hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
呼気ガス濃度適応制御方式人工呼吸器による自律系背景活動制御系の開発

ソレノイドバルブの開放時間の調節により, O_2, CO_2の添加量を加減して呼気ガス濃度と調節するシステムを試作した.本システムは呼気ガスモニター, A/Dコンバーター(DMA), PIO,バルブコントローラー,パーソナルコンピューター(PC9801一VM2),人工呼吸器からなる(呼気ガスモニターを除いたすべての装置を本研究費で購入).制御方式は,離散時間モデル規範型適応制御方式を用い,制御プログラムはBasic言語を用いて作成し,規範モデルの出力,制御入力(バルブの開度),被制御量(呼気ガス濃度)等の変化をCRTにグラフィック表示できるようにし,制御の動向が一目でわかるようにした.ガス添加量が多く呼気ガス濃度と呼気ガス濃度が逆転するような場合にも対応できるよう,目標値の移動の際には直前の周期を用いて常に最終呼気ガス濃度を検出できるようにした.演算プロセッサー,演算ソフトを導入して演算スピードを上げ, 60回/分近い換気回数にまで対応できるようにした.このシステムはチュービングが長いため輸送遅れが大きく,外乱に対しては弱いが,外乱が予想される時,または外乱発生直後に一時的にパラメーターの推定を上めて直前のパラメーターで制御を続行することにより,外乱による制御の乱れを比較的小さくおさめることができた.このシステムは,自律系, "背景活動状態"の一つである呼気ガス濃度を精度良く調節し,今後自律系研究に大いに役だつものと期待される.ソレノイドバルブの開放時間の調節により, O_2, CO_2の添加量を加減して呼気ガス濃度と調節するシステムを試作した.本システムは呼気ガスモニター, A/Dコンバーター(DMA), PIO,バルブコントローラー,パーソナルコンピューター(PC9801一VM2),人工呼吸器からなる(呼気ガスモニターを除いたすべての装置を本研究費で購入).制御方式は,離散時間モデル規範型適応制御方式を用い,制御プログラムはBasic言語を用いて作成し,規範モデルの出力,制御入力(バルブの開度),被制御量(呼気ガス濃度)等の変化をCRTにグラフィック表示できるようにし,制御の動向が一目でわかるようにした.ガス添加量が多く呼気ガス濃度と呼気ガス濃度が逆転するような場合にも対応できるよう,目標値の移動の際には直前の周期を用いて常に最終呼気ガス濃度を検出できるようにした.演算プロセッサー,演算ソフトを導入して演算スピードを上げ, 60回/分近い換気回数にまで対応できるようにした.このシステムはチュービングが長いため輸送遅れが大きく,外乱に対しては弱いが,外乱が予想される時,または外乱発生直後に一時的にパラメーターの推定を上めて直前のパラメーターで制御を続行することにより,外乱による制御の乱れを比較的小さくおさめることができた.このシステムは,自律系, "背景活動状態"の一つである呼気ガス濃度を精度良く調節し,今後自律系研究に大いに役だつものと期待される.1.各種濃度の【CO_2】、【O_2】を含む空気を呼吸させた動物での呼気、血液、髄液中の【CO_2】及びpHの変化を連続的に追跡し、血液中と髄液中では変化の速度及び変化の大きさに差異があることが明らかになった。(人工呼吸器を使用)2.ソレノイドバルブの開放時間の調節により【O_2】、【CO_2】の添加量を加減して呼気ガス濃度を調節するサーボ式人工呼吸器システムを試作した。本システムは呼気ガス分析装置、A/Dコンバーター(DMA)、PIO、バルブコントローラー、パーソナルコンピューター(PC-9801VM2)、人工呼吸器からなる(呼気ガス分析装置を除きすべて本研究費で購入)。制御方法は、離散時間モデル規範型適応制御方式を用いた。生体の安全性及び制御装置の安全性の点から入力(バルブ開放時間)の激しい変動を防ぐ為、制御入力の差に重み(ε)をつけ、また上下眼(飽和)をもうけた。制御プログラムはBasic言語を用いて作成し、規範モデルの出力、制御入力、呼気ガス濃度等の変化をグラフに表示できるようにし、制御の動向が一目でわかるようにした。ネコを用いて呼気ガス【CO_2】濃度の目標値を変化させてこの制御システムの応答を調べたところ、目標値の変化幅が大きい場合には呼気ガス濃度と吸気ガス濃度が逆転し、正しい調節が行われない事が判明した。εを変化させる事によってこれを防ぎうるが、目標値に到達するまでの時間が長くなる。根本的な解決策は、呼気ガス濃度の値として呼気ガス分析装置の出力するピークホールド値を使わず、呼吸相を同定した上で呼気ガス濃度を検出する様にする必要があり、次年度にはこの点を改良する予定である。またチュービングが長いため無駄時間が長く、推定しなければならないパラメーターが増え、演算時間が長くなった(最短で2.5秒)。演算プロセッサーを導入し、Fortranに書き換えて演算時間を短縮し、他の同時処理プログラムを組み込む予定である。
科学リテラシーを向上させる「問いかけ」に関する教師用教材の開発と授業実践

学校現場では,同じ教材を使った観察・実験を行っても,教師の問いかけの違いで生徒たちの思考の深まりや拡がりが大きく変わってくる。教師の問いかけが果たす役割は非常に大きく,生徒たちの思考の深まりや拡がりに影響を与えるものと考えられる。本研究では,現象を科学的に説明し,記述するための科学リテラシーを向上させる問いかけについて調査・検討し,実践的理科授業モデルを構築することを目的とした。その目的を遂行するために,中学校理科教科書の分析や,大学や教育センター等の理科教育関係者へのインタビュー調査を実施し,科学リテラシー改善への示唆にっいて検討を行った。そうした成果を踏まえて,例えば,以下のような教授方略を実践的理科授業モデルの中に取り入れ,実践を試みることにした。教師の問いかけの後,及び生徒の返答後に少なくとも3から5秒の待ち時間をとることで,生徒たちが思考活動を行うための重要な待ち時間を確保することにした。質の高い問いかけの深化,拡充を目的として,生徒の思考過程や,思考の背後にあるものを聞き出すための問いかけを整理することにした。教師と生徒,生徒同士という学びの相互交流を実現させていくことを目的として,はじめに一人で考え(私のアイディア),次にパートナーと協力し(パートナーのアイディア),最終的にクラス全体で共有する(全体で共有)という方略を取り入れることにした。こうして開発された実践的理科授業モデルを基にして,実際に試行授業を実施した。この成果は,研究成果報告書(課題番号25907030)にまとめることができた。今後は,試行授業の分析を詳細に行い,学会で成果発表を行いながら,現場で求められる問いかけの有効性を吟味していきたい。
直下型地震による居住空間の被害と防災計画に関する研究

