉体層への衝突シミュレーション手法に粒子間付着力モデルを導入するなど改良・発展させ,微小重力下高空隙粉体層への衝突シミュレーションを行い以下の素過程を明らかにする.今年度は低重力のもとで形成されると考えられる高空隙率のアグリゲイト同士の衝突ならびにそのような高空隙率標的へのモノマーの衝突によって生じる放出物破片(イジェクタ)量に注目し,数値シミュレーションを行った.その結果,衝突するものが高空隙率のプロジェクタイルであれば,イジェクタ総量はプロジェクタイルの運動量に比例する一方,プロジェクタイルがモノマーの場合にはその運動エネルギーに比例することが明らかとなった.このことは,十分多数の粒子で構成されたプロジェクタイルであれば,その内部でエネルギーが十分に散逸することになり,結果としてイジェクタの運動はプロジェクタイルの運動量によって支配されるが,モノマーのようにエネルギーが内部で十分に散逸することができなければ,運動エネルギーがイジェクタへ直接的に受け渡されることにより,イジェクタの運動はプロジェクタイルの運動エネルギーで決まる,ということを示唆しているものと考えられる.

言い換えれば,小惑星の進化過程においてエネルギー散逸がどこで生じるかということが重要であることを意味している.天体衝突現象をはじめとする惑星科学本研究で必要となる小惑星表層を模擬した粉体層の形成を行い,本格的な衝突シミュレーションを行う目途がたったこと,さらにアグリゲイト衝突のシミュレーションから放出物量の衝突条件依存性が明らかになりつつあり,その解析手法とともに次年度に十分な成果が得られることが期待されること,から順調に進展していると考えられる.今年度の当初計画では,重力・粒子間相互作用パラメータを振ってさまざまな空隙率をもつ粉体層を作成すること並びに衝突シミュレーションの予備的計算を行う予定であった.衝突シミュレーションの予備的計算に関しては,室内実験との比較も行うなど数値シミュレーションの妥当性を評価し貫入抵抗過程を明らかにするなど当初予想より大きな収穫が得られた.一方で,さまざまな空隙率をもつ粉体層の作成はようやく着手した段階であり,このことから「やや遅れている」と判断するに至った.しかしながら,粉体層の作成には目途がついており遅れを十分挽回することが可能である.したがって,計画全体の遂行には問題ないと考えられる.25年度に作成した粉体層の性質(音速など)を精査したのち,必要ならばさらに粉体標的層を作成して,それらに対する衝突シミュレーションを行う.衝突クレーター形状やイジェクタ量に関して衝突条件や重力および粒子間相互作用依存性を明らかにしたうえで,小惑星表層における衝突過程モデルを構築する.まずは昨年度末から着手している小惑星表層を想定した高い空隙率を持つ粉体層の作成シミュレーションを行う.具体的には重力下において粒子を上方からランダムに降らせ堆積させることで粉体層を形成する.粉体層の空隙率に関しては,粒子間付着力および転がり抵抗と重力との比が重要であることが知られている.低重力環境(1GマイクロG)下,粒子間付着力および粒子間転がり抵抗を調節することで,様々な空隙率をもつ粉体層の形成が可能である.さらに形成した粉体層への衝突シミュレーションを行う.今年度の成果として得られた粉体層における貫入抵抗則がさまざまな粉体層においても成立するかを確認することを行うとともに,クレーター形状や放出されるイジェクタ量についても,衝突パラメータを振ってその依存性を明らかにする.そのうえで,小惑星表層上における衝突過程に対するスケーリング則の構築をめざす.今年度購入した高速計算機システムを活用して次年度以降数値シミュレーションを行っていくため,次年度以降大きな物品の購入は必要ない.次年度の研究費はもっぱら研究成果の発表や室内実験研究者等との議論を行うための旅費,並びに消耗品購入に充てる予定である.
