hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CAD/CAMによる白金鉄磁石製磁性アタッチメント製作システムの構築

白金鉄系磁石合金と磁性ステンレス綱をCAD/CAMを用いて補綴物を製作するためには,両合金の切削性を検討しなければならないが,切削性試験は実験条件の設定が非常に難しい問題がある.そこで,切削試験の前に両合金の研削試験を行うこととした.研削は狭義では切削と異なるが,切削のメカニズムを知る上で研削性を明らかにすることは非常に重要である.また白金鉄系磁石合金に関しては,補綴物を製作し形態修正・咬合調整が終わった後に着磁をすることより永久磁石としての優れた性質を有することになるが,この着磁の方法により白金鉄系磁石合金の磁気特性が左右されることがわかった.したがって,白金鉄系磁石合金を臨床応用する際には,臨床形態に左右されない着磁方法の解明が必要である.両合金の研削性について検討した結果1.白金鉄系磁石合金の研削性はコバルトクロム合金より優れ、12%金銀パラジウム合金や白金加金合金と同程度であった.2.磁性ステンレス鋼の切削性は、低速においては従来の歯科鋳造用合金より優れており、白金鉄系磁石合金と比較しても低速において優れた切削性を示した.また、4極着磁による三次元磁場解析を行った結果、以下のことが明らかとなった。1.外冠上面の厚み、ショルダー幅、内冠上面の厚みの中で、吸引力に最も影響があるのは外冠上面の厚みであり、上面の厚みが1.0mm以上あればクラウン・ブリッジの維持に十分な吸引力が得られた。2.外冠モデル上面の厚みがあるほど、内冠モデルとの吸着面付近の要素が飽和しており、良好な吸引力が得られた。3.空間漏洩磁束に関して、全てのモデルにおいて、安全基準以下の値が得られ、歯科臨床への応用の可能性が示唆された。我々のこれまでの「白金鉄磁石のクラウン・ブリッジへの応用に関する基礎的研究」を基に、可撤性歯科補綴装置として、外冠を永久磁石合金(白金鉄系磁石合金)で、内冠を磁性ステンレス鋼でそれぞれCAD/CAMによる製作の検討を進めている。まず両合金の研削性について検討した結果1.白金鉄系磁石合金の研削性はコバルトクロム合金より優れ、12%金銀パラジウム合金や白金加金合金と同程度であることや、溶体化処理後の白金鉄系磁石合金は処理前と比較して全ての切削速度において研削性が向上していた。2.磁性ステンレス鋼の切削性は、低速においては従来の歯科鋳造用合金より優れており、白金鉄系磁石合金と比較しても低速において優れた切削性を示した。同時に、三次元磁場解析法を用いて着磁方法について検討した結果1.扇形4極着磁、扇形2極着磁、正方形4極着磁、長方形2極着磁の4種類の着磁方法について検討した結果、円板状試料において扇型4極着磁した場合に最大の吸引力を示した。漏洩磁場に関しても、4極着磁では磁性体の下部に大きな漏洩磁束の漏れが見られ、磁性体をクラウン状(キャップ状)形態にすることによって漏洩磁束を小さく可能性があると考えられた。2.磁束密度分布の検討では、2極着磁では、磁性体要素上面付近の要素の磁束が飽和していたのに対し、4極着磁では磁性体とキーパー接触面付近の要素の磁束が飽和していたことにとり吸引力が向上している原因と考えられた。また、4極着磁では磁性体上部の中央と辺縁部に磁束密度の小さい部位があり、吸引力をあまり変えることなく咬頭、裂溝形成が出来、臨床的な形態への応用の可能性が示唆された。

我々のこれまでの「白金鉄磁石のクラウン・ブリッジへの応用に関する基礎的研究」を基に、可撤性歯科補綴装置として、外冠を永久磁石合金(白金鉄系磁石合金)で、内冠を磁性ステンレス鋼でそれぞれCAD/CAMによる製作の検討を進めている.まず両合金の研削性について検討した結果1.白金鉄系磁石合金の研削性はコバルトクロム合金より優れ、12%金銀パラジウム合金や白金加金合金と同程度であることや、時効処理後の白金鉄系磁石合金は低速においては,鋳放し,溶体化処理と同程度の研削性を持つことがわかった.2.磁性ステンレス鋼の切削性は、低速においては従来の歯科鋳造用合金より優れており、白金鉄系磁石合金と比較しても低速において優れた切削性を示した.同時に、三次元磁場解析法を用いて着磁方法について検討した結果1.扇形4極着磁,扇形2極着磁,正方形4極着磁,長方形2極着磁の4種類の着磁方法について検討した結果、円板状試料において扇型4極着磁した場合に最大の吸引力を示した.漏洩磁場に関しても,4極着磁では磁性体の下部に大きな漏洩磁束の漏れが見られ,磁性体をクラウン状(キャップ状)形態にすることによって漏洩磁束を小さく可能性があると考えられた.2.磁束密度分布の検討では,2極着磁では,磁性体要素上面付近の要素の磁束が飽和していたのに対し,4極着磁では磁性体とキーパー接触面付近の要素の磁束が飽和していたことにとり吸引力が向上している原因と考えられた.また,4極着磁では磁性体上部の中央と辺縁部に磁束密度の小さい部位があり、吸引力をあまり変えることなく咬頭、裂溝形成が出来,臨床的な形態への応用の可能性が示唆された.白金鉄系磁石合金と磁性ステンレス鋼をCAD/CAMを用いて補綴物を製作するためには,両合金の切削性を検討しなければならない.しかしながら,切削性試験は実験条件の設定が非常に難しい問題がある.そこで,切削試験の前に両合金の研削試験を行うこととした.研削は狭義では切削と異なるが,切削のメカニズムを知る上で研削性を明らかにすることは非常に重要である.また白金鉄系磁石合金に関しては,補綴物を製作し形態修正・咬合調整が終わった後に着磁をすることより永久磁石としての優れた性質を有することになるが,この着磁の方法により白金鉄系磁石合金の磁気特性が左右される,ことがわかった.したがって,白金鉄系磁石合金を臨床応用する際には,臨床形態に左右されない着磁方法の解明が必要である.両合金の研削性について検討した結果1.白金鉄系磁石合金の研削性はコバルトクロム合金より優れ、12%金銀パラジウム合金や白金加金合金と同程度であった.2.磁性ステンレス鋼の切削性は、低速においては従来の歯科鋳造用合金より優れており、白金鉄系磁石合金と比較しても低速において優れた切削性を示した.三次元磁場解析法を用いて着磁方法について検討した結果1.4種類の着磁方法について検討した結果、円板状試料において扇型4極着磁した場合に最大の吸引力を示した.2.漏洩磁場に関しては,4極着磁では磁性体の下部に大きな漏洩磁束の漏れが見られ,磁性体をクラウン状(キャップ状)形態にすることによって漏洩磁束を小さく可能性があると考えられた.3.2極着磁では,磁性体要素上面付近の要素の磁束が飽和していたのに対し,4極着磁では磁性体とキーパー接触面付近の要素の磁束が飽和していたことにとり吸引力が向上している原因と考えられた.4.極着磁では磁性体上部の中央と辺縁部に磁束密度の小さい部位があり、吸引力をあまり変えることなく咬頭、裂溝形成が出来,臨床的な形態への応用の可能性が示唆された.白金鉄系磁石合金と磁性ステンレス綱をCAD/CAMを用いて補綴物を製作するためには,両合金の切削性を検討しなければならないが,切削性試験は実験条件の設定が非常に難しい問題がある.そこで,切削試験の前に両合金の研削試験を行うこととした.
乳児・新生児に適用可能な非侵襲的薬物濃度モニタリング技術の開発

