hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
互換性のある教育用シミュレーション作成のための支援ツールの研究

シミュレーションとしては、等号で結ばれる関数で決定される等号型、表形式のデータで位置が決定される表型、確率的に決定される確率型、相手の対応によって次のステップが決まる対戦型の4つを範囲として捉えたが、そのうち表型と等号型のシミュレーションについて、記述形式を決定し、それを実行するシステムの開発を行った。・実行システムは物体のようなイメージ(オブジェクト)が規則に従って動くことが基本となることから、オブジェクト指向言語で移植性の高いC++という言語プロセッサで作成した。・記述形式は基本的には7つの機能語と詳細設定をワープロ等で記述すれば動くようにしたが、詳細設定は指定しなければ標準的な設定で動くようにデフォルトを適切に決めたので、放物運動などは10行程度で記述できるようになった。5つの機能語は、1)!提示、2)制御、3)!オブジェクト、4)!実行、5)!終了、6)!入力、7)!注釈である。・記述形式を解釈しながら実行するプログラム(エグゼキュータ)は完成した。また、文字入力以外はマウス操作でシミュレーションが作れるオーサリング機能も開発して組み込んだ。今後は実行時のアドリブ的な操作で、初期値を変更したり、パラメータを変更したり、説明や解説に分岐できる機能をエグゼキュータに組み込む予定である。・これらの機能を組み込んだシミュレーション作成支援ソフトが完成し次第、(財)学習ソフトウェア情報研究センターを通じて学校が入手できるようにする。平成8年度から提供できるようにする。シミュレーションとしては、等号で結ばれる関数で決定される等号型、表形式のデータで位置が決定される表型、確率的に決定される確率型、相手の対応によって次のステップが決まる対戦型の4つを範囲として捉えたが、初年度はそのうち表型と等号型のシミュレーションについて、記述形式を決定し、それを実行するシステムの開発を行った。・実行システムは物体のようなイメージ(オブジェクト)が規則に従って動くことが基本となることから、オブジェクト指向言語で移植性の高いC++という言語プロセッサで作成することとした。・記述形式は基本的には5つの機能語と詳細設定をワープロ等で記述すれば動くようにしたが、詳細設定は指定しなければ標準的な設定で動くようにデフォルトを適切に決めたので、放物運動などは10行程度で記述できるようになった。5つの機能語は、1)!提示、2)!背景、3)!制御、4)!実行、5)!終了である。今後は実行時のアドリブ的な操作で、初期値を変更したり、パラメータを変更したり、説明や解説に分岐できる機能をどのように実現できるかを検討し、エグゼキュータに組み込む予定である。・教育センター、大学の研究者、現場の教師を研究協力者として9名加え、定期的に集まって検討を進めている。・記述形式に合った形でワープロで記述することもできるが、作りたいシミュレーションを作りやすくする入力支援ツールを作成することになり、中学校の関数とグラフや運動を作りやすくする支援ツールと小学校でのアニメーションを作りやすくする支援ツールを作成することになった。現在進行中であり、来年度の最初には初期バージョンができあがる予定である。シミュレーションとしては、等号で結ばれる関数で決定される等号型、表形式のデータで位置が決定される表型、確立的に決定される確立型、相手の対応によって次のステップが決まる対戦型の4つを範囲として捉えたが、そのうち表型と等号型のシミュレーションについて、記述形式を決定し、それを実行するシステムの開発を行った。5つの機能語は、1)!提示、2)制御、3)!オブジェクト、4)!実行、5)!

終了、6)入力、7)注釈である。・記述形式を解釈しながら実行するプログラム(エグゼキュータ)は完成した。また、文字入力以外はマウス操作でシミュレーションが作れるオーサリング機能も開発して組み込んだ。今後は実行時のアドリブ的な操作で、初期値を変更したり、パラメータを変更したり、説明や解説に分岐できる機能をエグゼキュータに組み込む予定である。・これらの機能を組み込んだシミュレーション作成支援ソフトが完成し次第、(財)学習ソフトウェア情報研究センターを通じて学校が入手できるようにする。平成8年度から提供できるようにする。
光学的計測技術によるインフラ構造物のミクロ・メゾ・マクロレベルの劣化・健全度評価