地震防災対策を策定する上で基本的に重要な研究は、都市空間の構成要素である、地盤、構造物、家具、人間などの地震時の振る舞いの解析と耐震安全度の研究であるが、本研究では上述の基本課題について、まず、住民からの聞き取り調査を踏まえて、直下型地震による人的被害の発生要因を過去の地震災害との関連において明らかにした。また、室内家具の転倒・移動と建物高さとの関連を調べたアンケート調査を基に、被害発生が建物の応答加速度と密接に関係し、応答が350galを越すと半数以上の家具に被害が見られることを示した。今回の地震による人的被害は木造住宅の倒壊に起因しているため、芦屋市・宝塚市の被害データベースを分析することにより、木造建物の倒壊の主因は建設年代、平面形状、構造形式などであり、阪神地域の木造建物と釧路地域の木造建物との耐震安全性に関する比較から地域特性を考慮した評価が重要であることを指摘した。一方、被災地域に建つ鉄筋コンクリート造建物263棟の耐震診断を行い、保有せん断力係数の平均値は耐震基準の1.5倍程度あり、被害は建物の建設年代、壁率の大小に強く依存することを示した。さらに、兵庫県東部の地盤の微動調査から地盤の卓越周期を求め、被害と地域特性の関係を分析、都市の変遷による人口の集中、老齢者の居住地域と建設年代との関係などを明らかにした。兵庫県南部地震に関する以上の分析から都市の防災計画を策定する上での設計システム、品質管理システム、施工検査システムの改善が都市の防災対策に重要であることを指摘した。
がん転移を制御する細胞接着因子を標的にした口腔癌の遺伝子治療の開発に関する研究

インテグリンはαサブユニットとβサブユニットが非共有結合で会合するヘテロ二量体で,細胞膜上に発現し細胞外基質の受容体として細胞接着や遊走を制御していることが知られている.インテグリンαVβ3は細胞外基質蛋白のビトロネクチンやフィブロネクチンの受容体として細胞接着や細胞遊走を制御するほか,基底膜成分に対し強い分解活性を示す活性型マトリックスメタロプロテアーゼ2(MMP-2)をがん細胞の細胞膜上に結合させる因子としても知られている.本研究では,インテグリンαv遺伝子導入によりインテグリンαv蛋白の発現亢進を行い,口腔扁平上皮癌細胞の増殖や浸潤に与える影響について検討した.インテグリンαv高発現細胞は細胞増殖能と細胞膜上の活性化型MMP-2結合能が亢進していた.さらにインテグリンαvを高発現させることにより,扁平上皮癌細胞のI型コラーゲンゲルへの浸潤能が上昇した.このことから,インテグリンαvは扁平上皮癌細胞の増殖と浸潤に重要な役割を担っていることが明らかとなった.一方,αvアンチセンス遺伝子を導入すると扁平上皮癌細胞のインテグリンαVのmRNA及び蛋白の発現が強く抑制され,αvアンチセンス遺伝子導入が扁平上皮癌細胞のインテグリンαv発現抑制に有効な手段であることが確認された.αvアンチセンス遺伝子が導入された扁平上皮癌細胞は,細胞増殖能が低下し,I型コラーゲンゲルへの浸潤が抑制されたことからインテグリンαvを分子標的とした扁平上皮癌の遺伝子治療の可能性が強く示唆された.インテグリンはαサブユニットとβサブユニットが非共有結合で会合するヘテロ二量体で,細胞膜上に発現し細胞外基質の受容体として細胞接着や遊走を制御していることが知られている.インテグリンαVβ3は細胞外基質蛋白のビトロネクチンやフィブロネクチンの受容体として細胞接着や細胞遊走を制御するほか,基底膜成分に対し強い分解活性を示す活性型マトリックスメタロプロテアーゼ2(MMP-2)をがん細胞の細胞膜上に結合させる因子としても知られている.本研究では,インテグリンαv遺伝子導入によりインテグリンαv蛋白の発現亢進を行い,口腔扁平上皮癌細胞の増殖や浸潤に与える影響について検討した.インテグリンαv高発現細胞は細胞増殖能と細胞膜上の活性化型MMP-2結合能が亢進していた.さらにインテグリンαvを高発現させることにより,扁平上皮癌細胞のI型コラーゲンゲルへの浸潤能が上昇した.このことから,インテグリンαvは扁平上皮癌細胞の増殖と浸潤に重要な役割を担っていることが明らかとなった.一方,αvアンチセンス遺伝子を導入すると扁平上皮癌細胞のインテグリンαVのmRNA及び蛋白の発現が強く抑制され,αvアンチセンス遺伝子導入が扁平上皮癌細胞のインテグリンαv発現抑制に有効な手段であることが確認された.αvアンチセンス遺伝子が導入された扁平上皮癌細胞は,細胞増殖能が低下し,I型コラーゲンゲルへの浸潤が抑制されたことからインテグリンαvを分子標的とした扁平上皮癌の遺伝子治療の可能性が強く示唆された.インテグリンはαサブユニットとβサブユニットが非共有結合で会合するヘテロ二量体で,細胞膜上に発現し細胞外基質の受容体として細胞接着や遊走を制御していることが知られている.インテグリンαvβ3は細胞外基質蛋白のビトロネクチンやフィブロネクチンの受容体として細胞接着や細胞遊走を制御するほか,基底膜成分に対し強い分解活性を示す活性型マトリックスメタロプロテアーゼ2(MMP-2)をがん細胞の細胞膜上に結合させる因子としても知られている.本研究では,インテグリンαv遺伝子導入によりインテグリンαv蛋白の発現亢進を行い,口腔扁平上皮癌細胞の増殖や浸潤に与える影響について検討した.さらにアンチセンス遺伝子導入によるインテグリンαvの発現抑制が扁平上皮癌細胞の増殖に与える影響についても解析した.インテグリンαv遺伝子導入により扁平上皮癌細胞は増殖能とMMP-2結合能が亢進したことから,インテグリンαvは扁平上皮癌細胞の増殖と細胞膜上でのMMP-2活性を調節し浸潤増殖を制御していると考えられた.さらにアンチセンス遺伝子導入によるインテグリンαvの発現抑制が扁平上皮癌細胞の増殖及び浸潤能を低下させたことから,インテグリンαvを分子標的とした扁平上皮癌の遺伝子治療の可能牲が強く示唆された.インテグリンはαサブユニットとβサブユニットか非共有結合で会合するヘテロ二量体で,細胞膜上に発現し細胞外基質の受容体として細胞接着や遊走を制御していることが知られている.インテグリンαVβ3は細胞外基質蛋白のビトロネクチンやフィブロネクチンの受容体として細胞接着や細胞遊走を制御するほか,基底膜成分に対し強い分解活性を示す活性型マトリックスメタロプロテアーゼ2(MMP-2)をがん細胞の細胞膜上に結合させる因子としても知られている.本研究では,インテグリンαv遺伝子導入によりインテグリンαv蛋白の発現亢進を行い,口腔扁平上皮癌細胞の増殖や浸潤に与える影響について検討した.扁平上皮癌細胞ではインテグリンαvはβ8と二量体を形成し,I型コラーゲンに対する細胞接着を制御し,細胞増殖のシグナル伝達に関与していることが明らかとなった.このことはI型コラーゲンによって誘導されるαv高発現細胞の細胞増殖とMAPキナーゼであるERKのリン酸化が,インテグリンβ8アンチセンスオリゴによって抑制されることから確認された.