慢性血栓塞栓性肺高血圧症(CTEPH)発症・進展の分子メカニズムの解明

研究目的:慢性肺血栓塞栓性肺高血圧症(CTEPH)は器質化した血栓より肺動脈が狭窄・閉塞し、肺動脈圧が上昇して心不全を発症する疾患である。血栓部位に存在する細胞群の過剰増殖が病変増悪に関わっていることが明らかとなっているが、これら細胞群の性状や過剰増殖の分子メカニズムは未だ解明されていない。現在、CTEPHにはバルーン肺動脈形成術(BPA)あるいは肺動脈内膜血栓摘除術(PEA)の治療が行われているが、中枢側の狭窄・閉塞病変を解除することで末梢側の狭窄・閉塞も自然経過で軽減・退縮する症例が数多く見られた。このことから、肺動脈にかかる拍動刺激がCTEPHの閉塞・狭窄病変を退縮させるのではないかという点に着目して研究を行った。研究方法: PEAを受けたCTEPH患者の手術検体より細胞を分離・培養し、細胞伸展装置を使用してCTEPH患者から単離・培養された培養に拍動刺激(CCS)を与えて細胞増殖に関わるシグナルの検討を行った。また、CTEPH患者においても肺血管収縮物質であるEndotheli-1(ET-1)が過剰発現していることから、ET-1と拍動刺激の相互作用についての検討も行った。研究成果:細胞の分離培養が成功した患者のサンプルでは平滑筋と同様のマーカーの発現が見られた。また、ET-1,エンドセリン変換酵素(ECE-1)、エンドセリンAレセプター(ETAR)の発現量は患者によって違いがある事から、平滑筋様の細胞ではあるが患者によって性質に違いがある細胞であることが示された。患者細胞に拍動刺激を加えると、過剰刺激である20%では細胞増殖マーカーであるERK1/2の発現が促進されていた。ET-1刺激でもERK1/2の発現は促進するが、CCSとET-1を組み合わせて刺激すると、ERK1/2活性は抑制される傾向を示した。この結果よりはCTEPHの閉塞・狭窄部位より遠位の病変においては、治療により血流および拍動を回復し適切な伸展刺激を与えることでET-1による細胞増殖が抑制される可能性が示唆された。
線虫の温度走性を行動モデルとする記憶・学習の制御機構

これまでの研究から、線虫温度走性における意思決定を制御するOLA-1およびDCLK-1は多数の神経細胞に発現していた。線虫の温度走性行動は、AFD、AIY、AIZおよびRIAからなるシンプルな神経回路が主体となって駆動される(Mori and Ohshima, Nature 1995)。そこで、OLA-1が機能する神経細胞の特定を試みたところ、OLA-1遺伝子の機能細胞は複数存在し、線虫の過去の経験の違いに応じて、OLA-1は異なる細胞で意思決定を制御していることを見いだした。高温飼育された個体の意思決定の際には、OLA-1はAFD温度受容ニューロンで機能するのに対し、低温飼育された個体においては、AVK, RMG, BAGなどのこれまでに温度走性行動に関与することが知られていなかった神経細胞で働くことが示唆されていた。そこで、本年度においては、OLA-1が高温飼育された個体において、AFD温度受容ニューロンの温度応答性を制御するのかを検証した。AFDニューロンにカルシウムプローブを発現させた野生株、およびola-1変異体を作成し、カルシウムイメージングを行なったところ、ola-1変異体のAFDニューロンは、温度刺激に対して顕著な異常を示さなかった。このことから、OLA-1はAFDニューロンで機能するが、その作用はカルシウム流入よりも下流のプロセスにあることが示唆された。また、OLA-1が、飢餓体験による温度走性行動の意思決定に関与するかを検討した。野生株の線虫は、一定の温度で餌のない条件で飼育されたのちに温度勾配上に置かれると、飢餓を体験した飼育温度には誘引されなくなる。一方で、ola-1変異体は飢餓体験後も飼育温度に誘引されることを見出した。このことから、OLA-1は飢餓体験による意思決定にも重要な役割を果たしていることが明らかとなった。29年度が最終年度であるため、記入しない。ola-1(lf)変異体に、pan-neuronal promoterであるunc-14プロモーターとola-1cDNAを連結させた融合遺伝子を導入した系統で;は、ola-1(lf)の行動異常が;回復した。この結果より、OLA-1は神経系で機能することで、温度走性における意思決定に関与することが明らかとなった。そこで、OLA-1が機能する神経細胞を特定するために、細胞特異的なOLA-1遺伝子の発現によるレスキュー実験を試みた。AFD、AIY、AIZ、およびRIAなどの細胞に特異的に発現を誘導するプロモーターの下流にOLA-1 cDNAを結合し、ola-1(lf)変異体の表現型を回復するかを検討したところ、OLA-1遺伝子の機能細胞は複数存在し、線虫の過去の経験の違いに応じて、OLA-1は異なる細胞で意思決定を制御していることを見いだした。