光学的計測技術を用いて、以下の研究開発を行った。1RC構造物の表面ひび割れ発生状況をモニタリングする装置および内部ひび割れやひび割れ補修材の充填状況を直接観察できる装置を開発した。2応力解放法によるPC桁の現有応力測定法の実証実験を実施し、実構造への有効性を確認した。さらに、熱的負荷によるき裂検知装置の開発を行った。3腐食環境インパクト評価手法を確立するために、暴露コンクリート試験体の塩分濃度の計測を継続して実施している。43Dレーザスキャナと無人飛行機(UAV)を連動させた遠隔計測システムを開発し、インフラ構造物の劣化損傷の程度を遠隔で点検できる計測手法の開発を行なった。構造物健全性診断に必要となる空間的に分布したミクロからマクロに至るまでの劣化・変状を容易に取得する計測法として、最先端計測技術と解析技術を融合することで、高度な工学的判断の一助となるようなミクロメゾマクロレベルでの劣化健全度診断法を確立することを目標として研究を進めた。研究成果を以下に示す。(1)ひび割れ劣化診断・補修システム:RC構造物のコンクリートの表面ひび割れの発生状況およびひび割れモニタリング装置を開発した。さらに、内視鏡を用いて内部ひび割れやひび割れ補修材充填状況を直接管理できるシステムを開発した。(2)PC桁現有応力および溶接残留ひずみ分布:カメラタイプ全視野計測装置を用いた現有作用応力計測手法の実証実験を重ね、PC構造物の検査・診断への活用法について検討した。さらに、鋼構造部材の溶接部に発生した微細き裂もデジタル画像相関法を用いて検知できることを確認するとともに、有効利用法について検討した。(3)劣化環境インパクト評価:構造物の劣化環境の定量的な評価方法を検討するために、3次元写真計測による耐候性鋼橋梁の外観評価に関して検討し、また干満環境で12年暴露後のPC矢板の劣化状況を調査した。(4)実振動計測による橋梁の構造特性同定と遠隔劣化損傷点検手法の開発:橋梁の構造振動同定法として時刻同期を取ったレーザードップラ速度計(LDV)を用いた計測方法を確立し、PC橋および鋼橋の構造振動特性を明らかにした。また、3Dレーザスキャナと無人飛行機(UAV)を連動させた計測システムを開発し、インフラ構造物の遠隔劣化損傷点検手法の開発を行った。近接固有値を有する橋梁構造物の振動特性推定法を検討した。(5)光学的計測法の体系化・標準化:建設分野における光学計測の体系化を図るため、(1)き裂を有する石こうのひび割れ発生・進展、(2)薄肉円筒シェルの初期不整を考慮した座屈実験・解析を実施した。構造物健全性診断に必要となるミクロからマクロに至るまでの劣化・変状を容易に取得する計測法として、最先端計測技術と解析技術を融合することで、高度な工学的判断の一助となるようなミクロメゾマクロレベルでの劣化健全度診断法を確立することを目標として研究を進めた。平成25年度の研究成果を以下に示す。1PC桁現有応力及びひび割れ進展計測:RC構造物の鉄筋の錆によるコンクリートの表面ひび割れの発生・進展状況をモニタリングする装置を開発し、その結果のシミュレーション解析を実施した。また、カメラタイプ全視野計測装置を用いた現有作用応力計測手法の実証実験を重ねた。さらに、撤去RC桁の載荷試験においてひび割れの発生・進展を計測し有用性を確認した。2鋼部材亀裂検知装置:鋼構造部材の溶接部に発生した微細き裂をデジタル画像相関法を用いて検知できる装置を開発するとともに、現場試験を実施し、特許も申請した。3劣化環境インパクト評価:構造物の劣化環境の定量的な評価方法を検討するために、3次元写真計測による耐候性鋼橋梁の外観評価に関して検討した。また、コンクリート構造物の劣化環境を定量化するために、実構造における塩分量試験結果のシミュレーション解析を実施した。4遠隔劣化損傷点検法の開発:レーザードップラ速度計を用いて鋼橋の劣化したRC床版の振動計測を実施し、健全部と劣化部の振動特性の違いを発見した。また、3Dレーザスキャナと無人飛行機(UAV)を連動させた計測システムを開発し、インフラ構造物の遠隔劣化損傷点検手法の開発を行い、従来の目視点検と同等及びそれ以上の点検が可能であることを確認した。5光学的計測法の体系化・標準化:建設分野における光学計測の体系化を図るため、1き裂を有する石こうのひび割れ発生・進展、2薄肉円筒シェルの初期不整を考慮した座屈実験・解析を実施した。構造物の健全性診断に必要となる空間的に分布した変状を容易に取得する計測法として、光学的計測技術と解析技術を融合することで、高度な工学的判断の一助となるようなミクロメゾマクロレベルでの劣化健全度診断法の確立を目標として研究を推進した。平成26年度の研究実績の概要を以下に示す。

(1)コンクリート構造物の劣化診断のための情報として重要な情報であるひび割れを自動抽出するために、UAVを用いて撮影したコンクリート構造物の写真から、画像処理技術を用いたひび割れ抽出法について検討した。ひび割れ図の取得には、ひび割れ幅の指標を用いた手法と、木構造状画像フィルタを用いた手法を用いた。後者では、画像の特長を階調値により定量的に分類し、対象画像に対して効果的なフィルタ構築を目標とした。(2)誘導加熱装置を用いて構造物の表面や内部の亀裂を開閉させ、その挙動をデジタル画像相関法で計測することにより亀裂検知する装置の開発を行った。これまでは産業用カメラによる計測を行ってきたが、実用化に向けより安価で手に入る市販デジタルカメラを用いた亀裂検知を行うことを目標して研究を進めた。(3)遠隔振動計測が可能なレーザドップラー速度計(LDV)使用した振動計測法において、レーザ照射ターゲット、測定手法、波形処理を用いた新しい振動計測法を開発するとともに、実橋梁への適用可能性を検討した。さらに、橋梁の簡易劣化評価手法としてLDVと固有振動数計を用いて実橋梁での計測を実施し、維持管理への適用性について検討した。(4)デジタル画像相関法を用いて、コンクリート系材料の圧縮試験におけるひずみ分布を画像計測から算出し、亀裂本数13本の欠陥を有するコンクリート系材料のひび割れ発生・進展挙動の可視化を行うとともに、線形弾性破壊力学に基づく解析による応力場と全視野ひずみ計測によるひずみ場の実験結果の整合性について検討した。26年度が最終年度であるため、記入しない。土木工学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究成果の欄に記載しているように、〔雑誌論文〕26件、〔学会発表〕33件の研究成果があり、「研究の目的」、および「研究実施計画」に基づいて、(1)ひび割れ劣化診断・補修システム、(2)PC桁現有応力および溶接残留ひずみ分布、(3)劣化環境インパクト評価、(4)実振動計測による橋梁の構造特性同定と遠隔劣化損傷点検手法の開発、(5)光学的計測法の体系化・標準化に関する研究を実施している。研究成果の欄に記載しているように、〔雑誌論文〕26件、〔学会発表〕33件の研究成果があり、「研究の目的」に基づいて、1ひび割れ劣化診断・補修システム、2PC桁現有応力および溶接残留ひずみ分布、3劣化環境インパクト評価、4実振動計測による橋梁の構造特性同定と遠隔劣化損傷点検手法の開発、5光学的計測法の体系化・標準化に関する研究を実施している。「劣化環境インパクト評価」の研究を遂行するために、走査型電子顕微鏡による腐食生成物の微視的な観察を実施し、異なる環境条件下で生成した腐食生成物の微細構造の違いを検討する。1デジタル画像によるひび割れ検知システムの開発:デジタルカメラを用いて0.2mmのひび割れ幅を点検できる計測システムを構築するとともに、3D計測画像に貼り付け、維持管理に利用できるシステムを開発する。2鋼部材亀裂検知装置:鋼床版のリブ部において発生しやすい疲労亀裂のデジタル画像相関法を用いた検知装置の開発について検討する。
口腔内抗菌性蛋白質を利用した新しい抗菌義歯の開発