非侵襲的な血中濃度モニタリングを実現するためには、わずかな侵襲で得られる微量試料を用いた高感度測定法が必要である。また血液試料を血漿と血球に分離しないスポット法などを利用する必要があり、非侵襲的血中濃度モニタリングによる測定値と従来の血漿中濃度との関係を評価するためには薬物の血球移行を正確に評価しておく必要がある。本研究により、抗HIV感染症治療薬ダルナビルの超高感度微量定量法を確立し、血中および血球細胞中ダルナビル濃度の測定が可能になった。血球中/血漿中ダルナビル濃度比には大きな個人差が認められ、何らかの薬物輸送担体の個人差の寄与を考慮する必要があることが明らかとなった。本研究では微量サンプリング技術を用いた薬物治療モニタリング法を確立し、最終的には非侵襲的薬物動態解析法の確立を目指すものである。人体への侵襲を最小限に抑えるためには薬物濃度測定に供する試料を微量に抑える必要があり、その中に含まれる超微量薬物を高感度に測定する技術が必要である。一方、代表的な微量サンプリング法であるスポット法では毛細血管から得られる血液を用いるが、その中の薬物濃度と通常用いられる静脈血漿中濃度の関係についても検討する必要がある。特に、血液と血漿では血球の有無が重大な相違であり、薬物の血球移行性の影響についても検討する必要がある。本研究では、従来から取り組んでいた抗HIV薬ダルナビルを対象として蛍光検出による薬物濃度測定法を確立し、血球内の微量薬物の測定に適用できることを確認した。また、薬物の血球移行性に及ぼす併用薬物の影響などを検討し、血球表面に発現する薬物輸送担体の機能が重要であることも明らかになった。特に、臨床的にダルナビルと併用されるリトナビルが、ダルナビルの血球移行性の決定因子として重要であることを示唆するデータが得られている。しかし、ダルナビルの血球移行性に及ぼすリトナビルの影響が、従来予想されていた薬物輸送担体阻害作用では説明できないパターンを示しており、より詳細な検討が必要となった。現在、樹立細胞系を用いたin vitro試験によりダルナビルの細胞内動態解析を進めているところである。本研究では微量サンプリング技術を用いた薬物治療濃度モニタリング法を確立し、最終的には非侵襲的薬物動態解析法の確立をめざすものである。この目的を達するためには、微量サンプルに含まれる薬物を定量的に測定するための高感度測定技術の確立に加え、従来の静脈採血試料中の薬物濃度と微量サンプル中薬物濃度の関係を明らかにすることが必要である。特に、静脈採血で得られる血液試料とスポット法で用いられる毛細血管由来の血液試料ではヘマトクリット値などが異なる可能性が考えられるため、血液、血漿、血球、細胞外液中の薬物濃度を比較して補正する方法を確立することが必要となる。そこで、従来より取り組んでいた抗HIV薬を対象とし、血漿中および血球中濃度を分離して測定可能な高感度測定法を、蛍光検出器を用いたUPLC法により開発した。血球細胞中濃度を測定するため血球を加熱処理により分解し、有機溶媒による抽出・精製により濃縮して測定試料とした。ODSカラムで分離後、励起波長235 nm、検出波長337 nmで検出したところ、血球細胞100万個中のダルナビルの検出限界は5 ngまで向上した。一方、血漿中濃度は10μg/mL前後であり、血漿試料中濃度は1μLの検体で測定可能であることがわかった。HIVは血球細胞中で増殖することから、モニタリングには血球、特に単核球細胞中薬物濃度が重要であると考えられ、その濃度は血漿中濃度との相関は必ずしも高くないことが明らかとなった。非侵襲的採取による検体を用いた薬物治療モニタリングにおいては、血液検体との組成の違いを慎重に考慮する必要があることが明らかとなった。人体への侵襲を最小限に抑えるためには薬物濃度測定に供する試料を微量に抑えるのが効果的であり、その中に含まれる超微量薬物を高感度に測定する技術が必要である。本研究では抗HIV薬ダルナビルを対象として蛍光検出による薬物濃度測定法を確立した。本測定法を用いて血漿中薬物濃度と血球中薬物濃度に乖離があることを見出し、薬効標的部位である血球細胞内の薬物濃度測定が臨床的には重要であることを確認した。前年度までに血漿中/血球中薬物濃度のパターンを解析し、その濃度比に個人差を生じる機構を解明する目的でin vitro培養細胞系による薬物取り込み実験を行った。