さらにαv遺伝子導入細胞は細胞膜上のMMP-2結合能が亢進しするとともに,I型コラーゲンゲルへの浸潤能が亢進していた.一方,αvアンチセンス遺伝子尊入は扁平上皮癌細胞のインテグリンαV蛋白の発現を抑制し,扁平上皮癌細胞のin vitro及びin vivoの増殖及び浸潤能を低下させたことから,インテグリンαvを分子標的とした扁平上皮癌の遺伝子治療の可能性が強く示唆された.
顎変形症患者の外科的矯正治療前後の舌骨の位置変化について

この研究の目的は外科的矯正治療患者の術前後の舌骨の位置変化を調べ、舌の機能の順応性を把握し、術後の長期観察例の頭部X線規格写真を用い下顎骨と舌骨の位置変化との関連性を明らかにしようとするものである。まず、頭位の変化による舌骨の位置変化について検討した。研究対象として成人の正常咬合者3名を用いた。研究資料は、咬頭嵌合位で撮影された側面セファログラムである。撮影時の頭位の設定はセファロスタットに設置された分度器を用いて行い、フランクフルト平面が水平の時の頭位を0度とし、+10、+5、0、-5、-10度に頭位を変化させた。計測の結果、セラ(S)と舌骨体部の最下点(H)の距離SHおよび第三頚稚の最下前縁点(C3)とHの距離C3Hが頭位の変化を影響を最も受けにくかった。そこで頭位の変化による舌骨の位置を補正するためにSHとC3Hを計測して用いることにした。次にこの補正法を用いて骨格性開咬患者の外科的治療前後の舌骨の位置変化について検討した。研究対象は、当科にて外科的矯正治療を行った骨格性開咬患者のうち、特に手術後に舌機能によって後戻りを生じたと考えられる2名を用いた。研究資料は、外科手術前、術直後および6か月後に撮影された側面セファログラムのトレースの重ね合わせである。術前のX線写真で計測されたSHとC3Hを使用し、術直後および6か月後のX線写真の舌骨の位置を補正し、そこからの変化を治療による舌骨の位置変化とした。その結果、外科手術による下顎の時計回りの回転とともに上方に移動した舌骨は、下顎骨の後戻りに伴い前下方へ移動していることが明らかになった。
次世代品質・信頼性情報システムの研究と開発

本研究は品質管理学・信頼性工学と高度情報通信技術の知を融合した次世代品質信頼性情報システムQRIS(Quality and Reliability Information System)に基づく高品質・高信頼性モノづくりの標準プロセスを創生することにより、1顧客への個別対応リスクコミュニケーションの精度向上を通じた信頼と安全の獲得、2ハザードー故障モードートップ事象モードー影響への着目による品質・信頼性トラブルの未然防止体系の確立、3信頼性工学の情報化時代に即した刷新、を目的とする。本研究は、次世代品質信頼性情報システムQRIS(Quality and Reliability Information System)の品質信頼性統合データベースIRSDB(Integrated Quality and Reliability DB)に蓄積されている状態監視データから、一定期間の条件を満たすデータを抽出し、データ同化技術を用いてQRISを開発し、製品一台一台ごとの最適点検・交換時点を各ユーザへ提供する理想的リスクコミュニケーションを図る。情報通信システムを個々の製品に既に実装している企業A社と「高品質・高信頼性モノづくり研究WG」を設置し、製品情報DBならびにIRSDBの分析を可能とする研究契約を締結し、信頼性・安全性研究センター設立の準備を行った。また、QRISの基盤となる下記の7分野に関し、研究代表者、共同研究者、連携研究者が、それぞれの専門の視点より検討を行った:1.統計数理科学分野、2.品質管理学分野、3.信頼性工学分野、4.情報科学分野、5.状態監視データモデリング工学分野、6.発見科学分野、7.安全科学分野。具体的な成果は、交換可能な消耗部品に着目し、消費し切る(故障に該当)前に、交換時点を種々のモニタリング値より予測するためのデータ同化の理論的検討である。消耗部品の交換時点はユーザの使われ方、過去の履歴、環境等が大きく影響する。データ同化技術を用いて、製品一台一台の観測値ならびに関連した観測値に同化して、製品一台一台ごとの予測モデルを更新・修正し、予測精度向上を為し得た。特に、予測モデルが直近の観測値により同化された場合、直近の影響を受けるため、ユーザの使われ方が単調減少または単調増大に近い場合は、ベイズの定理と最尤推定量または分散最小化推定量を求めることで予測モデルを精度良く更新・修正を行うことができた。23年度に開設した"次世代品質信頼性情報システム融合研究ステーション"を活用し、リアルタイム状態監視保全科学分野、発見科学分野、品質管理学分野、安全科学分野、信頼性工学分野、情報科学分野、データ同化・統計数理科学分野の7分野の融合研究体制の下、下記の4項目を中心に研究を行った。1)信頼性・安全性の確保と未然防止へのアプローチ予測に基づく未然防止に関し、研究を進め、トラブル予測への方法として、機能的なアプローチと演繹的なアプローチに分類し、両者の統合による予測方法を検討した。2)データ同化技術を活用したQRISの理論開発A社との研究を推し進め、初年度に行った消耗部品への交換時点に関し、データ同化技術を用いて、過去のデータから製品個別に逐次予測更新を行う手法を提案した。さらに、線形回帰による方法を確立し、それらの比較検討を行った。また、昨年度より開始した劣化量を特性値とするモニタリングに基づく検討を行った。本年度は特に(1)データ同化などを用いる前段階として必要となる劣化量予測モデルの作成、および最適交換時点を予測するまでの手順(2)状態監視システムとそのデータを用いた製品寿命予測の方法、(3)市場から実データをサンプリングする際の問題(数と時間の壁)への解決方法の検討を行った。3)組織的活動の充実リアルタイム状態監視保全の7分野を融合した研究体制を構築するために、"次世代品質信頼性情報システム融合研究ステーション"を電気通信大学内に設置した。ステーション長は鈴木和幸である。このステーションのメンバーを中心として、これまでの研究経過をIS(情報システム学研究科)シンポジウムにて発表し、討論を行った。“次世代品質信頼性情報システム融合研究ステーション"並びに三社の企業の協力の下、リアルタイム状態監視保全科学分野、発見科学分野、品質管理学分野、安全科学分野、信頼性工学分野、情報科学分野、データ同化・統計数理科学分野、の7分野の融合研究体制の下、下記の項目を中心に研究を進めた。1オンラインモニタリングより獲得される使用・環境条件を初めとする共変量を“故障モード"と“トップ事象モード"に着目し、分析・検討を行った。2温度変化と汚染による抵抗値変化に起因する故障メカニズムと寿命との関連のモデル化と分析を行い、最適設計への情報抽出を行った。3企業三社の協力の下、次世代品質・信頼性情報システム(QRIS)による故障時点予測への決定木分析とワイブル回帰モデルによるアプローチ方法を検討した。4社会インフラへのオンラインモニタリングの適用にあたり、現状調査を行った。5日本医療機能評価機構による医療事故データベースをオンラインモニタリングへの情報と対応させ、ヒューマンエラーの分析とマネジメントへのPDCAの必要性を検討した。