前年度の実験の結果報告のように、レジンに対して抗菌性蛋白質であるリゾチームは吸着しなかった。そこで当教室で以前行った実験、つまりセメントに抗菌性蛋白質を添加した材料の抗菌性を調べた実験法を応用した。歯科用に一般的に用いられるレジン2種類にリゾチームを5%添加し、その力学的強度、抗菌性を調べた。次に同様のレジンにリゾチームを結合する抗体を添加した材料に対するリゾチームの結合量を調べた。実験用のレジンは即時重合レジンと義歯用レジンを用いた。各レジンに5%のリゾチームを添加した材料の圧縮強度を測定した結果、その強度はリゾチームを添加していない材料と有意な差は見られなかった。S.mutansに対して抗菌性を示した。しかしその抗菌能は前年度に行ったセメントへの添加実験の約1/3という結果であった。これはレジンにリゾチームを添加する段階での変性の影響であると考えられる。そこで次の実験を行った。つまりリゾチームを結合する抗体をレジンに添加し、その材料にリゾチームを結合させて抗菌性効果をするというものである。この方法であれば口腔内に存在するリゾチームを抗体がその機能を有する間は半永久的に抗菌効果を期待できることになる。今回の結果では抗体を添加したレジンはリゾチームを結合することは確認できた。しかし、その結合量はセメントに抗体を添加した材料へのリゾチーム結合量の1/5であった。この結合量でも十分抗菌効果を期待できるが、抗体をレジンに添加することでかなりの割合で抗体自体が変性していることがわかった。以上の結果とまた昨年の結果から歯科用のセメント、レジンに直接的に抗菌性蛋白質であるリゾチームを5%添加しても、その強度には変化はみられなかった。またその材料は抗菌効果を示した。抗体添加材料では口腔内唾液中のリゾチームを結合し、抗菌効果が期待できることがわかった。これまでの我々の研究では,歯科用セメントに口腔内抗菌性蛋白質であるリゾチームを5%の添加することでS.Mutansなどに対し,抗菌性を示すことが分かった。本研究では上記の方法を応用し,義歯性う蝕,義歯性口内炎,義歯性肺炎などの原因となる菌に対する口腔内抗菌性蛋白質の抗菌効果について検討するために,まず義歯用レジンに直接リゾチームを添加した材料が抗菌性を示すかどうかについて,菌のリゾチームによる加水分解程度を吸光度計にて調べることにより評価した。今年度の実験は義歯性う蝕関連菌に対しのみ行った。またレジンに対するリゾチームの吸着状態を調べるために,粉砕したレジンをカラムに充填し,それにリゾチームを流し吸着させ,重水素交換した後,核磁気共鳴装置でリゾチームの水素-重水素交換程度を測定することとした。リゾチームを添加した義歯用レジンはS.Mutansに対し,歯科用セメントを用いた実験の時と同様に抗菌性を示した。しかしその抗菌性はリゾチームを添加した歯科用セメントに比較すると,弱いものであった。これは義歯用レジンのモノマーやレジンを重合する段階での熱によるリゾチーム自体の変性のためであると考えられる。この方法ではレジンに添加したリゾチームが変性した時点で抗菌効果は期待できなくなる。そこでレジンに蛋白質が吸着する可能性を探るため吸着実験を行ったが,ほとんど吸着はしなかった。我々は以前,リゾチームを歯質の硬組織の主成分であるアパタイトへのリゾチームの吸着状態を解析し,アパタイトの負電荷とリゾチームの正電荷が吸着に関与している,という結果を発表した。つまり電荷を有しないレジンではリゾチームを吸着させ,抗菌効果を期待することは困難であると考えられる。

以上の結果とまた昨年の結果から歯科用のセメント、レジンに直接的に抗菌性蛋白質であるリゾチームを5%添加しても、その強度には変化はみられなかった。またその材料は抗菌効果を示した。抗体添加材料では口腔内唾液中のリゾチームを結合し、抗菌効果が期待できることがわかった。
気象レーダネットワークシステムの船舶運航支援システムへの応用に関する研究