ダルナビルの血球細胞内への取り込みが併用薬のリトナビルで阻害されることから、個人差の要因としてP糖蛋白の遺伝子型を検討した。現時点で遺伝的因子の寄与は明らかではないが、標的細胞表面の輸送担体の発現量により細胞内濃度に個人差が見られると考えられた。また、血液凝固能のモニタリングが不要とされる新規抗凝固薬としてダビガトランをとりあげ、血中ダビガトラン濃度の測定法を確立し、INRに代わる指標としての有用性を検討した。ダビガトラン濃度と有効性との関係については現在臨床研究が進行中である。結果として非侵襲的モニタリングの確立には至らなかったが、通常の血中薬物濃度モニタリングに加え、標的組織中の薬物濃度をモニターすることの重要性が示され、より詳細な検討が必要であることが明らかになった。臨床薬理学抗HIV薬ダルナビルを対象として高感度測定法を確立し、微量試料中の薬物を検出することが可能になった。血液試料と血漿試料の相違点を解明するためにダルナビルの血球移行性を検討したところ、ダルナビルを血球から排出するP糖タンパクをリトナビルが阻害することが示唆されたが、単純な阻害作用だけでは説明できない濃度プロファイルが得られたため、より詳細な試験を行って細胞内濃度の決定因子を探索している。本来の目標である非侵襲モニタリング法を確立する上で、測定に使用する検体の相違の影響を解明することが必須であり、想定外の研究が追加された。非侵襲的微量サンプリング技術を用いた薬物治療濃度モニタリング法の確立においては、微量サンプルに含まれる薬物を定量的に測定するための高感度測定技術の確立、および静脈採血試料中と非侵襲的に得られた微量検体中の薬物濃度の関係を明らかにすることが必要である。複数のモデル薬物について高感度測定法を開発中であるが、その中で抗HIV薬ダルナビルの高感度定量法の開発に成功し、血漿1μL中の薬物濃度を測定できた。これはマイクロニードルにより採取可能な0.5μLでも応用可能である。また、この方法を血球中細胞濃度測定に応用したところ、血漿中濃度と血球中濃度は必ずしも相関しておらず、非侵襲的微量サンプリング法で得られる検体の構成、特に血球細胞の含有率が重要であることを示唆する結果が得られた。長期的な薬物濃度モニタリングが必要となる免疫抑制剤でも同様の結果が予想されることから、微量サンプリングによる薬物濃度モニタリング技術においては検体の構成を慎重に考慮する必要が明らかとなった。今後、ヘマトクリット値などを用いた補正の方法についても検討を進めるよていである。現在、免疫抑制剤、抗生物質、抗体製剤など薬物動態特性の異なる複数の薬物について高感度測定法を開発中であり、一部については十分な感度で測定できる見込みである。スポット法の信頼性については、専用のサンプリングキットが品不足により十分な量が確保できなかったため進展が遅れているが、技術的な問題はないので、今後は予定通りに進捗することが期待できる。抗HIV薬ダルナビルについて、臨床検体中の薬物を高感度に測定することは可能となっている。非侵襲的モニタリングで使用する生体試料は毛細血管から得られる血液、もしくは皮膚組織の細胞外液を想定しており、通常用いられる静脈血漿との相関を明らかにすることが重要であることから、薬物の血球移行の決定因子の探索を継続する。これに加え、実際に微量検体を用いた場合と通常の静脈血漿を用いた場合の濃度測定値を実際に比較し、非侵襲的モニタリングの有用性とその限界を明らかにする。超高感度定量法の確立
顎関節症における筋筋膜疼痛の発症機序を微弱筋活動の長時間計測から解明する

顎関節症に関連する筋痛の原因として,Glaros(1998)らの研究に始まる微弱かつ持続的な筋活動が筋痛の原因とする考えが注目されている。これは,最近注目を浴びているTooth Contacting Habit (TCH)の概念とも整合性があり注目されている。本研究では,口腔顔面痛の既往を有するグループと有さないグループを対象として昼夜筋電図を採得し,解析を行った。その結果,特に微弱な筋活動については長時間持続する低レベルのクレンチングが特徴的であることが観察された。またこの発現持続時間は,両群の間で有意の差が認められた。顎関節症に伴って認められる筋筋膜疼痛の発生原因については現時点ではまだ明らかになっていない。最近,日中の弱い持続性の咬みしめが,Tooth Contacting Habit (TCH)という概念として臨床で注目を浴びており,微弱かつ持続的な筋活動が筋痛の原因となり得るとする考えが現在有望視されつつある。しかし,ごく軽度の閉口筋活動を日常生活活動中に安定して計測することはこれまでの方法では非常に困難であり,ほとんど報告されていない。我々は,これまでに新しい携帯型高精度筋電図記録システムを作製し,微弱な筋活動電位を計測する基礎的方法を最近になって可能とした。本研究はこのシステムを用いて,覚醒時ならびに睡眠中の微弱な筋活動を持続的に計測評価し,顎関節症に関連する筋症状の発現メカニズムを解明することを目的とした。今年度は,高精度EMG計測システムについて携帯時の稼動条件を含めて検討を進め、システムとして完成させた。本システムは24時間を超えて安定して計測することが可能であり,計測時隅を通じて高いSN比を維持することを達成した。微弱な筋活動を定量化するための標準化方法として、従来行われている自発最大咬みしめに対する筋活動比率(%EMG)ではなく、基準化された咬合力を発揮させた際の筋活動量を基本として標準化する方法をキャリブレーション装置として確立した。また、微弱な筋活動の判定に際しての障害となる会話時表情筋の筋活動については、会話センサーを独自に開発し高精度筋電図との同時記録が可能な形として確立した。本システムを用いて今年度、健常者30名の昼夜筋電図記録を採得した。この計測データについて,日中の記録については,上述の会話記録を同時期録として採得し,会話該当部分の筋活動を判定するとともに,上記のキャリブレーションレベルを指標として全記録中の微弱な咬筋EMG発現様相を解析した。本研究はこのシステムを用いて,覚醒時ならびに睡眠中の微弱な筋活動を持続的に計測評価し,顎関節症に関連する筋症状の発現メカニズムを解明することを目的としている。昨年度の研究によって,微弱筋電図(EMG)計測に必要とされるキャリブレーション装置を完成させることができた。本年度はこの微弱EMG計測装置を用いて岡山大学病院顎関節症外来を受診する顎関節症患者ならびにブラキシズムを有すると臨床的に判断される患者の昼夜EMGを採得した。さらに電極貼付部位について検討を行い,学会発表を行った。また,解析用ソフトウェアに関しては、必要とされる新たなソフトウェアの開発を行ったと同時に次年度の活動が円滑に行えるようWindowsXPからWindows7への移植を完了した。顎関節症に関する筋痛の原因解明として,歴史的には過剰な筋活動がVicious cycleの引き金となって筋症状を引き起こすと考えられていたが,その後の研究によって,最大咬みしめの20%程度の筋活動の持続で誘発される筋痛については比較的短期に訓練効果が発現し,慢性的な筋痛に結びつかないことが示されている。一方,Glaros(1998)らの研究に始まる微弱かつ持続的な筋活動が筋痛の原因とする考えは,精神的ストレスと筋痛の関連づけについて容易であり,また,その臨床効果ゆえに最近注目を浴びているTooth Contacting Habit (TCH)の概念とも整合性があり原因因子として注目されている.我々は新しい筋電図記録システムを開発し,非常に低いベースラインノイズで精度の高い筋電図を採得することに成功している。