高温飼育された個体の意思決定の際には、OLA-1はAFD温度受容ニューロンで機能するのに対し、低温飼育された個体においては、AVK, RMG, BAGなどのこれまでに温度走性行動に関与することが知られていなかった神経細胞で働くことが示唆された。また、OLA-1のATP結合に必須なアミノ酸を置換した変異型OLA-1遺伝子では、OLA-1変異体の異常を回復できなかった。このことから、ATP結合、あるいはATP加水分解能がOLA-1の機能に必須な役割を果たしていることが明らかとなった。平成28年度における当初研究計画の主要な項目は、OLA-1が温度走性行動において意思決定を制御する際に機能する細胞を同定することであった。平成28年度において、OLA-1遺伝子の細胞特異的な発現によってola-1(lf)変異体の表現型を回復するかを検討する細胞特異的レスキュー実験を行った。これにより、OLA-1の機能細胞は複数種類あることを明らかにし、それらの異なる機能細胞は線虫個体が過去に経験した環境の違いによって、使い分けられている示唆を得た。さらに、これらの機能細胞のうちの一つを同定することに成功し、高温を経験した個体では、AFD温度受容ニューロンでOLA-1が機能することを明らかにした。また、低温を経験した個体でのOLA-1機能細胞は、温度走性を制御することがこれまでに知られていた神経細胞ではなく、意思決定に関与する新規の神経回路が存在する示唆を得た。さらに、これまでOLA-1ファミリーのタンパク質はin vitroでATPあるいはGTPに結合し、加水分解能を示すことが知られていたが、その生体内での意義は不明なままであった。平成28年度の本研究における解析から、線虫OLA-1のATP結合能は、生体内の機能に必須な役割を果たすことが示された。この結果は、今後のOLA-1の機能解析において、重要な知見となることが予想され、進化的に高度に保存されたOLA-1ファミリータンパク質の意思決定における生体内の役割を解明するための基盤となる。以上のことから、本研究では、平成28年度の当初計画を順調に遂行しており、現在までの研究の進捗は十分に進展していると考える。

これまでの研究から、線虫温度走性における意思決定を制御するOLA-1およびDCLK-1は多数の神経細胞に発現していた。線虫の温度走性行動は、AFD、AIY、AIZおよびRIAからなるシンプルな神経回路が主体となって駆動される(Mori and Ohshima, Nature 1995)。そこで、OLA-1が機能する神経細胞の特定を試みたところ、OLA-1遺伝子の機能細胞は複数存在し、線虫の過去の経験の違いに応じて、OLA-1は異なる細胞で意思決定を制御していることを見いだした。高温飼育された個体の意思決定の際には、OLA-1はAFD温度受容ニューロンで機能するのに対し、低温飼育された個体においては、AVK, RMG, BAGなどのこれまでに温度走性行動に関与することが知られていなかった神経細胞で働くことが示唆されていた。そこで、本年度においては、OLA-1が高温飼育された個体において、AFD温度受容ニューロンの温度応答性を制御するのかを検証した。AFDニューロンにカルシウムプローブを発現させた野生株、およびola-1変異体を作成し、カルシウムイメージングを行なったところ、ola-1変異体のAFDニューロンは、温度刺激に対して顕著な異常を示さなかった。このことから、OLA-1はAFDニューロンで機能するが、その作用はカルシウム流入よりも下流のプロセスにあることが示唆された。また、OLA-1が、飢餓体験による温度走性行動の意思決定に関与するかを検討した。野生株の線虫は、一定の温度で餌のない条件で飼育されたのちに温度勾配上に置かれると、飢餓を体験した飼育温度には誘引されなくなる。一方で、ola-1変異体は飢餓体験後も飼育温度に誘引されることを見出した。このことから、OLA-1は飢餓体験による意思決定にも重要な役割を果たしていることが明らかとなった。平成29年度以降の研究の推進方策としては、まず、低温を体験した個体でのOLA-1の機能細胞の同定を試みる。これまでに、低温体験したola-1(lf)変異体の意思決定異常は、ncs-1 promoterに結合したola-1 cDNA融合遺伝子を導入することによって回復することを見いだしている。ncs-1 promoterはAVK、RMG、BAGなどの神経細胞で発現を誘導することが知られている。そこで、これらの神経細胞に特異的に発現を誘導するpromoterをola-1 cDNAに結合し、ncs-1 promoterで発現が誘導される神経細胞のうち、どの細胞でola-1が機能するのかを明らかにする。これにより、線虫温度走性における意思決定を制御する神経回路を明らかにする。さらに、この神経回路の回路動態をカルシウムイメージングによって捉える。特に、AFD、AIY、AIZなどの神経回路上の活動動態が、温度走性の行動モードの遷移とともに、どのように変化するかを計測し、さらにola-1(lf)変異体での活動動態と比較する。このために、これらの神経細胞にGCaMP6fを発現させた線虫株を作成し、温度走性の意思決定の遷移過程にある状態において、温度入力に対する神経活動を計測する。