沿岸域の船舶が危険海域を避けて安全に目的地に到達できるように、航行ルートを対象船舶に通知するシステムに関する研究を行った。主な成果は、(1):海難事故多発海域の実交通流を基にした船舶発生データの統計的整理、(2):海域の危険度評価指標の提案、(3):(1)の海域における船舶交通流シミュレーションシステムによる計算結果と実交通流との整合性評価、(4):実態調査による船舶自動識別装置(AIS)の受信エラー率の推定と課題の提案、(5):(4)の受信データを利用した船舶の操縦性能の推定手法の開発、等である。本研究では,高性能気象レーダネットワークX-NETにより観測・予測された高精度の気象情報を利用して,沿岸域の船舶が局所的な豪雨,突風,落雷等を避けて安全に目的地に到達できるように,危険海域を回避する航行ルートを遺伝的アルゴリズム(GA)により探索し,対象船舶に通知するシステムに関する研究を行う.最適航行ルートを探索するGAの諸手法を検討するにあたっては、実際に東京湾が強風域にあるときの気象データを用いる。独立行政法人防災科学技術研究所等の協力を得て,蓄積されているX-NETによる観測記録を調査し,2010年の台風14号が関東東方沖を通過したときの10月29日30日を候補とした.この気象データは独立行政法人防災科学技術研究所所有の2台のレーダ(海老名と木更津)により観測・処理されたものである。実観測データに見受けられるような値の急変や欠落への対応については,今後の検討課題とした.本研究で用いる気象データは,数値モデルを仮定して高度1,000mにおける観測・処理値から海上10mの値を求めたものである.気象データの精度向上は今後の課題であるが,東京海洋大学の協力により,練習船「汐路丸」を用いた東京湾内の海上気象の観測データを活用する試みについて検討できた.探索された航行ルートの妥当性等の検証には「輻輳海域交通流シミュレータ」を活用する.これを用いて,上海の黄浦江(峡水路)に適用した場合の避航状況の分析,および東京湾南海域を取り上げた解析結果と実航跡記録による衝突危険度の差異分析を行い,同シミュレータの自動操船機能の向上を図った.個々の船舶には,文字,音声,画像等を用いた情報配信が考えられるが,緊迫した状況を除けばできるだけ多くの情報を対象とするのが望ましい.電子海図への情報の重ね書き等,画像の活用が優れており,スマートフォンやWiFi通信による配信システムの可能性について調査した.本研究では,高性能気象レーダーネットワークX-NETにより観測・予測された高精度の気象情報を利用して,沿岸域の船舶が局所的な豪雨,突風,落雷等を避けて安全に目的地に到達できるように,危険海域を回避する航行ルートを探索し,対象船舶に通知するシステムに関する研究を行う.本研究におけるさまざまな検討に利用している輻輳海域シミュレーションシステムの適用範囲を広げるため,避航操船アルゴリズムに海域特有の避航開始基準を設定するための正規化変数を導入するとともに,狭海域における大型船舶の避航ロジックを追加した.また,河川での航行の際に適用する基準等について検討した.AISの仕様では航行状況によって通信間隔が変化するため,東京湾のような輻輳海域では情報を通知するためのスロット予約を適切に行えない場合が生じる可能性がある.輻輳海域交通流シミュレータを使って東京湾南海域での航行シミュレーションを実施し,同シミュレータの自動航行システムにおける相手船の状況を更新する時間間隔をAISのプロトコルの通信間隔に合わせた場合と1秒間隔に固定した場合の影響について検討を行った.船舶のニアミス発生回数に着目すると両条件で違いがあるケースがあり,これは状況の更新間隔が航行ルート選定に影響を及ぼしていることを示している.対象船舶の操縦性能に見合った情報を通知することができれば,加速・減速および操舵のタイミングを高い精度で通知することが可能となり,より安全性を高めることができる.通例では未公開となっている各船舶の操縦性能をAISデータから推定する手法について検討を行い,計算方法を提案した.本研究では,高性能気象レーダーネットワークX-NETにより観測・予測された気象情報を利用して,沿岸域の船舶が局所的な豪雨,突風,落雷等を避けて安全に目的地に到達できるように,危険海域を回避する航行ルートを対象船舶に通知するシステムに関する研究を行う.平成24年度は種々のシミュレーションに利用する輻輳海域シミュレーションシステムの精度向上を目的としてAISデータの活用について検討した.船舶固有の操縦性能を的確に把握すると,加速・減速と操舵のタイミング等の算定精度を向上できる.通例では未公開の船舶の操縦性能をAISデータから推定する手法(平成23年度提案)を評価するため,神戸大学深江丸によるジグザグ航行実験時のAISデータを使って同船の操縦性能を推定した.舵角と回頭角それぞれの推定値と観測値には良好な一致がみられ,この手法の有効性を確認できた.船舶は,搭乗員の視認とレーダーから得られる情報を使って周辺海域の状況を把握しながら操船される.

荒天時のような視界不良の場合はそれらだけでは不十分なことがあり,船舶間で自動的に航行情報を通信するAISの情報が衝突回避に利用できるか検討した.AISの発信間隔は航行状況によって210秒に変化する.受信間隔を相手船の船速や回頭角の更新間隔に一致させた自動航行シミュレーションでは,輻輳度が高くなるにしたがって避航すべき状況が発生する件数が増加した.この割合は常に周辺船舶の状況を把握しながら航行する場合と比べて23%の差異であったので,AISデータのみを利用しても操船にあまり悪影響を及ぼさないと考えられる.一方,実海域(東京湾口,九十九里浜沖,鹿島灘)におけるAISの受信状況について検討するため,深江丸の実験航行時に受信したAISデータを使って分析したところ,5マイル程度の距離内であればほぼすべて受信できていることがわかった.船種を考慮した船舶の安全性と海洋上の気象条件との関係を明確に示すデータがなく,何かしらの基準値を仮定する必要がある.24年度が最終年度であるため、記入しない。既存の輻輳海域交通流シミュレータの自動航行機能を用いて安全性の検証を行うとともに,同シミュレータの適用範囲の拡大および同機能の精度向上を目的として改良を継続しており,関連研究分野への応用が期待できる.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ものづくり教育における設計学習を支援するシミュレーション教材の開発