ここでは,RDC/TMDにしたがって,口腔顔面痛の既往を有するグループと有さないグループを対象として昼夜筋電図を採得し,解析を行った。解析に際しては,まず,探索的解析として各群に特徴的な波形探索を行った。その結果,特に微弱な筋活動については長時間持続する低レベルのクレンチングが特徴的であることが観察された。また,この高頻度で観察される低レベルクレンチングの筋活動はほぼ10.1%MVCと3.8%MVCの間に存在することが示唆された。また,この範囲の低レベルクレンチングの発現持続時間は,口腔顔面領域の疼痛経験群と非経験群との間で有意の差が認められた。特に日中の低レベルクレンチングの持続時間はこれらの群間において有意の差があることが示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。歯科補綴学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画に記載した筋電図計測システムを高品質で達成することができた。計測内容についても予想を上回る高品質のデータを採得することが可能であった。また、実際のデータ採得についても研究計画を超える人数のデータを採得することが可能であったため,質的にも量的にも当初の計画以上に進展していると言える。H25年度にはキャリブレーションシステムを完成した。また,顎関節症患者,ブラキシズム患者についての昼夜筋電図の採得を実施しており,順調に進展しているといえる。解析についても、過去に報告されていない新たな知見をとらえ始めることに成功している。研究システムの改善については、ソフトウェアに関して必要とされる新たな解析内容に対応して機能の追加を実施している。また,マイクロソフト社によるOSサポート打ち切り問題に対しても円滑に対応できるようソフトウェアの準備も実施している。以上の理由により、本研究計画は順調に進展しているといえる。より信頼性の高いデータを得るために,継続して電極関連の検討を進める。これまでに確立してきた筋電図計測システムを用いて、顎関節症症状を有する者、ブラキシズムを有すると考えられる者、ならびに正常者を研究対象としたデータの収集ならびに解析を行い、研究を総括する予定である。筋電図データの解析については、過去歴史的に夜間睡眠時の筋電図のみが注目されてきたが、平成24年度、平成25年度の本研究計画にしたがった解析の結果、夜間のみでなく、昼間覚醒時の筋活動が重要な意義を示すことが示唆されつつある。今年度は、これに従って微弱な筋電図解析のみでなく、顎機能異常者に特有な筋活動をパターン化ならびに類別することによって,顎機能異常の種類に応じた筋活動パターンの存在について解析を進める予定である。年度末(3月)に旅費として予定していたが,体調不良のため実施できなかった旅費分のみが次年度使用額として計上された。次年度予算とあわせて研究遂行に適切かつ有用に使用する予定である。物品を予定より安く購入できたため未使用額が生じた。H26年度末には未使用額は発生しない予定である。H26年度にはH25年度の次年度使用額である725円を,必要消耗品の購入時にその一部として使用する予定である。
次世代情報基盤モデルためのネットワークのダイナミクスでの情報符号化法の開発

本研究では,多数のノードの動的な状態で情報を表現することを前提とした新しい情報基盤のコンセプトを提案し,提案するモデルでの情報の符号化法の開発を目指している.本年度は最終年度であるため,研究成果の論文誌への投稿に向け,研究成果をまとめることに主眼におき,1.多様な構造をもつデータからダイナミックスを抽出するための評価関数である多次元・階層化白色度の提案,2.拡張カーネル法に基づくデータストリームマイニング,3.ニューラルネットワークで表現された知識からの知識抽出の三つテーマについて研究を行った.1に関して,前年度提案した時空間白色度を,動画像のみに限定されない多様なデータ構造に拡張するための多次元・階層的白色度の提案を行った.拡張した白色度では,その構造に含まれる部分構造が階層的に情報を担っていると仮定し,構造データ全体の白色度を,部分構造の白色度によって再帰的に定義した.さらに,データの部分構造の各部分構造すべてが同じようにデータ全体の白色度に影響するとは限らないことも考慮した多次元・階層的白色度とした.2に関しては,動画像のダイナミックス以外のダイナミックに基づく情報の生成・抽出方法を提案するために,時間と共に複雑な変化を伴っている大規模データストリームに対して,カーネル法に基づくデータストリームの特徴を有効に活用した新しいカーネル法を提案し,従来手法を用いて解析することが困難であるクレジットカード利用履歴の大規模実データに提案手法を適用し,その有効性を示した.3に関して,昨年度提案したダイナミックスに符号化された情報の抽出を,複数の線型パーセプトロンから構成されるニューラルネットワークアンサンブル(集団)と競合学習手法を用いて,任意の非線形問題(知識)を複数の線型問題(定型の小知識)に分離できる手法を,1と2にも適用可能となることを示した.本研究では,多数のノードの動的な状態で情報を表現することを前提とした新しい情報基盤のコンセプトを提案し,提案するモデルでの情報の符号化法の開発を目指している.本年度は(1)ニューラルネットワークで表現された知識からの知識抽出,(2)セルオートマトンにおける自己組織化・同期現象,(3)動画像からの動き情報を抽出するため評価関数の提案の三つテーマについて重点的に研究を行った.ニューラルネットワークで表現された知識からの知識抽出に関する基礎研究に関しては,静的な構造ではなく,ダイナミックスに符号化された情報の抽出を,複数の線型パーセプトロンから構成されるニューラルネットワークアンサンブル(集団)と競合学習手法を用いて,任意の非線形問題(知識)を複数の線型問題(定型の小知識)に分離することができることを示し,ネットワークからの知識抽出法を提案した.ネットワークにおけるダイナミクスに情報を蓄積・復元するという観点から,ネットワークにおける少数ノードの相互作用が及ぼす自己組織化・同期現象のプロトタイプを示すために,セルオートマトンで研究を行った.離散系であるCAの解析に伴う困難の一つに,組み合わせ論的な議論が必要となることである.しかし,本研究では多数決ルールCAを逆超離散化と呼ばれる手法で実数化し,局所的な発展則を得た.この発展則を用いて安定解析を行い,自己組織化・同期現象に関する定性的な結果を得た.動画像をネットワークと見なせば,動画像を静止画像として画像処理することで情報を生成・抽出するのでなく,動画像のダイナミックスに注目して画像処理することは,ダイナミックを基づく情報の生成・抽出方法となる.この視点から,動画像の動きに注目した動画像処理法を提案し,動画像の局所ダイナミクスを評価するための時空間白色度を提案し,その有効性を示した.本研究では,多数のノードの動的な状態で情報を表現することを前提とした新しい情報基盤のコンセプトを提案し,提案するモデルでの情報の符号化法の開発を目指している.本年度は最終年度であるため,研究成果の論文誌への投稿に向け,研究成果をまとめることに主眼におき,1.多様な構造をもつデータからダイナミックスを抽出するための評価関数である多次元・階層化白色度の提案,2.拡張カーネル法に基づくデータストリームマイニング,3.ニューラルネットワークで表現された知識からの知識抽出の三つテーマについて研究を行った.1に関して,前年度提案した時空間白色度を,動画像のみに限定されない多様なデータ構造に拡張するための多次元・階層的白色度の提案を行った.拡張した白色度では,その構造に含まれる部分構造が階層的に情報を担っていると仮定し,構造データ全体の白色度を,部分構造の白色度によって再帰的に定義した.さらに,データの部分構造の各部分構造すべてが同じようにデータ全体の白色度に影響するとは限らないことも考慮した多次元・階層的白色度とした.2に関しては,動画像のダイナミックス以外のダイナミックに基づく情報の生成・抽出方法を提案するために,時間と共に複雑な変化を伴っている大規模データストリームに対して,カーネル法に基づくデータストリームの特徴を有効に活用した新しいカーネル法を提案し,従来手法を用いて解析することが困難であるクレジットカード利用履歴の大規模実データに提案手法を適用し,その有効性を示した.3に関して,昨年度提案したダイナミックスに符号化された情報の抽出を,複数の線型パーセプトロンから構成されるニューラルネットワークアンサンブル(集団)と競合学習手法を用いて,任意の非線形問題(知識)を複数の線型問題(定型の小知識)に分離できる手法を,1と2にも適用可能となることを示した.
アデニンヌクレオチド-リポソーム封入体の虚血性心疾患治療薬としての可能性