23年度に開設した“次世代品質信頼性情報システム融合研究ステーション"を活用し、リアルタイム状態監視保全科学分野、発見科学分野、品質管理学分野、安全科学分野、信頼性工学分野、情報科学分野、データ同化・統計数理科学分野、の7分野の融合研究体制の下、下記の4項目を中心に行った。1A社との定期的検討会の開催に基づく、次世代品質・信頼性情報システム(QRIS)を用いた故障時点予測への理論構築223年度検討の劣化量を特性値とする信頼性モニタリングによる分析理論体系のさらなる検討3信頼性試験への過去の知見・データベース、特に市場実績・故障メカニズムならびにこれらのCAEとのリンゲージによる信頼性試験精度向上への検討4故障モード・エラーモードの概念にさらにトップ事象モード(重大事故に至らしめる事象をできるだけ多くのシステム・製品に適用しうるように汎用化したもの)の概念を導出し、予測に基づく未然防止への有効性をNITE(製品評価技術基盤機構)のデータベースに基づき検討以上の項目を中心とした本研究の促進へ向けて、国際会議や国内の研究発表会に積極的に参加し、現場と専門家の方々と意見交換をし、研究方向・内容へのbrush upを図った。“次世代品質信頼性情報システム融合研究ステーション"並びに三社の企業の協力の下、リアルタイム状態監視保全科学分野、発見科学分野、品質管理学分野、安全科学分野、信頼性工学分野、情報科学分野、データ同化・統計数理科学分野、の7分野の融合研究体制の下、下記の項目を中心に研究を進めた。1オンラインモニタリングより獲得される使用・環境条件をはじめとする共変量に基づく個別リスクコミュニケーションの精度向上を目指し、ワイブル回帰モデルの概念を活用し、本モデルに基づく決定木の開発による精度向上を図った。2ノイズが含まれるモニタリング情報の活用法に関し、検討を進め、個別リスクコミュニケーション適用へのステップを提案した。3リチウムイオン二次電池を例に取り、“ハザード"-“故障モード"-“トップ事象モード"-“影響"の4本柱に着目し、オンラインモニタリングの適用可能性を検討した。4ヒューマンエラー行動ならびにそのインシデント行動の分析に基づく,エラープルーフ・フェイルセーフ設計に向けてのトップ事象モードの抽出に関し検討を行った。5これまでの成果をまとめた。26年度が最終年度であるため、記入しない。信頼性工学26年度が最終年度であるため、記入しない。7分野間の討議に不十分なところがある。今後はこれを克服すべく、本年度に設置した"次世代品質信頼性情報システム融合研究ステーション"の活用をはかりたい。A社に加え、B社とC社が新たに本研究に加わり、理論知と現場知をシステム的アプローチにより統合することに着目し、研究を行うことが出来た。25年度に予定していた劣化量を特性値とする信頼性モニタリングによる分析理論体系の検討が不十分であった。
ITERのプラズマ対向壁材としてのタングステンの可能性に関する研究

本年度から建設が開始され,10年後に実験が開始されるITERのダイバータ板材として炭素とタングステンとの併用が検討されています.しかしながら,この併用により混成層を引起こし,プラズマ対向壁材としての十分な機能が果たしえるのか,問題視されています.そこで本研究は,付着した炭素不純物により,どのようにタングステンの対向壁材としての表面物性や機能が変化するのか,また,その背後にある要因を明らかにしました.特に,炭素不純物密度の違いによる炭素不純物の熱的振舞い(偏析,化学スパッタリング,拡散)について,次のような知見を得るに至りました.(1)水素プラズマ中に含まれる炭素不純物密度が低い場合(0.1%以下),タングステン表面から数十nmの深さにタングステンカーバイト(WC)が形成されます(表面上はタングステン).これは,水素イオンと炭素不純物の相乗効果から齎される付着炭素の物理的振舞いであるリコイル・インプランテーション(recoil implantation)によるものであり,熱的振舞いにより説明する事が出来ません.(2)炭素不純物密度が高い場合(0.8%以上)では,タングステン表面上に炭素とWCの混成層が形成され,表面から深くなると炭素がなくなりWCのみが形成されます.これは,化学スパッタリングによる若干の表面上の炭素の減少があるものの,ほとんど付着炭素の偏析効果により説明することができます.また,通常の材料温度領域においては,拡散効果は寄与しないことがわかりました.(3)タングステンの特徴をより理解するために,第一壁の対向壁材として期待されているステンレス鋼(F82H)の結果と比較を行いますと,F82Hでは炭化物が形成されなく,不純物炭素の化学スパッタリングと拡散効果が支配的になることがわかります.この結果は,タングステンとは対照的であるので,タングステンに対して両効果が現れない理由として,WCの形成が大きく寄与していることを意味しています.本年度,建設サイトがフランス・カダラッシュに決まったITERのダイバータ板材として,炭素材とタングステン材との併用が有望視されています.しかしながら,この併用は両材料間の混成を引き起こし,プラズマ対向壁材としての十分な機能を果たし得るのか疑問視されています.そこで,本研究は,付着した炭素不純物により,周辺プラズマに照射されたタングステン材の損耗特性がどのように変化するのか,また,その背後にある要因を明らかにしました.特に,化学スパッタリング,偏析,拡散といった表面に付着した炭素不純物の熱的な振舞いに注目しました.其々の効果(化学スパッタリング,偏析,拡散)の寄与を纏めますと,次のような知見を得るに至りました.1.付着炭素不純物の化学スパッタリング(水素によるメタン放出)の寄与がありますと,タングステン材の損耗が激しく生じ,実験結果を再現することができません.このことは,タングステンカーバイト(WC)の形成に端をなし,化学スパッタリングが十分に抑制されていることを意味しています.2.付着炭素不純物の偏析(up-hill diffusion)の寄与がありますと,プラズマ温度・密度が高い所の損耗が抑制され,プラズマ温度・密度が低い所の付着が強められます.しかしながら,劇的な変化を伴わないので,偏析の寄与も小さいことが理解できます.このことは,実験結果とも矛眉しません.3.付着炭素不純物の拡散の寄与がありますと,タングステン材の損耗特性は劇的な変化を示します.つまり,拡散の寄与により,ターゲット温度が上昇するにつれて,損耗から付着へ移り変わる臨界炭素不純物密度が低くなります.これは,拡散により炭素不純物(WC混成層)が奥深くまで著しく侵入するためです.このWC混成層の成長は,実験的に観測されたWC混成層の厚さとも一致します.本年度から建設が開始され,10年後に実験が開始されるITERのダイバータ板材として炭素とタングステンとの併用が検討されています.しかしながら,この併用により混成層を引起こし,プラズマ対向壁材としての十分な機能が果たしえるのか,問題視されています.そこで本研究は,付着した炭素不純物により,どのようにタングステンの対向壁材としての表面物性や機能が変化するのか,また,その背後にある要因を明らかにしました.特に,炭素不純物密度の違いによる炭素不純物の熱的振舞い(偏析,化学スパッタリング,拡散)について,次のような知見を得るに至りました.(1)水素プラズマ中に含まれる炭素不純物密度が低い場合(0.1%以下),タングステン表面から数十nmの深さにタングステンカーバイト(WC)が形成されます(表面上はタングステン).これは,水素イオンと炭素不純物の相乗効果から齎される付着炭素の物理的振舞いであるリコイル・インプランテーション(recoil implantation)によるものであり,熱的振舞いにより説明する事が出来ません.(2)炭素不純物密度が高い場合(0.8%以上)では,タングステン表面上に炭素とWCの混成層が形成され,表面から深くなると炭素がなくなりWCのみが形成されます.これは,化学スパッタリングによる若干の表面上の炭素の減少があるものの,ほとんど付着炭素の偏析効果により説明することができます.また,通常の材料温度領域においては,拡散効果は寄与しないことがわかりました.