波動方程式の外部問題における極限振幅の原理の確立

時間に関して振動する境界値を持つ波動方程式の外部問題の解の時間無限大での挙動を考察した.それは時間と空間に関して変数分離された形で表現でき,時間については境界値と同じ周波数をもつ周期関数であり,空間については対応するヘルムホルツ方程式のレゾナンスと呼ばれる特殊解となることを明らかにした.また,球対称な場合に実際にレゾナンスを構成した.以上により,波動方程式の外部問題における極限振幅の原理を定式化した.時間に関して振動する境界値を持つ波動方程式の外部問題の解の時間無限大での挙動を考察した.それは時間と空間に関して変数分離された形で表現でき,時間については境界値と同じ周波数をもつ周期関数であり,空間については対応するヘルムホルツ方程式のレゾナンスと呼ばれる特殊解となることを明らかにした.また,球対称な場合に実際にレゾナンスを構成した.以上により,波動方程式の外部問題における極限振幅の原理を定式化した.時間に関して振動する外力項を持つ波動方程式に対する初期値問題の解の挙動は,所謂,極限振幅の原理によって特徴付けられる.すなわち,時間について周期的に振動する力を与え続けると,その振動と共鳴する周波数の波だけが生き残り,極限的には時間と空間に関して変数分離された状態が形成される事を主張するものである.本研究の目的は,斉次波動方程式に対する外部問題において,時間に関して振動する境界値を与えるときの解の挙動を考察し,上述の問題における極限振幅の原理に対応するものを定式化する事である.より具体的には,解の極限を領域の形状(例えば,ガウス曲率など)の言葉で陽的に書き下す事が目標となる.本年度は,その研究目的を達成するために,解の弱極限を具体的に計算することを目指してきた.まず,ラプラス変換を用いて,斉次波動方程式の初期値-境界値問題を定常問題に帰着し,そのレゾルベントを解析した.その解の弱極限を求める際には,Kubota&Shirota(J.Fac.Sci.Hokkaido Univ.1967)におる議論を参考にして進めてきたが,そこで扱われているのはポテンシャル項と時間周期的な外力項のついた波動方程式に対する初期値問題であり,ポテンシャル関数とのベアリングをとる事で弱極限が計算されている.我々の問題では,どの様な関数とベアリングをとるのが有効なのか再検討する必要のあることが明らかになった.その考察を通して,外部問題において境界付近に停留している波の特徴付けを与える事を目指す.時間に関して振動する外力項を持つ波動方程式に対する初期値問題の解の時間無限大における挙動は,所謂,極限振幅の原理によって特徴付けられる.すなわち,時間について周期的に振動する力を与え続けると,その振動と共鳴する周波数の波だけが生き残り,極限的には時間と空間に関して変数分離された状態が形成される事を主張するものである.本研究の目的は,外力項のない波動方程式に対する外部問題において,時間に関して振動する境界値を与えるときの解の漸近挙動を考察し,この問題における極限振幅の原理に対応するものを定式化する事である.より具体的には,解の極限を陽的に書き下す事が目標となる.本年度は,この研究目的を達成するために,解の弱極限を具体的に計算することを目指してきた。ポテンシャル項と時間周期的な外力項のついた波動方程式に対する初期値問題に関する極限振幅の原理はKubota & Shirota (J. Fac. Sci. Hokkaido Univ. 1967)で扱われており,そこでは対応するポワソン方程式のレゾナンスと呼ばれる特殊解を用いて弱極限が計算されている.従って,我々の問題においてもこの論法が有効であると考えられ,ポワソン方程式の代わりに適当な条件を満たすヘルムホルツ方程式を考えれば良いことを明らかにした.更に,この問題がレゾナンスを持つことを仮定すると,解の極限の予想することができ,波動方程式の外部問題における極限振幅の原理の定式化に成功した.加えて,障害物が球であり,波動方程式の解が球対称な場合には,ヘルムホルツ方程式に対する境界値問題が実際に,レゾナンスを持つことを導いている.