本研究では、中学校技術科の構造設計学習を支援するソフトウェアの開発と、それを活用した教材開発を目標とした。そのため、教材開発、ソフトウェア開発と中学校技術科教材としての評価を2年間の研究期間において実施した。コンピュータシミュレーションを利用した強度設計に対する理解を支援するソフトウェアを開発し,予備実践を行い,その効果について調査した.また、開発したソフトウェアを中学校技術科の授業で実践するにあたり、本教材を活用した授業案を作成し、その有効性について検討した。本研究では、中学校技術科の構造設計学習を支援するソフトウェアの開発と、それを活用した教材開発を目標とする。まず、コンピュータシミュレーションを利用した強度設計に対する理解を支援するソフトウェアを開発し,予備実践を行い,その効果について調査した.ソフトウェアの開発においては、インタラクティブな操作性と、視覚的に構造と強度を理解できるよう、ソフトウェア開発し、精度検証を実施した。実際にアクリル樹脂を用いた3点曲げ実験とシミュレーション結果の比較により、開発したソフトウェアが十分な精度を有していることを確認した。また、開発したソフトウェアを中学校技術科の授業で実践するにあたり、本教材を活用した授業案を作成し、現職の中学校教員とともに教育課程での位置づけや授業計画について意見交換した。さらに授業実践として、中学校技術科の授業において開発したソフトウェアを使用し、構造と強度の学習に活用し、その有効性について検討した。その結果,コンピュータシミュレーションによる仮想ブリッジコンテストを行ったことで,より丈夫なブリッジを製作することができ,ものづくりの問題解決の質が高まったと考えられる.また情報技術がものづくりの問題解決の質を高め,現代の産業を発展させてきたことに気付かせることができたと考えられる.さらに生徒の記述を分類すれば,単にコンピュータシミュレーションに関連する内容だけではなく,技術の社会的役割や技術的思考,身の回りの製品開発に対する興味・関心も示していることが明らかとなった.本研究では、中学校技術科の構造設計学習を支援するソフトウェアの開発と、それを活用した教材開発を目標とした。そのため、教材開発、ソフトウェア開発と中学校技術科教材としての評価を2年間の研究期間において実施する計画である。そこで初年次は、コンピュータシミュレーションを利用した強度設計に対する理解を支援するソフトウェアを開発し,予備実践を行い,その効果について調査した.ソフトウェアの開発においては、インタラクティブな操作性と、視覚的に構造と強度を理解できるよう、ソフトウェア開発し、精度検証を実施した。さらに予備実践として、中学校技術科の授業において開発したソフトウェアを使用し、構造と強度の学習に活用し、その有効性について検討した。その結果,コンピュータシミュレーションによる仮想ブリッジコンテストを行ったことで,より丈夫なブリッジを製作することができ,ものづくりの問題解決の質が高まったと考えられる.また情報技術がものづくりの問題解決の質を高め,現代の産業を発展させてきたことに気付かせることができたと考えられる.さらに生徒の記述を分類すれば,単にコンピュータシミュレーションに関連する内容だけではなく,技術の社会的役割や技術的思考,身の回りの製品開発に対する興味・関心も示していることが明らかとなった.本研究では、中学校技術科の構造設計学習を支援するソフトウェアの開発と、それを活用した教材開発を目標とする。そのため、教材開発、ソフトウェア開発と中学校技術科教材としての評価を2年間の研究期間において実施する計画であり、研究初年度は、おおむね順調に進展していると考える。そこで初年次は、コンピュータシミュレーションを利用した強度設計に対する理解を支援するソフトウェアを開発し,予備実践を行い,その効果について調査する計画を立て、遂行した.ソフトウェアの開発においては、インタラクティブな操作性と、視覚的に構造と強度を理解できるようソフトウェアを開発し、精度検証を実施した。特に、インタラクティブな操作性については、試用した中学校技術科教員や生徒からも数分の説明後には自在に操作できるようになったことを確認できた。また精度検証については、実際にアクリル樹脂を用いた3点曲げ実験とシミュレーション結果の比較により、開発したソフトウェアが十分な精度を有していることを確認した。さらに、開発したソフトウェアを中学校技術科の授業で実践するにあたり、本教材を活用した授業案を作成し、現職の中学校教員とともに教育課程での位置づけや授業計画について意見交換した。最後にに予備実践として、中学校技術科の授業において開発したソフトウェアを使用し、構造と強度の学習に活用し、その有効性について検討した。以上のことから、当初の研究計画はおおむね順調に進展していると考える。開発教材の有効性の確認に加え、一般論としてのシミュレーション活用ではなく、また単にソフトウェアの開発とその活用方法について検討するだけでなく、中学校技術科においてシミュレーション技術を導入することの意義と課題について明らかにしたい。中学校技術教育においては、シミュレーション活用といえば、材料に対する感覚や技能の育成が阻害されるなどの評価をされることが多い。しかしながら、現代の技術開発・ものづくり現場といった現実社会においてシミュレーション技術が果たしている役割を学習することは非常に重要である。また、本開発教材は単にシミュレーションを活用するだけではなく、生徒の製作物との性能比較・評価が実施できるところに長所がある。

シミュレーションにより得られる理論的な結果と、実際の製作物との結果を比較することにより、シミュレーション技術の現状と生徒自身の技術力について考える端緒としたい。上述の目的を達するために、まず中学校技術科の授業での実践に向け、また本開発教材の改善を目的として、中学校教員を対象とした調査を実施する。本調査では、開発したソフトウェアを実際に使用し、ユーザーインターフェースの改善や、シミュレーション技術を中学校技術科の教材として導入することの意義と課題についても調査を行う。さらに、シミュレーション技術を援用した中学校技術科の授業のあり方についても、質問紙や授業実践などの調査により、足がかりをつくり、今後のこの分野の進展に寄与したいと考えている。次年度は、研究計画上の最終年度であるため、これまでの成果をまとめるとともに、この成果を関連学会の研究発表会や雑誌等を通じて公表することを目的として研究費を使用する予定である。そのためには、開発したソフトウェアのさらなる改良のために、精度評価のための実験用装置および、ソフトウェア開発関連機器に経費を使用する。また、雑誌投稿や発表会出席のための経費として研究費を使用する計画である。
線虫の興奮 収縮連関におけるカルシウムチャンネル遺伝子の構造と機能