(3)タングステンの特徴をより理解するために,第一壁の対向壁材として期待されているステンレス鋼(F82H)の結果と比較を行いますと,F82Hでは炭化物が形成されなく,不純物炭素の化学スパッタリングと拡散効果が支配的になることがわかります.この結果は,タングステンとは対照的であるので,タングステンに対して両効果が現れない理由として,WCの形成が大きく寄与していることを意味しています.
病原細菌における新規活性イオウ分子産生系の発見と病原性発現機構の解明

本研究では、我々が最近発見した細菌の新規活性イオウ分子産生酵素(CARS)の機能に焦点をあて、細菌が産生する活性イオウ分子のオートファジー抑制作用と細胞内殺菌回避における役割を明らかにし病原性発現との関連を解明することを目的としている。本年度は、細菌の活性イオウ分子産生メカニズムの解析と活性イオウ分子によるオートファジー制御の解析を行った。大腸菌のシステインtRNA合成酵素(EcCARS)について質量分析(LC-MS/MS)を用いたポリスルフィド定量システムにより解析した結果、真核生物のCARSと同様に、システインを基質としてシステインパースルフィドを生成することが分かった。また、我々が既に作製しているネズミチフス菌(Salmonella Typhimurium)の主要な硫化水素(H2S)産生酵素であるチオ硫酸還元酵素(Phs)および亜硫酸還元酵素(Asr)の欠損株の活性イオウ分子の産生レベルを解析した結果、野生株と比べて各欠損株において、システインパースルフィド、グルタチオンパースルフィドをはじめとする各種活性イオウ分子産生量の有意な減少を認めた。さらに、マウスマクロファージ様RAW264.7細胞にネズミチフス菌の野生株および活性パースルフィド生成変異株を感染させ、オートファジー誘導と細胞内増殖を解析した結果、細菌由来の活性イオウ分子がオートファジーを抑制することが分かった。これらの結果から、ネズミチフス菌が産生するシステインパースルフィドなどの活性イオウ分子は、感染マクロファージ内におけるオートファジー誘導制御に重要な役割を果たしていることが示唆された。当初計画で予定していた細菌の活性イオウ分子産生メカニズムの解析および活性イオウ分子種のオートファジー制御の解析について、ほぼ計画どおり実験を実施することができ、細菌由来の活性イオウ分子による介したオートファジー誘導制御の研究成果が得られた。研究遂行上の問題はなく、当初の研究計画は変更なく研究を推進していく予定である。また、細菌の新規活性イオウ分子産生系の生理機能解析において当初計画よりも大きな成果が得られるものと考えている。(理由)実験を効率よく行うことにより、予定よりも少ない経費で当初研究計画を実施し研究成果を挙げることができたため。(使用計画)活性イオウ分子によるオートファジー制御機構の詳細な解析、特に新規活性イオウ分子産生系の役割についての解析等、本研究の目的達成のためのさらに詳細な解析を行うために使用する。
中世鎌倉地域における寺院什物帳（文物台帳）と請来遺品（唐物）の基礎的研究

本研究は、日本の中世社会(12世紀半ばから16世紀を措定)に受容された大陸からの請来品、いわゆる「唐物」が、実際にはどのような文物であり、どのような意識を持って受けとめられていたかを明らかにする比較史(資)料論であり、東アジア的視点に立つ文化交流史として研究を行った。具体的には、中世前期に宋元の文物が移入された鎌倉地域を対象とし、文物台帳としての什物帳を残している寺院史料に検討を加えることにより、当該期における「唐物」の位置づけを明らかにし、同時に種々の請来遺品との比較検討によって具体像を明らかにする基礎的研究として結実した。本研究では、研究期間として設定した3ヶ年のうちに、以下の目標を明らかにしようとした(交付申請書の「研究の目的」)。1.中世前期(12世紀半ばから14世紀)に受容された宋元文物を史料的に把握する。2.特に政権がおかれた鎌倉地域でどのように記録されてきたかを明らかにする。3.伝世文物、出土遺物の両面から輸入された文物の実体を把握する。4.諸史料に現れる「唐物」と実体との比較検討をおこなう。その方法と具体的なテーマについては、鎌倉地域に関係して残された寺院什物帳(文物台帳)にみられる請来遺品の完全把握と史料論的検討、大陸から請来された伝世文物、出土遺物の実体把握、およびその比較検討を行うこととしたが、具体的な実施方法は、1.寺院史料の調査研究、2.美術・工芸・考古分野の遺品研究、3.美術・工芸・考古分野の遺品研究(データ集積)、からなっており、方法は、実査、撮影、調書作成が主体となる。基礎研究であるため、平成25年度の研究実績も初年度(平成24年度)と大きな変更はないが、1,2については金沢北条氏を介して鎌倉と関係を持つ金沢称名寺(真言律宗)の史料(「金沢文庫文書」)を中心として、史料的な精査を文字史料で行い、同寺に伝来する文物、および県外に所在する史料、文物との比較研究を行った。この調査に付随して、平成25年度に所属機関である神奈川県立歴史博物館において「こもんじょざんまいー鎌倉ゆかりの中世文書ー」と題する特別展を開催し、金沢文庫保管称名寺所蔵文書を多数(約50点)展示した(総数270点)。この展示においては称名寺と唐物、茶などの嗜好品の受容をわかりやすく一般に向けて示しており、成果報告として写真図録を作成している。また、3のデータ集積については、平成24年度実施の遺物調査、展示のデータ化作業(赤星コレクション、八幡コレクション等)を継続して行ないデータの蓄積に努めた。本研究は、日本の中世社会(12世紀半ばから16世紀を措定)に受容された大陸からの請来品、いわゆる「唐物」が、実際にはどのような文物であり、どのような意識を持って受けとめられていたかを明らかにする比較史(資)料論であり、東アジア的視点に立つ文化交流史である。具体的には、中世前期に宋元の文物が移入された鎌倉地域を対象とし、文物台帳としての什物帳を残している寺院史料に検討を加えることにより、当該期における「唐物」の位置づけを明らかにし、同時に種々の請来遺品との比較検討によって具体像を明らかにする基礎的研究である。3ヶ年で達成すべく設定した4点の目標は、1.中世前期(12世紀半ばから14世紀)に受容された宋元文物を史料的に把握する、2.特に政権がおかれた鎌倉地域でどのように記録されてきたかを明らかにする、3.伝世文物、出土遺物の両面から輸入された文物の実体を把握する、4.諸史料に現れる「唐物」と実体との比較検討をおこなう、であるが、平成24年度は準備の都合もあり、1と3について重点的に研究を進めた。具体的には、考古分野の遺品研究であり、実査、撮影、調書作成を重点的に行ない、下記の成果物を得た。著作として1.五味文彦、古川元也ほか共編著『世界遺産登録推進三館連携特別展武家の古都・鎌倉』(神奈川県立歴史博物館、pp.1-304、10月)、2.「日蓮聖人真蹟遺文の紙背文書」(『日蓮聖人と法華の至宝第二巻日蓮聖人の真蹟遺文』所収論文、査読無、同朋舎メディアプラン、7月)、口頭報告として1.「中世都市研究としての天文法華の乱」(興風談所研究会、2012年6月5日、岡山興風談所)、2.「仏日庵公物目録と記録される唐物」(貿易陶磁研究会、2012年9月29-30日、青山学院大学)を得た。また、唐物研究の最前線の研究成果として、著作1の本体である「再発見!鎌倉の中世」