極性官能基を冠状配置したフラーレンの高効率合成と機能性ホスト分子としての応用

本研究は,高効率,高選択的な両親媒性フラーレン・炭素クラスターの合成法を利用し,効率的にフラーレン・炭素クラスター上に分子認識場を構築,ホスト分子として機能する分子を創出することを目的とするものである.この研究では、独自の反応開発によるホスト分子ライブラリの構築と、それらを利用したゲストのスクリーニング、さらには分子認識の情報増幅による機能化をおこなう.研究最終年度である本年度は高機能化を目指し,5つのオリゴ糖を置換基にもった高度に官能基化されたフラーレン誘導体の合成法を開発した.これによりオリゴ糖の冠状配置を実現し,15個の糖をもつ誘導体の合成を行なった.この誘導体は,予備的検討において,志賀毒素たんぱくに強固に結合することを見いだしており,今後毒素抑制剤等の開発が期待できる.本研究ではさらに,捕捉されるゲスト分子の探索研究を展開し,極性頭部をもつフラーレン誘導体からなる二分子膜集合体が,中性小分子のホストとして特異な性質をもつことを見いだした.すなわち,フラーレン二分子膜は水分子をエントロピー捕捉する特異な膜であり,加熱時により捕捉能が上昇する極めて稀なホスト物質であることを明らかにした.この成果は新しい機能をもつ膜物質として注目され,多くの報道機関や学会会報で報道されている.本研究は,官能基冠状配置法の開発,その巨大炭素クラスターへの展開,高機能性誘導体の開発,さらに異常機能の発見を行ったものであり,当初計画以上の研究成果が得られたものである.本年度は極性官能基を冠状配置したフラーレン誘導体の合成手法の開発を行った.この検討により,穏やかな反応条件下,高効率的,高選択的に極性官能基を4つ冠状配置したアミノフラーレン誘導体の合成手法を確立した.すなわち,これまで光化学反応条件など特殊な活性化が必要であったアミノ化反応を,中性,暗所化で行えることを見いだし,種々の極性官能基をもつ一連のアミノフラーレンを合成した.この反応では極性溶媒を補溶媒とすることで,反応が良好に進むことを見いだし,この知見をもとにリン酸エステル部を極性官能基としたホスホリルフラーレンの合成にも成功している.ホスホリル化反応では,極性官能基の冠状配置は困難であったが,イオン特異性および捕捉能の高いと期待される化合物であることから,これらの化合物についてもイオン,分子捕捉について今後検討を行う予定である.本年度後半では,冠状配置した極性官能基による他の分子・イオンの捕捉について予備的検討を行ったが,その捕捉を分光手段等で確認することはできなかった.この結果を受け,フラーレン類縁体としてさらに大きな共役電子系を有する高次フラーレン,カーボンナノチューブについて予備検討を開始した.また,吸収スペクトルなどの手法に加え,核磁気共鳴による同定を見据え,水素内包フラーレンに極性官能基を導入する検討を行った.この検討により,水素分子を内包フラーレンの化学修飾でに成功し,その核磁気共鳴スペクトルに外部環境が影響することを見いだした.