心筋が虚血になると、ATPの分解代謝産物が心筋細胞内から細胞外へ流出するため、再灌流時に心筋収縮蛋白質部位にADPが欠損し、ATPが再生されず、心筋収縮不全が起こる。欠損したADPを補充し、虚血再灌流後のATPを速やかに回復させるため、以下の3つの方法でアデニンヌクレオチドを心筋細胞内に挿入することを試みた。1)人工脂質膜(リポソーム)にアデニンヌクレオチドを封入して心筋細胞に送り込む方法2)アデニンヌクレオチド前駆物質を投与する方法3)細胞膜透過性アデニンヌクレオチドを投与する方法いずれの方法でも、虚血心筋保護効果が観察されたが、本研究の課題でもある1)の方法は、確かに心筋の虚血の影響を著しく改善するものの、リポソームのアデニンヌクレオチド保持効率や血液中への曝露によるリポソームの半減期など、狭心症患者への実用化にはまだ解決しなければならない問題が残っている。2)および3)の方法については、幾つかの脂溶性官能基をもつアデニンヌクレオチド誘導体を合成したり、アデニンヌクレオチド前駆物質の組み合わせを検討した結果、極めて実用性の高い2剤が得られた。一つは、8-bromo-5'-adenosinemonophosphate(8-bromo-AMP)であり、他の一つは、30mM inosine、30mMsodium 5′-quanylate、30mM cytidine、22.5mM uridine、7.5mM thymidineを組成とするヌクレオシド/ヌクレオチド溶液(OG-VIと命名;心機能回復剤として特許取得済、第210096号;発明者:市原和夫)である。前者は狭心症発症阻止薬あるいは予防薬として、後者はCCUや、心臓外科手術時あるいはPTCA施行時の心筋保護用点滴製剤として開発、実用化に向け現在も研究を進めている。虚血性心疾患の発症原因の一つとして心筋エネルギー代謝不全があり、虚血心筋組織ではアデノシン-燐酸(ATP)含量が減少している。本研究では、虚血によって起こるATP減少を食い止めるべく、人工脂質膜(リポソーム)にATP誘導体(アデニンヌクレオチド)を封入して心筋細胞に送り込む実験を行った。本年度はまず、熱に不安定なアデニンヌクレオチドを低温でリポソーム内に封入するために、幾つかの種類の脂質でリポソームを作製した。それらは(1)ジオレオイルホスファチジルコリン:コレステロール=5:1、(2)Eggホスファチジルコリン:コレステロール5:1および(3)ジミリストイルホスファチジルコリン:コレステロール=5:1である。その結果、(2)Eggホスファチジルコリン:コレステロ-=5:1の組成のリポソームのアデニンヌクレオチド保持効率が高かったので、この組成をベースに更に改良を加え、最終的にEggホスファチジルコリン:コレステロール:ジセチル燐酸=10:10:1の多重層リポソームで保持効率0.8±0.2に到着した。一般的な水溶性物質のリポソーム内保持効率は1%前後である。しかし、このリポソームでも血液中での半減期は短かった。したがって、なるべく血液中に曝露される時間が短くて心筋組織に到達させるためには、冠動脈内投与しなければならなかった。作製したリポソーム-アデニンヌクレオチド封入体を麻酔開胸犬の冠動脈起始部に挿入したカニューレから持続注入し、虚血心筋に対する影響を予備的に観察した。

左冠動脈前下行枝を閉塞した後、その閉塞を解除すると、心筋収縮力は低下するが、本研究で作製したリポソーム-アデニンヌクレオチド封入体を冠動脈内に投与しておくと、心筋収縮力の低下が有意に軽減した。次年度は血液中でも安定なリポソームを作製し、少なくとも静脈内投与可能にしたい。虚血性心疾患の発症原因に一つに心筋エネルギー代謝不全があり、虚血心筋組織ではアデノシン三燐酸(ATP)含量が低下している。特に、心筋収縮蛋白近傍でADPが不足するため、ATPが再生されない。本研究の目的は、このADPを補給してATP再生を促し、虚血/再灌流時の心筋機能不全を未然に防止することにある。平成6年度にはこの目的のために、Eggホスファチジルコリン:コレステロール=5:1の組成の人口膜によるリポソームの中にADPを封入して、虚血心筋に投与した。その結果、虚血/再灌流時の心筋収縮機能不全が有意に改善された。本年度は、このことを確認し、更に他の手段でADPを虚血心筋に補給した効果と比較した。他の手段とは、細胞膜を通過しないADPに替えて、細胞膜を通過するヌクレオシド/ヌクレオチド混液を、前駆物質として与え、細胞内ADPを補給しようとする試みである。最終的に選ばれた、シチジン30mM、ウラシル22.5mM、チミジン7.4mM、イノシン30mM、グアニル酸30mMの組成の溶液をOG-VIと命名した。OG-VIを虚血および再灌流時に点滴で静脈内投与すると、再灌流時の心筋収縮機能不全が濃度依存的に改善された。OG-VIの最大用量による改善効果が、ADP-リポソーム封入体投与時の改善効果と同等であった。また、可視化に虚血再灌流時の心筋組織ATP、ADP含量は増加する傾向にあった。今後、他の手段も模索ながら、ADP-リポソーム封入体による方法と比較し、治療を考えた時の利便性を考慮して本研究を進める。心筋が虚血になると、ATPの分解代謝産物が心筋細胞内から細胞外へ流出するため、再潅流時に心筋収縮蛋白質部位にADPが欠損し、ATPが再生されず、心筋収縮不全が起こる。欠損したADPを補充し、虚血再潅流後のATPを速やかに回復させるため、以下の3つの方法でアデニンヌクレオチドを心筋細胞内に挿入することを試みた。1)人工脂質膜(リポソーム)にアデニンヌクレオチドを封入して心筋細胞に送り込む方法2)アデニンヌクレオチド前駆物質を投与する方法3)細胞膜透過性アデニンヌクレオチドを投与する方法いずれの方法でも、虚血心筋保護効果が観察されたが、本研究の課題でもある1)の方法は、確かに心筋の虚血の影響を著しく改善するものの、リポソームのアデニンヌクレオチド保持効率や血液中への曝露によるリポソームの半減期など、狭心症患者への実用化にはまだ解決しなければならない問題が残っている。2)および3)の方法については、幾つかの脂溶性官能基をもつアデニンヌクレオチド誘導体を合成したり、アデニンヌクレオチド前駆物質の組み合わせを検討した結果、極めて実用性の高い2剤が得られた。一つは、8-bromo-5'-adenosinemonophosphate(8-bromo-AMP)であり、他の一つは、30mM inosine、30mM
ペルオキシソーム膜透過装置複合体とその制御メカニズムの解明