展を実施した。本研究は、日本の中世社会(12世紀半ばから16世紀を措定)に受容された大陸からの請来品、いわゆる「唐物」が、実際にはどのような文物であり、どのような意識を持って受けとめられていたかを明らかにする比較史(資)料論であり、東アジア的視点に立つ文化交流史として研究を行った。具体的には、中世前期に宋元の文物が移入された鎌倉地域を対象とし、文物台帳としての什物帳を残している寺院史料に検討を加えることにより、当該期における「唐物」の位置づけを明らかにし、同時に種々の請来遺品との比較検討によって具体像を明らかにする基礎的研究として行った。研究の全体像は、鎌倉地域に関係して残された寺院什物帳(文物台帳)にみられる請来遺品の完全把握と史料論的検討、大陸から請来された伝世文物、出土遺物の実体把握、およびその比較検討を三ヶ年で行った。最終年度は、これまで継続して行ってきた予備調査をもとに、鎌倉市中央図書館近代史資料収集・特殊形態資料室のご配慮を得て、同室架蔵の『鎌倉市史』編纂関係資料である写真帳を利用させていただき、什物帳の内容精査を行った。特に禅宗以外の市内寺社史料の調査と所見の作成にあたった。また、最終年度であるため、研究報告書の作成と研究成果を還元するための展示活動(公開)に向けた準備を行っている。什物帳と「唐物」の研究であるため、報告書には多色刷図版を加え、あわせて開発が進行する以前の鎌倉を詳細に知ることのできる、3000分の1鎌倉市都市計画図を編集の上、資料編に加えた。なお、研究代表者は科学研究費補助金・基盤研究(B)(平成2325年度・大正大学)「高野山宿坊史料の悉皆調査に基づく高野山子院と地方大名家との師檀関係の研究」に研究分担者として参加していたため、寺院什物帳の分析と寺院伝世文物の関係を追求するという点では、研究の成果が相乗的に得られた。日本中世史研究計画として設定した以下の3点の研究視角のうち、1.寺院史料の調査研究、2.美術・工芸・考古分野の遺品研究、3.美術・工芸・考古分野の遺品研究(データ集積)、以上のいずれについても、所属機関における展示「再発見!中世の鎌倉」(平成24年度)、「こもんじょざんまいー鎌倉ゆかりの中世文書ー」(平成25年度)実施の関係から、計画的に付随して調査等を行うことができた。また、適切なエフォートを割くことが出来たこともあり、時間的にも特に問題は発生しなかった。展示と調査の過程では、県埋蔵文化財課、横浜市教育委員会、鎌倉市教育委員会などの協力を得ることが出来ているので、計画遂行に特段の問題は発生せず、順調に研究が推移した。なお、平成24年度の、出土遺物に係わる事後調査については、若干の遅れが発生したが、平成25年度内にその遅滞は吸収することが出来ている。研究実績の概要でも記述したとおり、当初達成目標として設定した4点、1.中世前期(12世紀半ばから14世紀)に受容された宋元文物を史料的に把握する、2.特に政権がおかれた鎌倉地域でどのように記録されてきたかを明らかにする、3.伝世文物、出土遺物の両面から輸入された文物の実体を把握する、4.諸史料に現れる「唐物」と実体との比較検討をおこなう、のうち、平成24年度は1と3について重点的に研究を進めた。しかし、平成24年度の成果還元事業として、唐物研究の最前線の研究成果を明らかにする展示を実施し、資料集として、五味文彦、古川元也、西岡芳文ほか共編著『世界遺産登録推進三館連携特別展武家の古都・鎌倉』(神奈川県立歴史博物館、pp.1-304、10月)を制作したため、研究の進行全体に十分にエフォートを果たすことが出来ず、計画全体の進行としてはやや遅れてしまっている。基礎研究であるため、平成26年度の研究計画も初年度、二年度(平成24,25年度)と大きな変更はないが、平成26年度は最終年度であるため、報告書の刊行を予定している。
赤外線表面波光および導波光による半導体エピタクシャル膜の評価