本研究は,高効率,高選択的な両親媒性フラーレン・炭素クラスターの合成法を利用し,効率的にフラーレン・炭素クラスター上に分子認識場を構築,ホスト分子として機能する分子を創出することを目的とするものである.この研究では、独自の反応開発によるホスト分子ライブラリの構築と、それらを利用したゲストのスクリーニング、さらには分子認識の情報増幅による機能化をおこなう.平成18年度中に巨大炭素クラスターのひとつであるカーボンナノチューブの新しい冠状官能基化手法を見いだし,19年度では繰り越し課題として,その合成化学的利用法について検討を進めた.その結果,巨大炭素クラスター上に連結部となる官能基を導入することで,固相合成担体として利用可能であるということを見いだした.この研究遂行においては,前年度合成法を確立した新規物質についての物性データ解析を行なったが,これまでに類似化合物が知られていないものであったために時間がかかった.なお,本研究遂行により,研究目的に記載の多様な官能基を冠状配置した新しい分子のライブラリの構築を行なうことができた.並行して遂行した平成19年度計画においても新しい化合物ライブラリをつくりだし,両研究を併せ多様な化合物群を入手可能とした既に申請済みの特許論文に追記事項として記載し,さらにこの知見を元にした新しい固相担体試剤の可能性が拓けた.予算執行は当初予定通りに進め,主に消耗品費として使用した.本研究は,高効率,高選択的な両親媒性フラーレン・炭素クラスターの合成法を利用し,効率的にフラーレン・炭素クラスター上に分子認識場を構築,ホスト分子として機能する分子を創出することを目的とするものである.この研究では、独自の反応開発によるホスト分子ライブラリの構築と、それらを利用したゲストのスクリーニング、さらには分子認識の情報増幅による機能化をおこなう.研究最終年度である本年度は高機能化を目指し,5つのオリゴ糖を置換基にもった高度に官能基化されたフラーレン誘導体の合成法を開発した.これによりオリゴ糖の冠状配置を実現し,15個の糖をもつ誘導体の合成を行なった.この誘導体は,予備的検討において,志賀毒素たんぱくに強固に結合することを見いだしており,今後毒素抑制剤等の開発が期待できる.本研究ではさらに,捕捉されるゲスト分子の探索研究を展開し,極性頭部をもつフラーレン誘導体からなる二分子膜集合体が,中性小分子のホストとして特異な性質をもつことを見いだした.すなわち,フラーレン二分子膜は水分子をエントロピー捕捉する特異な膜であり,加熱時により捕捉能が上昇する極めて稀なホスト物質であることを明らかにした.この成果は新しい機能をもつ膜物質として注目され,多くの報道機関や学会会報で報道されている.

本研究は,官能基冠状配置法の開発,その巨大炭素クラスターへの展開,高機能性誘導体の開発,さらに異常機能の発見を行ったものであり,当初計画以上の研究成果が得られたものである.