ペルオキシソーム膜を介したタンパク質輸送とその制御システムを分子レベルで解明することを目的とした。AAAペルオキシンがPex26pを介してPex14p/Pex5p複合体を作用標的とし、ATP依存的にそれらペルオキシン間相互作用を制御していることを見いだした。さらに、Pex14pを主な構成成分とする3種の複合体I、II、IIIを同定し、この中でも複合体IがPex26pとの結合能を持つこと、そして3種の複合体が動的に複合体構造を変化させていることを明らかにし、ペルオキシソーム膜を介したタンパク質輸送機構解明に向けて新たな知見を得ることができた。これまで、ペルオキシソームマトリックスタンパク質を内腔側へ輸送するための膜透過装置複合体はPex14pを主な構成タンパク質としていること以外、複合体の大きさやタンパク質の組成、膜透過のメカニズム等を含めたその全体像は明らかにされていなかった。これまで、哺乳動物由来の培養細胞からPex14pを主な構成成分とする複合体の効率的な分離・精製を進めてきたが、平成25年度は、ペルオキシソーム膜透過装置複合体の動的な構造変化およびペルオキシソーム移行シグナル受容体であるPex5pとの機能的な相互作用について解析を進め、Pex14p複合体による輸送機序を解明するための分子基盤を得ることを目的とした。哺乳動物細胞由来のPex14pを含む膜透過装置複合体をBlue Native-PAGEにより複合体I、II、IIIと名付けた3種の複合体として分離・同定し、それぞれ約600kD、800kD、1100kDの分子量であることを見いだした。これら3種のFlag-Pex14p複合体を効率よく分離・回収し、それぞれの複合体の役割およびPex5pとの相互作用について解析を行った。人工リポソーム膜を用いた再構成実験系の結果、複合体IIおよびIIIがPex5pを膜内腔へ輸送する活性を持つこと、Pex5pが結合することによって複合体IIIが解離して複合体IIへ構造変化することを見いだした。このとき、Pex5pとPTS1タンパク質の複合体も複合体IIIに結合して解離させる働きを持つことから、Pex5pとPTS1タンパク質の複合体つまりカーゴタンパク質が膜透過する際の入り口は複合体IIIであることを示唆する結果を得た。また複合体IIIの形成にはPex13pの関与が必要であることを既に見いだしており、膜透過輸送におけるPex14p複合体のダイナミックな構造変化と輸送機序に関する新たな知見が得られたと考えている。平成24年度は、ペルオキシソーム膜透過装置複合体を効率よく分離・精製するための最適条件を見いだすことで、その輸送装置複合体の構造を解明するための分子基盤を得ることを目的としていた。そこで、哺乳動物由来の培養細胞からPex14pを主な構成成分とする複合体を構造生物学的に解析するために、高純度でなおかつ効率よく分離・精製した。次に、Flagタグを付加したPex14pをCHO細胞に発現させ、タグを指標とした免疫沈降により3種のFlag-Pex14p複合体を回収した後、Blue Native-PAGEにてそれぞれの複合体を分離した。分離後のゲル片を切り出し、透析バッファー中で電気泳動することでそれぞれの複合体を溶出させ、Pex14pを含む3種の膜透過装置複合体を分離して回収した。これまでのところ、分離・精製の操作をスケールアップすることで効率よく大量にPex14p複合体を調製することを可能とした。まず、複合体Iに焦点を絞っているが、今年度は、この複合体は何量体で、そしてどのような構造を形成しているのか構造生物学的に解明するための実験的な基盤を得ることができたと考えている。本課題研究は、これまでその全体像が明確でなかったペルオキシソーム膜透過装置複合体を同定し、その構造解明と動的な構造変化およびペルオキシソーム移行シグナル受容体であるPex5pとの機能的な相互作用と膜透過輸送活性について解析を進め、Pex14p複合体による輸送機序解明に向けた分子基盤を得ることを目的として研究を展開した。

哺乳動物細胞由来のPex14pを含む膜透過装置複合体をBlue Native-PAGEにより複合体I、II、IIIと名付けた3種の複合体として分離・同定し、それぞれ約600kD、800kD、1100kDの分子量であることを見いだした。複合体IIIはPex5pの結合により解離することで複合体IIへ構造を変え、複合体IIからPex5pが解離することで複合体Iとなり、Pex5pの細胞質へのリサイクリングが完了することを示唆する結果を得ている。このとき複合体IにはPex26pが含まれていることから、AAAペルオキシンが複合体IIへ作用することで複合体Iが形成されることも示唆された。Pex26pとPex14pの相互作用およびその解離の分子機構にはAAAペルオキシンが重要な役割を果たしていることを報告しており(Tamura, S. et al, (2014) J. Biol. Chem. 289: 24336-24346)、その結果を分子レベルで裏付けることができた。それぞれの複合体を人工リポソーム膜へ導入した再構成輸送実験系を構築することに成功し、それらの輸送活性について調べた結果、複合体IIIがPex5pを膜内腔へ輸送する活性を持つことを示した。以上のように、ペルオキシソーム膜透過輸送におけるPex14p複合体のダイナミックな構造変化と輸送機序に関する新たな知見を得ることができたと考えている。分子細胞生物学当初、設定した目的を達成することができ、今後の研究をさらに進展させていくための基盤を得ることができたと考えているため、おおむね順調に進展していると判断した。Pex14pを主な構成因子とする膜透過装置複合体の構造を詳細に明らかにするには至っていないため、当初の計画以上に進展しているとは評価できない。次年度は、今年度に得られた成果をもとにしてさらに輸送機序解明に向けた研究を進展させる。当初、設定した目的を達成することができ、今後の研究をさらに進展させていくための基盤を得ることができたと考えているため、おおむね順調に進展していると判断した。Pex14pを主な構成因子とする膜透過装置複合体の構造生物学的な知見を得るに至っていないため、当初の計画以上に進展しているとは評価できない。次年度は、今年度に得られた成果をもとにしてさらに研究を進展させる。Pex14pを主な構成因子とする膜透過装置複合体を人工リポソーム膜上に再構成し、ペルオキシソーム膜透過の輸送機序解明へ向けた研究をさらに進展させる。そのためには、(1)膜透過装置複合体の構成因子や大きさ等、構造的な知見を得ること、(2)複合体タンパク質を培養細胞から分離・精製してくるのではなくリコンビナントタンパク質を用いて複合体を調製できるようにすること、(3)人工リポソーム膜への再構成実験系を安定的に構築し、さらにはPex5pおよびカーゴタンパク質輸送の簡便な検出系を開発すること、以上の3項目について重点的に解析を進め、最終的にペルオキシソーム膜透過装置による輸送機序を分子レベルで解明すべく研究を遂行していく。ペルオキシソーム膜透過装置複合体を構造生物学的に解析するために電子顕微鏡による1分子解析を進めることで、Pex14pがどのような複合体構造を形成しているのか解明することを第1の達成目標とする。こうして得られた構造的な分子基盤をもとに、タンパク質のペルオキシソーム膜透過メカニズムにおいて3種の複合体がどのような役割を持ち、機能しているのか解明する。また、それぞれの複合体の役割を解明するためには膜透過輸送を試験管内で再構成する実験系を構築する必要があり、この実験系の構築を第2の達成目標とする。さらに、細胞質に存在するPex1p
20世紀初頭のアメリカ合衆国の女子大学における教育理念・内容の実証的研究