プレ-ナ-素子の発展に伴い表面は半導体ウエハ-で最も大切な部位となった。エピタクシャル成長はこの目的に適った理想的な単結晶表面を得る技術であり、イオン注入は所用の電気的特性をもった表面を出現させるための非常に大切な技術である。したがって非接触でウエハ-表面を評価する手法を確立することは、時代の急務であろう。小川は電気的特性が異なる境界面に沿って伝搬する電磁波を利用したsurface-wave radarにヒントを得て、これと類似な手法によるエピ膜の評価法を考家した。すなわち、擬似表面波光およびウェハ-またはエビ膜を導波路として伝搬する光の散乱による評価法の開発である。これにより、表面近傍にある欠陥が明瞭に観察できることが確認された。この表面波光の発生条件よりも極僅かに小さな入射角で光を入射すると、半導体の屈折率は3.5程度と非常に大きいため、ウエハ-の上面と下面との間に繰返し反射が起り等厚干渉縞が観察された。これからエピ膜の厚さの一様性などが精度よく検出できた。このような表面で生ずる光散乱を研究している途中で、イオン注入で生じた放射損傷がレ-リ-散乱中心として働くことを見つけた。この現象は透過光でみつけられたが、最近反射光でも観察できることを確認した。イオン注入法は半導体表面を改変する手法として不可欠の技術となっている。ここで開発した散乱光強度による注入量の計測は、注入量を電流で監視する現行技術と独立に、また、併用することによって、イオンビ-ムの走査の“むら"による注入量の“むら"の検出などに有効である。この反射型散乱法では、透過法では不可能であった高濃度キャリヤ-のウエハ-、裏面をサンドブラストしたエウハ-の注入層の評価が可能となり、今後、非常に重要な手法の一つとなろう。誘電率が異なる境界面に沿って電磁波が伝搬することはsurface-wave radarなどに利用されている。筆者は、この現象をエピ膜の評価に利用するための光学系を組立てて散乱光による画像を作ったところ表面近傍にある欠陥を明瞭に観察できることを確認した(Japan.J.Appl.Phys.26(1987)L1638L1641)。この表面波発生条件よりも僅かに小さい入射角では、半導体の屈折率は3.5と非常に大きいため、ウエハーを導波路として伝搬する波が発生する。この波はウエハーの上面と下面との間の繰返し反射であるため、これらの波の干渉として等厚干渉縞が観察された。これからエピタクシャル膜の形状が光の波長の半分の精度で検出できる。この方法の完成と、この方法による半導体表面の欠陥がテバイスに及ぼす関係を明確するため、再現性をよく表面波を伝搬させることを当面の目的として装置を組み立てつつある。このため、赤外線領域の1.15μで発振するHe-Neレーザーを購入した。表面波の発生を確実とするための、鏡の微調整装置については平成元年度に慎重に検討する予定である。イオン注入機でGaAsウエハー表面にSiとAsを200Kev10^<13>/cm^2程度に打ち込んだ試料については、明視野法で観察でき、かつ、ドーズ量の半定量的測定が可能となることを確認したが、暗視野による欠陥観察の有用性を考え、この目的の為に明・暗視野両用の赤外線顕微鏡を購入した。

このようにして、明・暗視野による観察法を組み合わせてイオン注入層の評価のみならず、表面処理により生ずる欠陥、キャリヤー分布の変化、エピタクシャル膜内の欠陥観察のみならず基盤とエピタクシャル膜との境界についての研究を行うべく準備しつつある。プレ-タ-素子の発展に伴い表面は半導体ウエハ-で最も大切な部分となった。エピタクシャル成長はこの目的に適った理想的な単結晶表面を得る技術であり、イオン注入は所用の電気的特性をもった表面を出現させるための非常に大切な技術である。したがって非接触でウエハ-表面を評価する手法を確立することは、時代の急務であろう。小川は電気的特性が異なる境界面に沿って伝搬する電磁波を利用したsurface-wave radarにヒントを得て、これと類似な手法によるエピ膜の評価法を考案した。すなわち、擬似表面波光およびウエハ-またはエピ膜を導波路として伝搬する光の散乱による評価法の開発である。これにより、表面近傍にある欠陥が明瞭に観察できることが確認された。この表面波光の発生条件よりも極僅かに小さな入射角で光を入射すると、半導体の屈折率は3.5程度と非常に大きいため、ウエハ-の上面と下面との間に繰返し反射が起り等厚干渉縞が観察された。これからエピ膜の厚さの一様性などが精度よく検出できた。このような表面で生ずる光散乱を研究している途中で、イオン注入で生じた放射損傷がレ-リ-散乱中心として働くことを見つけた。この現象は透過光で見つけられたが、最近反射光でも観察できることを確認した。イオン注入法は半導体表面を改変する手法として不可欠の技術となっている。ここで開発した散乱光強度による注入量の計測は、注入量を電流で監視する現行技術と独立に、または、併用することによって、イオンビ-ムの走査の“むら"による注入量の“むら"の検出などに有効である。この反射型散乱法では、透過法では不可能であった高濃度キャリヤ-のウエハ-、裏面をサンドブラストしたウエハ-の注入層の評価が可能となり、今後、非常に重要な手法の一つとなろう。
ヒト薬物トランスポートソームの発現プロファイル構築に基づく薬物動態学的意義の解明

我々はこれまで、薬物動態に重要な役割を果たす膜輸送体(トランスポータ)に焦点をあて、ヒトにおける薬物トランスポータの発現プロファイルや遺伝子多型と薬物動態との相関について検討を進めてきた。しかし、その発現変動や遺伝子多型では説明できない薬物体内動態の個体差が依然認められることなどから、何らかの制御因子も考慮に入れる必要があるものと考えられた。そこで、ヒト組織における薬物トランスポートソーム構成因子の重要性を明らかにする必要性から本研究を遂行した。昨年度、我々は側底膜有機カチオントランスポータOCT2の発現・機能変動について報告した。本年度は引き続き、腎近位尿細管においてカチオン性薬物の排泄に関わるプロトン有機カチオンアンチポータ(MATE1およびMATE2-K)について研究を進めた。ノックアウトマウスを用いた検討において、カチオン性薬物メトホルミンの尿中排泄速度が顕著に低下すること、この低下がメトホルミンの尿細管分泌の低下に起因することが明らかとなり、MATEがカチオン性薬物の尿細管分泌に主要な役割を果たすことが明らかとなった。また近位尿細管における局在について検討したところ、MATE1及びMATE2-Kともに近位尿細管刷子縁膜に発現すること、さらに側底膜OCT2も同じ上皮細胞の側底膜に発現することが明らかとなった。また、MATEの構造解析をおこなったところ、C末端のアミノ酸残基が膜局在に関与する可能性が示唆され、MATEの膜局在には何らかのタンパク質との相互作用が必要であると考えられた。本研究によって、MATEが薬物腎排泄に重要な役割を果たすこと、またその膜局在にタンパク間相互作用が関与する可能性があることが示唆された。我々はこれまで、ヒト臨床検体における薬物トランスポータの発現プロファイルや遺伝子多型と薬物動態との相関について検討を進めてきた。しかし、その発現変動や遺伝子多型では説明できない薬物体内動態の個体差が依然認められるととなどから、何らかの制御因子も考慮に入れる必要があるものと考えられた。そこで本研究では、ヒト組織における発現および遺伝子解析の対象を薬物トランスポータのみならずそのトランスポートソーム構成因子に拡大し、検討を行うこととした。また、薬物・トランスポータに関してもこれまでの腎臓、消化管における検討に加え、肝臓における発現プロラァイル構築を行った。さらに、薬物トランスポータ遺伝子のプロモーター領域における遺伝子多型(rSNP)と薬物トランスポータ発現量との関連について解析を行った。その結果、腎臓の有機力,チオントランスポータOCT2のプロモーター活性が低下するrSNPを見いだし、この多型を有するヒトではOCT2の発現が低下する傾向が認めちれた。また、OCT2の腎特異的な発現が、DNAのメチル化によって制御されていることを明らかにした。現在、腎臓における既知のトランスポートソーム構成因子の発現プロファイル構築を進めて,いるところである。今後薬物トランスポータ発現量との相関解析や、トランスポートソーム構成因子の遺伝子多型解析を並行して進めることで、薬物トランスポートソームの分子機構を解明し、その薬物動態学的意義を明確にしたいと考えている。
環境負荷軽減化を目的とした独立住宅の研究-住宅の形状生成法と工法および建材選択モデルへ知識技術を適用した設計方法-