線虫のカルシウムチャンネルの一つである、リアノジン受容体の遺伝子ryr-1の全塩基配列(全長30kb)を決定し、線虫の物理的染色体地図上第V染色体の1ヶ所に位置付けた。リアノジン受容体遺伝子は全部で46個のエクソンで構成され、5,071アミノ酸をコードしていた。本年度は遺伝子微注入による遺伝子発現場所の同定を、同遺伝子の5′-非コード領域とlacZ融合遺伝子プラスミドを線虫に微注入してb-ガラクトシダーゼ活性から調べた。5′-上流4.8kbから250bpまでの5種類の断片について解析したところ、開始メチオニンから250bp以内にプロモーターが存在することがわかった。4.8kbもしくは2.7kbを導入した形質転換体では体壁筋、陰門筋、排泄筋が染色された。ところが1.5kbより短いものでは筋肉細胞以外の組織(神経、腸、上皮系の細胞)が染色され、1.3kbと840bpでは形質転換体によって前述の2パターンのどちらか一方を示した。少なくとも2,6841,476bp内に筋肉細胞特異的に発現させる配列が存在する。また、1,275475bpの間にも弱い効果を持つ領域があると考えられる。ryr-1遺伝子のTcl挿入・欠失株の解析から、ryr-1と我々が単離したケタミン応答異常変異体kra-1(unc-68)の遺伝子が同一遺伝子である可能性がでてきた。コスミドレスキューによるkra-1(unc-68)の機能回復実験や変異部位の同定からリアノジン受容体の機能部位の推定と薬剤の影響がより詳しく解析できる見通しがついた。
海水の熱ポテンシャルを利用した臨海都市の水圏・気圏環境の再生

臨海都市における陸域施設の人工排熱処理と沿岸域の環境再生の相互利用に関するものである。(1)地域熱供給システムの排熱を海水に処理するとともに冷房効率を向上させる効果を明らかにした。(2)都市気温と海水温度の挙動を解析し、海面温度が都市熱環境に与える影響を明らかにした。(3)排熱処理水の放水を利用した沿岸部鉛直混合促進方策を検討し、鉛直混合方策による水域環境への影響評価を高精度に行うことが可能となった。(4)海水放水による海底および底生生物への影響を評価した。1海水の熱ポテンシャルを利用した熱供給処理システムの検討(中尾・鍋島)既存熱供給処理システムについて、取水・排水温度、取水量、海水と冷却水の熱交換状態、冷凍機運転状態、海水取水ポンプ運転状態、冷却水ポンプ運転状態などの運転データを収集し、排熱量の実態を把握し大規模都市排熱システムから沿岸部への排熱量を予測した。2大規模都市排熱輸送システムのモデル化と都市気候予測モデルへの適用(中尾・西岡)建物と熱供給プラント間の熱搬送経路である熱導管では、導管周囲の土壌や大気への熱流出が起き、配管の長さに伴う時間遅れも生じるので、これらの熱搬送に伴う伝熱現象についてもモデル化を行った。これより熱需要地と熱供給処理システム間の簡易な熱輸送モデルを構築した。3効率的な海水の鉛直混合方法の検討と温排水拡散予測モデルの構築(重松・森)沿岸部の鉛直混合を促進するため、また、冷却排熱の底層放出による影響を検討するため、相対的に高温な表層水を海底直上から放出した場合の影響を数値計算により検討し、現地実験の結果と比較した。大規模都市排熱システムから沿岸部に排水される温排水について、潮汐流等を予測可能な海洋モデルに温度変化についてのモジュールを追加した数値モデルを構築し、温度成層の予測と温排水拡散予測な海洋モデルの構築を進めた。4熱供給処理システムの最適配置と、都市排熱の沿岸域排出がマクロ都市気候に及ぼす影響評価沿岸域の表層水温と都市気候の関係に関する既往研究を調査した。(全員)(1)海水の熱ポテンシャルを利用した熱供給処理システムの検討(中尾・鍋島)沿岸水域の鉛直温度分布の実態調査と、臨海域都市施設の冷房負荷の推定をもとに、底層低温水を活用した熱供給処理システムの効率向上効果を検討した。(2)大規模都市排熱輸送システムのモデル化と都市気候予測モデルへの適用(中尾・西岡)都市生活圏における人工排熱の水圏への経路別排熱過程についてモデル化を行い、水圏へ排熱を輸送する過程で回収利用することにより、水圏への排出量を抑制する方策を検討した。(3)効率的な海水の鉛直混合方法の検討と温排水拡散予測モデルの構築(重松・森)熱供給処理システムで利用すべき海水の鉛直分布や大規模都市排熱輸送モデルから放出される温排水の海域における拡散を予測するための数値モデルの構築を行った。解析結果と観測結果と比較し、年間を通じたモデルの妥当性の検証を行うと共に、貧酸素等の水環境改善を行うための最適な温排水放水方法について検討した。(4)熱供給処理システムの最適配置と都市排熱の沿岸域排出が都市気候に及ぼす影響評価(全員)都市気候予測モデルと海洋モデルを用いて、都市排熱の沿岸域への放出がマクロな都市気候へ与えるインパクトについての評価を行った。(5)水温上昇・水中溶存酸素濃度等の変動が海域生物に及ぼす影響評価(矢持・遠藤・重松)水温上昇・水中溶存酸素濃度ならびに二酸化炭素分圧(PCO2)が海域生物に及ぼす影響を調べるため大阪湾沿岸部で底層水の酸素濃度とPCO2を調べた。その結果、溶存酸素濃度とPCO2には負の線形関係が見られ、貧酸素を抑制する抜本的な対策が重要であることを再確認した。また,底層への酸素供給が底質による酸素消費に及ぼす影響を評価するためのモデル化を行った。[連携研究者]京都大学・防災研究所・准教授森信人海水温度予測のための海洋モデルの構築と海陸結合数値モデルの開発(1)海水の熱ポテンシャルを利用した熱供給処理システムの検討(中尾・鍋島)沿岸水域の鉛直温度分布の実態調査と臨海域都市施設の冷房負荷の推定をもとに、底層低温水を活用した熱供給処理システムの効率向上効果を検討した。(2)大規模都市排熱輸送システムのモデル化と都市気候予測モデルへの適用(中尾・西岡)都市表面から大気への顕熱放熱量を推定するモデルで,日射受熱に関するモデルパラメータの同定,パラメータの生成過程の改良を行い,メソスケールの都市気候予測への適用を検討した。