本研究報告は三つの部分から構成されている。マウント・ホリヨーク女性セミナリーの大学への昇格は、それまで長年に亘って培われてきた「セミナリーのエートス」を変容させるものであった。大学設立認可状を取得するためにおこなったカリキュラム改革は、基本的に、旧来の男性大学のカリキュラムのコピーに終わってしまった。女性教育協会が挑んだハーバード大学の女性への門戸開放は部分的な成功しか収められず、ハーバード女性試験の誕生となった。しかしながら同試験は、エリオット学長によって始められたハーバードの教育改革と矛盾するものであり、それは、エリオットが大学のエクセレンスを研究と独創的な講義に力点を置いて構想したのに対して、当の女性試験は旧来の復唱方式の教育に基礎づけられたものであったからである。20世紀初頭、大学教育の適格判定や標準化に乗り出した他のいくつかの団体に影響される形で、女性大学卒業生協会もまた、会員校への加盟申請の判定のための基準作りをおこなった。それは女性の教育上の必要性に配慮するという特徴をもつものであり、他の団体による学問的エクセレンスの定義に異議を申し立てるものであったが、リベラル・アーツの呪縛からは逃れられなかった。本研究では、女性の高等教育の歴史的パラドックス-女性のための高等教育改革が、その"改革"の過程で、一時代前の男性の高等教育を模倣することで、かえって足を掬われることになるというパラドックス-が強調されている。セブン・シスターズ・カレッジの中でもっとも早くセミナリーとして発足した(1836年、翌年開校)にもかかわらずカレッジとしての昇格がもっとも遅れたマウント・ホリヨーク・カレッジ(1893年に完全なカレッジとしての設立認可状を取得、1912年にアメリカ女性大学人連盟ACAに加盟承認)においては、カレッジ昇格にあたって、(伝統的に男性大学のカリキュラムのシンボルであった)ラテン語・ギリシア語の重点化・必修化を重視したカリキュラム改革をおこなったが、これは、同時代の男性カレッジであるアマースト・カレッジや既に女性大学としての地歩を固めていたスミス・カレッジがハーバード大学に倣って古典語科目の軽減化・選択履修化を進めていったのに対して、過去を志向した時代遅れの改革であった。このようにマウント・ホリヨークの事例は、(男性大学という)公認された唯一のスタンダードの受け入れが、の囲い込みとそこからの排除(カレッジとしては認められたが亜流の地位に甘んじざるをえなかった)の同時進行としてあらわれるという改革のパラドックスの一例とみることができよう。さらに、カレッジへの移行はカリキュラムだけでなくエートスー宗教的な福音主義と規律ーの決定的な変容をももたらした。マウント・ホリヨークでは、1910年代までに科学カリキュラムの改革を完了しその研究水準を国際的にまでに飛躍させたと同時に、異なったスタイルの科学研究を創りあげたことが指摘されているが、このような、「女性独自のカリキュラム」から「男性大学のそれをモデルにしたカリキュラム」から再び「女性独自のカリキュラム」へという論点は、これまでのカリキュラム史研究の中では見えてこなかったものであり、20世紀をさらに下って検討する必要がある。20世紀初頭の女性大学における教育理念・内容をめぐる論争は、基本的には、この時代のアメリカ合衆国大学史に現れた、社会的効用性(あるいは職業カリキュラムの導入)という観点からのリベラル・アーツ批判の一つの位相として捉えることが可能である。しかしながら、女性大学は以下に挙げる歴史的制約を抱えていたと考えられる。まず、一方では、リベラル・アーツ・カリキュラムと女性の伝統的役割(Jane Roland Martinの言う「社会の再生産過程の遂行」)との矛盾への指摘とこの克服への試みが見られるものの、本研究でのケーススタディの対象とした大多数の女性大学では、社会的効用性をもった諸科目の大幅な導入といった改革には動いていない。これは、女性大学がつねに男性大学との比較においてみずからの位置を決定してきたのであり、そこでは、リベラル・アーツこそ"真の"大学のあかしであるという呪縛(たとえば、古典語を必修から外すという措置すら躊躇した)が働いていた。したがって、カリキュラム改革は独創性を欠いた(男性大学の)

安易な模倣と見られる場合が多かった。他方で、女性の伝統的役割ないしは女性性(femininity)への目配りと社会的効用性を統合させた"女性的"科目として、家政学や看護学などの諸科目が導入されていく。ただしその場合も、女性大学では、これらの諸科目導入を正当化する論理として、(1)女性にとっての「社会の再生産過程の遂行」に親和的なものと捉えるのか、(2)"女性的"プロフェッション(たとえば、公立学校における家庭科教師)への進出のためと捉えるのか、必ずしも明確ではなく、むしろアンビヴァレントであったと言えよう。それは、これらの諸科目とリベラル・アーツ諸科目とのカリキュラム上の位置づけにみてとることができる。その第一は、20世紀初頭の数十年間は女性高等教育の急速な量的拡大は質的な変容を伴っていたのであり、「第二世代」の大学女性たちは、「先輩たちと知的・政治的目標を共有しつつも、徐々に、その職業志向を、社会奉仕や社会改革から個人的達成へとシフトさせていった」(Lynn D.Gordon)。実際、このようなシフトに対応すべく、協会は女性への教育的、文化的な機会の拡大という基本政策に加えて、大卒女性への経済的機会の拡大への模索を加えている。さらに、大学卒の女性にとって、現実に、どのような職業が拓かれているのか、女性のアクセスを妨げているものは何かなどの問題を精査し対策を立案する必要に迫られていた。第二に、協会にとって、その加盟校が男性の大学あるいは共学大学に比肩する学問的威信を備えたものであることをどのようにして証明するか、という問題もまた、創立以来の懸案事項であったが、女性大学卒業生協会は、加盟のための条件として当時のバブコック・レポートの「クラスI」に入っているカレッジを有資格校として審査の対象にすることを決定する。男性大学と肩を並べて「クラスI」と認定されることの意味、すなわち、"真正な"大学教育としての女性高等教育の認知という課題を考えれば、この方針は理解できる。しかし、これは結果として、女性の高等教育に過大な桎梏を課すことになっただけでなく、上述の第一課題の遂行にも逆行することになった。
既存中・小規模建築物におけるセントラル空調システム効率向上のためのシステム開発