建築の企画段階から設計段階における住宅のライフサイクルを通して環境負荷の低減を目指した住宅の形状、工法や建材の構成を知るために、本研究はまず、住宅の形状・建材・工法選択システムを構築した。このシステムで用いるためのデータベースを作成した。毎年のデータの更新とモデルの形状規模選択などの利用が容易となるように「建築GAシミュレータデータベース」プログラムを構築した。次に、独立住宅の標準建築物モデルを対象として、ライフサイクルのすべての段階を通してCO_2排出量(LCCO_2)と最終廃棄物量、ライフサイクルコスト(LCC)を評価し、LCCO_2、LCC、最終廃棄物量を最小化する建材の組合せの解を遺伝的アルゴリズム(以下GA)によって求めた。LCCO_2を低減するには2x4木造、LCC削減にはPC造、最終廃棄物量低減については2x4木造、在来木造の組合せから選択された。さらに、形状や規模が変化する独立住宅モデルを研究に取り入れて、多目的問題にGAを用い、仮定したモデル形状に対して3つの評価値を最小化する建材・工法選択を提示した。LCCO_2を小さくするためには、床面積比が大きいモデルに関しては1階PC造またはS造に2階木造躯体という異種の躯体の組合せが優位であるが。床面積比が小さい場合は1階部分からのLCCO_2も小さくなる1階木造躯体(2x4木造、断熱木造、在来木造)となった。また、それに伴いLCCが増加することが分かった。辺長比は適切な建材・工法選択を行うことで、「標準モデル」と同等のモデルが存在していることが分かった。階高が高くなったときは断熱木造が非常に多く選択されており、空調負荷を抑えた中で、各評価値を小さくするような建材・工法が選択された。最後に、個別単体の住宅の環境負荷低減を達成した上で、都市全体としての環境負荷を低減するために、本研究では、住宅の都市内の立地と規模から環境負荷を捉えた。都市全体の世帯が均等にCO_2排出の制約を負担すると仮定し、在来木造独立住宅の空間規模と通勤距離のCO_2排出量均衡モデルを作成した。このモデルによって、鉄道での通勤移動の短縮による「通勤CO_2」の剰余を、各世帯の住宅床面積の増大に充てるものとして、住宅からの通勤距離と空間規模の限界効用曲線を導いた。住宅は都心に近いほどより大きな面積をとることが出来ることを明らかにした。また、同じ床面積、資材工法の住宅であっても、階数、床形状などの特性が異なることによってLCCO_2も異なることが分かった。1.モデル住宅と立地環境条件のモデル化従来の研究では基本条件が仮説的であった「標準問題モデル」住宅を更に発展させて、独立住宅の形状、工法、材料、立地環境(東京、大阪他主要都市)に対応した環境負荷モデルへと発展させた。これらの基本条件も変化するモデルとしてより多様な住宅のモデル化と、条件の変化と住宅形状・工法・建材の変化に応じた環境負荷の計算を可能とした。2.独立住宅の建材・工法の選択システムとデータベースの構築

建築の企画段階から設計段階、施工段階、完成後の維持管理や運用、解体除却の全ての段階つまり建築のライフサイクルでの環境への負荷(CO2、コスト、廃棄物等)と化石燃料の負担のインベントリーデータの整備と精緻化を行った。これらのデータをaccessを用いたデータベース構築することにより、独立住宅の形状生成や室配置、ヴォリューム計画や開口部計画法等のモデルと連動して様々な環境負荷やライフサイクルコストを計算でき、可視化出来るリレイショナルデータベースを構築した。3.独立住宅の形状とボリューム配分モデルの研究住宅の平面形状、1階と2階のボリューム配分をモデル化し、環境負荷を評価関数として、環境負荷軽減を目指した形状について人工生命手法(GA)を用いて形状生成とその環境適応性についての設計解を得た。4.多目的問題への知的技術の適合性の研究上記13で構築したモデルの多目的最適解(最小解)を求めるために、遺伝的アルゴリズム(GA)、ニューラルネッワーク(結合型)を適用して多目的解集合を得る研究を継続している。昨年に引き続き以下の研究を行った。1,環境負荷を軽減させる独立住宅の形状の研究:昨年度は住宅の平面形状、1階と2階のボリューム配分をモデル化し、環境負荷を評価関数として、環境負荷軽減を目指した形状についての研究を行った。今年度はさらに発展させて、壁、屋根などの住宅の形状を自由に変化させるモデルに対して、人工生命手法(GA)を用いて形状生成とその環境適応性についての設計解の探索を行った。2,都市内の立地条件と独立住宅の規模の均衡モデル:従来の研究では基本条件が仮説的であった「標準問題モデル」住宅を更に発展させて、住宅のLCCO2と通勤などの都心への移動に伴うLCCO2の総和で環境負荷を減少させることを目的とした環境負荷モデルへと発展させた。このモデルでは、立地条件に対応して独立住宅の規模が変化するモデルとして、立地条件の変化と住宅規模・工法・建材が均衡するモデルとして環境負荷の計算を可能とした。3,独立住宅の建材・工法の選択システムとデータベースの構築:前年度に引きづき建築の企画段階から設計段階、施工段階、完成後の維持管理や運用、解体除却の全ての段階つまり建築のライフサイクルでの環境への負荷(CO2、コスト、廃棄物等)と化石燃料の負担のインベントリーデータの整備と精緻化を行った。これらのデータをaccessを用いたデータベースに構築することにより、独立住宅の形状生成や室配置、ヴォリューム計画や開口部計画法等のモデルと連動して様々な環境負荷やライフサイクルコストを計算でき、可視化出来るリレイショナルデータベースの改善を行った。4.多目的問題への知的技術の適合性の研究:上記13で構築したモデルの多目的最適解(最小解)を求めるために、遺伝的アルゴリズム(GAを適用して多目的解集合を得る研究を継続している。1,環境負荷を軽減させる独立住宅の形状の研究:壁、屋根など従来はひとつの「面」で考えていた部位の形状を三角形のポリゴンに分割させて、その頂点位置を変化させることで、立方体を基本として環境負荷を最小化する住宅形状を見いだした。さらに、受熱エネルギーの多い屋根にしぼって、その精緻なモデルでシミュレーションを行った。