解析結果と観測結果と比較し、年間を通じたモデルの妥当性の検証を行うと共に、貧酸素等の水環境改善を行うための最適な温排水放水方法を検討した。(4)熱供給処理システムの最適配置と都市排熱の沿岸域排出が都市気候に及ぼす影響評価(全員)都市気候予測モデルと海洋モデルを用いて、都市排熱の沿岸域への放出がマクロな都市気候へ与えるインパクトについての評価を行った。(5)水温上昇・水中溶存酸素濃度等の変動が海域生物に及ぼす影響評価(矢持・遠藤・重松)水温上昇・水中溶存酸素濃度が海域生物に及ぼす影響を調べるため、サルエビを種々の酸素濃度のもと25°Cで飼育し、生存と酸素濃度との関係を調べた。酸素濃度が1.4mg/L(酸素飽和度20%)を下回ると急激に死亡率が増加し、24h-LC_<50>は1.1mg/L付近と推察された。底層への酸素供給が底質による酸素消費に及ぼす影響を評価するためのモデル化も行った。[連携研究者]京都大学・防災研究所・准教授森信人海水温度予測のための海洋モデルの構築と海陸結合数値モデルの開発
控訴審改革に関する比較法的研究-控訴制限、弁論更新権を中心に-

本研究は、ドイツ法、オーストリア法、フランス法、アメリカ法における控訴審改革の詳細を、統計資料や裁判実務の実態などを調査して、分析・検討し、その上で、わが国の控訴審の実態を調査し、理論的考察を行うこと目的とした。昨年度実施した控訴審実務についての聞き取り調査に基づき、比較法的観点から分析を行った。その結果について、実際に審理を行っている控訴審裁判官と議論し、控訴審改革の方向性とその点に関する比較法的研究を重点的に実施した。本研究において抽出した控訴審改革について具体的かつ重要ポイントとは、以下の三つである。まず、(1)控訴審における控訴受理(理由)のあり方である。(2)控訴審における審理のあり方である。ここでは(1)第1回結審の実質、問題点、(2)争点整理の方法、とくに、控訴審における新たな主張の取扱い、時期に遅れた攻撃防御方法の処理などについて随時提出主義から適時提出主義への転換を考慮して、検討した。(3)控訴審における釈明のあり方、とくに現実には事後審的運用がなされている控訴審での釈明のあり方について分析・検討を加え、(4)人証調べについて必要性の吟味も含め、分析、検討した。第三に、(3)(1)、(2)を前提としたうえでの続審制の再検討である。共同研究の結論としては、続審制を維持したうえでの事前手続の導入などを考慮した柔軟な審理が望ましいが、控訴審改革は、既判力基準時との関係、裁判所の釈明義務との関係、再審制度との関係、上告審との関係などを考慮したうえで実行すべきことになる。わが国の近時の改正が、第1審集中化という方向性をもってなされたこと自体は問題ないが、それが、他制度との連関性の中で実施されたと思われない点が問題である。控訴審改革を通して、第1審から上告、再審までの制度設計を考える。こうした検討結果については、岡山大学法科大学院紀要「臨床法務研究」第4号に掲載予定である。本研究は、ドイツ法、オーストリア法、フランス法、アメリカ法における控訴審改革の詳細を、統計資料や裁判実務の実態などを調査して、分析・検討し、その上で、わが国の控訴審の実態を調査し、理論的考察を行うことを予定していた。しかし、比較法的研究は、その資料調達等で時間を要することから、本年度の研究は、比較法的研究とわが国控訴審の実態調査を並行的に行うこととした。控訴審の実態は、聞き取り調査を中心に実施した。その調査結果から、5つのポイントを抽出し、控訴審改革の方向性とその点に関する比較法的研究を重点的に実施することにした。研究調査の結果、本研究において抽出した重点ポイントとは、以下の5つである。まず、(1)事後審的運用による審理構造の変革についてである。これは、とくに審理の合理化と訴訟促進の観点から、更新権の制限などの方策を中心に分析、検討することにした。第二に、(2)控訴審における釈明のあり方。これは、(1)の観点も関わり、とくに現実には事後審的運用がなされている控訴審での釈明のあり方について分析・検討を加えるものである。この点については、(広島高裁岡山支部の)裁判官からの研究会での報告を受け、検討を加えた。次は、(3)控訴審における人証調べについてである。これは、必要性の吟味も含め、直接主義とも関連してくる限定的実施という運用の適否について分析、検討した。第4に、(4)控訴審における和解についてである。