実際の簡易蓄熱槽を構築して実測実験を行い、その蓄放熱性能を評価した。簡易蓄熱槽は、体積1m3となる小型の水槽を用いており、蓄熱量は約20MJ30MJとなることがわかった。また、熱伝導と移流を考慮する数値解析モデルを作成し、実測実験から得られた蓄放熱性能と比較検討を行った。その結果、開発した数値モデルは高い精度で簡易蓄熱槽の熱的挙動を再現できることを確認できた。シミュレーションにより、本提案システムの導入による省エネルギー効果を明らかにできた。提案システムを導入することで、空調システムのエネルギー消費量を約30%低減でき、システムCOPは約70%向上できることが確認できた。・簡易蓄熱槽の数値モデル構築:簡易蓄熱槽における非定常数値解析モデルを構築した。数値解析モデルは、簡易蓄熱槽を8分割したうえで水の移流とPCM間の熱交換を考慮した。また、構築したモデルをシステムシミュレーションに実装して提案システムの省エネ性能の評価を行った。・簡易蓄熱槽の詳細設計:簡易蓄熱槽は、廉価のシステム構築を目指すべく、1m角のパネルタンクを用いるとした。また、槽内の蓄熱量を高めるために、PCMを挿入することとした。PCMはファラフィン系の製品を採用した。PCMは板状の既製品を用いるとし、その適切な配置をCFD解析により検討し、多段の水平配置とすることとした。さらに、温度成層水蓄熱槽とみなすことが可能であり、R値モデルを用いて温度成層蓄熱を期待できる最大循環流量を200リットル/minと規定した。・簡易蓄熱槽の実測実験装置の構築準備:2年目に実施する簡易蓄熱槽実測実験のために、実験装置構築に対する準備を行った。実験に必要な熱源機器は大学施設内の実験設備を用いるとし、配管工事を依頼する工事業者と打ち合わせ、現場確認などを行った。・3年目の実装実験に向けた準備:3年目に予定している簡易蓄熱槽の実装実験に関しては、国内に導入できる施設についてヒアリングを行った。また、海外(中国、韓国など)への可能性も打診した。当初の計画とおり進めている。・提案システムの有効性検証:これまでは冷温水二次ポンプを含んだ熱源システムのみを対象にシステムの有効性を検討した。今年度は室モデルを含む空調二次側システムまでを検討対象として空調システム全体をシミュレーションした。簡易蓄熱槽の設定による送水温度の低下は室内熱環境や空気搬送動力の増大を引き起こす懸念があったが、検討の結果、室内熱環境への影響及び空気搬送動力の増大は確認されなかった。本研究で対象としているモデル建物のように暖房時低負荷が発生する建物においては同様の結果が予想されている。・簡易蓄熱槽の詳細設計:PCMの配置を、これまでに縦にしていたものを横配置にして簡易蓄熱槽内の温度成層が形成されやすくした。横配置に変更したことにより、最大で約4%の蓄熱効率上昇が期待される結果が得られた。・簡易蓄熱槽の実測実験装置の構築:大学構内の施設を一部転用して実験装置を構築した。既存施設を一部転用することにより、設置コストを大幅に減らした。循環水の流量は最大で200リットル/minに運転でき、蓄熱槽の実験に適した仕様となっている。また、実験装置に装着されている切替バルブの開閉により、通常の空調機としての運用できる。このことから、提案システムの実装実験もできる環境を構築できた。・簡易蓄熱槽の実測実験装置を用いた予備実験:上記の実験装置を用いて本実験のための予備実験を行った。温水の送水温度を50°Cに設定し蓄熱運転を行ったのちに冷房運転に切り替え後、簡易蓄熱槽からの戻り水温が45°Cになるまで放熱運転を行った。予備実験は正常に実施でき、本実験のための準備は整った。実験装置の構築に予想以上に時間がかかった。実寸大の簡易蓄熱槽を設置してその蓄放熱に関する振る舞いを実測実験により明らかにした。簡易蓄熱槽には蓄熱量の増大や整流効果を狙い、複数枚の板状のPCMを挿入している。このPCMを設置したことによる簡易蓄熱槽の蓄放熱性能及び循環流量を変化させたときの蓄放熱性能への影響を確認した。また、数値解析モデルを構築して、実測実験時の簡易蓄熱槽の振る舞いを再現した。実測実験結果と数値解析結果を比較し、構築した数値解析モデルの精度を確認した。構築したモデルは、簡易蓄熱槽の蓄放熱の振る舞いを精度よく再現でき、蓄放熱量の比較で約5%以内の誤差で再現できることを確認した。さらに、数値解析モデルとシステムシミュレーションツールを連成させて空調システム全体のエネルギーシミュレーションを行った。その結果、本研究で提案している省エネルギー手法の有効性を確認でき、その省エネルギー効果を定量的に示すことができた。上記の研究成果について、平成29年度の日本建築学会大会、空気調和・衛生工学会大会、日本建築学会東海支部学術発表会にて成果発表を行った。また、平成30年度の国内開催の2つの学術大会に2編、国際会議(Asim2018・Honkong)に論文を投稿し、発表予定である。上記の研究成果は、本研究で提案した簡易蓄熱槽を設置して行う省エネルギー手法の有効性を確かめたことと今後の展開に資する数値解析モデルを構築できたことに大きな意義があり、さらに、今後の研究活動において、基盤となる土台を作ることができた点で非常に価値の高いものである。

今後は、本提案の省エネルギー手法について、設計・運用指針を取りまとめる予定である。また、それらをもとに実際システムへ適用を通して実践的な知見を蓄積し、普及拡大に努める。既存ビルの空調エネルギーの省エネ化に向けてこれらの研究活動を広く周知、本提案の普及活動を行っていく予定である。実際の簡易蓄熱槽を構築して実測実験を行い、その蓄放熱性能を評価した。簡易蓄熱槽は、体積1m3となる小型の水槽を用いており、蓄熱量は約20MJ30MJとなることがわかった。また、熱伝導と移流を考慮する数値解析モデルを作成し、実測実験から得られた蓄放熱性能と比較検討を行った。その結果、開発した数値モデルは高い精度で簡易蓄熱槽の熱的挙動を再現できることを確認できた。シミュレーションにより、本提案システムの導入による省エネルギー効果を明らかにできた。提案システムを導入することで、空調システムのエネルギー消費量を約30%低減でき、システムCOPは約70%向上できることが確認できた。当初の計画とおり進めるが、簡易蓄熱槽の実装実験については、海外への適用も視野に入れているので、早めに着手できるように努めたい。実験装置の構築に時間がかかり、半期程度の遅れた発生した。しかし、構築ずみの実験装置を用いることで、実装実験も可能な仕様にできたため、最終年度である平成29年度の課題推進は当初の計画に比べて短期間で可能と見込んでいる。建築環境設備工学シミュレーションによる検討を先行して、実験装置の構築に要する経費の執行を保留した。物品の価格変動により残額が出た。実験装置構築は今年度(H28年度)に本格的に着手するので、今年度の執行予定額と合わせて執行する。次年度の物品購入費に充てる。