中高層自然換気建物の換気設計指針の提案と設計段階における自然換気量の簡易予測法

本研究の最終目的は高層非住宅建築における自然換気量の簡易予測法と設計指針の提示である。前年度までに風洞実験により汎用データとして整備を行った「市街地における中高層建物の風圧係数データベースの構築」のさらなる拡大を図り、引き続き自然換気量の簡易予測精度の検証を行った。まずデータベースとしてはこれまでに中層、高層、超高層を想定した3種の建物モデルの風圧係数を16風向で整備したが、市街地側の条件として建ぺい率が固定されていたためにこの条件を追加してデータベースを充実させた。これにより、市街地の建物密度と対象建物の高さに応じて適切な風圧係数データベースを選択することを可能とするとともに、風圧係数の鉛直分布の関数化を図り汎用性を高めた。また、建物側の条件は「通風型」、「シャフト型」、「併用型」の3種異なるシステムについて各1種の実建物を想定した換気回路網計算を行ったが、当該年度はこれら3つの実建物において設計条件の変更を想定した計算を行い、中層、高層、超高層で各種自然換気システムを有する建物において前述の風圧係数データベースを用いた場合と、対象建物を再現した風洞実験で風圧係数を取得した場合で自然換気量の算定を行い、簡易算定の精度検証を行うことで当該データベースの有用性を明らかにするとともにシステムに想定される算定値の誤差範囲を明確にした。さらに、屋外ボイドを有する実際の高層自然換気建物を対象とした実測を行い、自然換気時の室内環境検証と居住者評価を行なった上で、ボイド内の鉛直温度分布測定などいまだ不明な点が多い高層自然換気オフィスビルにおける換気性能の知見の蓄積を行なった。当初の目的として掲げていた、整備が容易ではない実建物の風圧係数データベースの充実化を測った上で、前年度までで整備した汎用データベースさらなる整備を測ることができ、この点については予想以上の進捗があったと言える。このために最終的に行う設計指針提案のためのパラメトリックスタディで重要になる自然換気量の簡易算定手法の精度を十分に示すことができた段階であり、概して研究全体に大きな問題はなく進展していると考える。さらには、前年度より実施している自然換気を導入した高層の実建物について、換気量のみならず実際の居住者評価も含めて有益なデータが得られており、加えてボイド内温度分布等これまでに当該分野であまり知見が多く得られていない不明な点についても貴重なデータが得られており、この意味でも順調に進展していると言える。当該年度の研究により超高層オフィスを想定した風洞実験と換気回路網計算による自然換気量算定の検討が行われ、実際にニーズが存在する建物種別をカバーすることのできる基礎検討が行われたと言える。また、風圧係数の汎用データベースの有用性も実際の風洞実験値と比較することで十分な検証が行われた。今後はここまで積み重ねた研究成果を活用し、中高層自然換気建物の自然換気設計指針を提供すべく、既に検証を行なった自然換気量の簡易算定法を用いて自然換気設計で重要な項目となる自然換気口面積、換気パス面積、ボイド面積を対象としたパラメトリックスタディを実施する。当該年度には、自然換気設計を導入した実物件を対象として実際の市街地に立地する建物の縮小模型を再現し、市街地における現実的な建物の風圧係数を取得して整備した。本件は交付申請時の実建物の風圧係数分布の実例を集めたデータベースを整備する研究計画の一環として実施したものであり、予定通り遂行することができた。また、実在する市街地だけでなく、市街地オフィスの汎用的な風圧係数データベース構築を目指して、単純な矩形建物を周辺に設置した状況でペントハウス付きの自然換気建物模型を3つの建物高さ条件で設置してそれぞれ16風向での風圧係数データを整備した。これにより将来的に設計時の換気量簡易予測のための境界条件データを整備したことになるが、建ぺい率条件などは固定の1条件で実施したため今後の研究計画でデータベースを充実させることを目指す。また、当該年度には取得した対象建物の風圧係数を用いて換気回路網計算を行うとともに、前述の汎用風圧係数データベースの値を境界条件に用いた際の換気回路網計算も行い、両者の自然換気量計算結果を比較することで設計段階の換気量簡易予測時に風圧係数がどの程度センシティブに影響を及ぼすかを明らかにした。結果、汎用的なデータベースの風圧係数値を用いたとしても、対象とする中高層オフィスビルの換気システムがシャフト型であれば大きな影響を及ぼさないことが示された。今後の課題としては異なる自然換気システムとして、通風型や通風/シャフト併用型でも同様の感度解析を行うことと、前述の汎用データベースの充実を行うことが求められ、最終的にはこれらに基づいて、換気量の目標値を設定することでシャフト面積や自然換気口面積の指針値を逆算することができる計算法を換気設計指針として提示ことを目指す。当初の目標として掲げていた実在の市街地における実在自然換気建物の風圧係数分布を、実務設計者の協力のもと取得することができ達成できた。可能であれば当該風圧係数取得の対象とする建物は2建物を目指したが、研究の最終目標を考慮した上で実建物は1つとして、他方の代替として汎用的な市街地オフィスの風圧係数データベース構築を整備がより重要との判断でこれを整備することができ、さらに申請時にはH29年度に予定していた換気回路網計算も実建物と汎用データベースの両者の風圧係数を用いて行うことができたため、若干の計画修正はあったが目標としていた進捗状況は十分に達成することができたと考える。