この点は、和解時期、第一審判決の影響、心証開示状況などを中心に、とく各国における和解の取り扱いについての分析、検討をおこなった。最後に、控訴審判決書様式についてである。引用判決の抑制、事後審的運用のとの整合性を中心に分析、検討を行った。次年度は、これらの重点について比較法的研究を引き続き実施していく予定である。本研究は、ドイツ法、オーストリア法、フランス法、アメリカ法における控訴審改革の詳細を、統計資料や裁判実務の実態などを調査して、分析・検討し、その上で、わが国の控訴審の実態を調査し、理論的考察を行うこと目的とした。本年度は、昨年度実施した控訴審実務についての聞き取り調査に基づき、比較法的観点から分析を行った。その結果について、実際に審理を行っている控訴審裁判官と議論し、控訴審改革の方向性とその点に関する比較法的研究を重点的に実施した。本研究において抽出した控訴審改革について具体的かつ重要ポイントとは、以下の5つである。まず、(1)控訴審における控訴受理のあり方である。控訴審の審理対象、控訴理由書提出強制、民訴法296条1項の解釈などについて検討しつつ、併せて控訴制限という諸外国の立法傾向についての検討を行った。第二に、(2)控訴審における審理のあり方である。ここでは、さらに(1)第1回結審の実質、問題点、(2)争点整理の方法、とくに、控訴審における新たな主張の取扱い、時期に遅れた攻撃防御方法の処理などについて随時提出主義から適時提出主義への転換を考慮して、検討した。(3)控訴審における釈明のあり方、とくに現実には事後審的運用がなされている控訴審での釈明のあり方について分析・検討を加え、(4)人証調べについて必要性の吟味も含め、分析、検討した。第三に、(3)控訴審における和解についてである。和解時期、第一審判決の影響、心証開示状況などを中心に分析、検討を行った。(4)控訴審判決書の書き方ついては、事後審的運用との関連も含め検討した。最後に、(5)簡易裁判所が第1審の場合の控訴審のあり方について検討した。共同研究の結論としては、続審制を維持したうえでの柔軟な審理が望ましいとの結論に達している。こうした検討結果については、岡山大学法科大学院紀要「臨床法務研究」第4号に掲載予定である。
受容体のギランド結合領域を用いた新しいリガンド探索法の開発

これまでの受容体研究は,既知のリガンドからその特異的受容体を同定し,その構造と機能が調べられてきた。しかし,近年,遺伝子組換え技術の進歩により,構造上の類似性を指標にして,多くの受容体遺伝子が単離されつつある。これらの受容体の多くは,リガンド及び生理的役割が不明な受容体(Orphan受容体)である。特に,チロシンキナーゼ型受容体にはorphan受容体が多く見い出されている。このようなOrphan受容体の生理的役割を解明するには,そのリガンドを明らかにする必要がある。そのため,リガンド探索のための新しい手法の開発が望まれている。申請者は構造と機能が比較的よく明らかにされているFGF受容体をモデルとして研究を進めた。FGF受容体リガンド結合ドメインのみをコードするcDNAをバキュロウイルスの高発現ベクターに組込んだ組換えベクターを昆虫細胞で発現させた。発現された細胞外ドメイン.は効率よく細胞外に分泌された。この細胞外ドメインタンパク質をアフィニテイカラムクロマト法により精製した。精製タンパク質をSDSポリアクリルアミド電気泳動法により,純度を検定したところ,分子量53kDaの均一なタンパク質が観察された。従って,純粋な細胞外ドメインタンパク質が調製されたと判断される。さらに,この細胞外ドメインタンパク質のリガンド結合活性をBIA COREを用いて検討したところ,FGFを効率良く結合することが明らかになった。この組換えリガンド結合ドメインタンパク質は新しいリガンド探索のための有用なプローブになることを明らかにした。
IL-23によるTh1/Th17活性化機構を用いた癌特異的樹状細胞ワクチンの開発

本応募研究課題では、成熟化樹状細胞(dendritic cell: DC)からの産生されるIL-23の抗腫瘍免疫応答の誘導における機能的役割、とりわけ、IL-23で活性化されるTh1およびTh17の抗腫瘍免疫応答における役割を明らかにすることに焦点を絞り、IL-23を高産生するOK-432およびPGE2成熟化DCと、IL-23遺伝子導入DCを作製し、この2つのIL-23産生DCを用いて研究を進めた。そして、その腫瘍免疫における有用性を明らかにし、最終的にはIL-23産生DCを用いた癌特異的DCワクチンを臨床試験へトランスレーショナルを目的としたいと考えている。成熟樹状細胞(DC)から産生されるIL-23の抗腫瘍免疫における機能的役割、とりわけ、IL-23で活性化されるTh1およびTh17が抗腫瘍免疫応答に及ぼす影響について明らかにすることに焦点を絞り、研究をおこなった。本研究課題では、IL-23を高産生するOK-432およびPGE_2成で成熟させたDCと、IL-23遺伝子導入DCを作製し、この2つのIL-23産生DCの臨床試験に向けた基礎的研究を進めているが、19年度は、IL-23で活性化されるTh17の抗腫瘍免疫応答における役割について検討した結果を報告し(JImmunol,178,7571-7580,2007)、その癌免疫における有用性についても検討をおこなった(論文投稿準備中)。また、IL-23を高産生するOK-432およびPGE_2成で成熟させたDCが未感作CD4^+T細胞のTh17分化を誘導することを確認した(論文投稿準備中)。一方、ヒトIL-23遺伝子発現アデノウィルスベクターの作製に関しては、その有用性を確認するために、まずはマウスのアデノウィルスベクターを作成した。IL-23(p19-IRES-p40)を導入したシャトル・プラスミド(構築シャトル・プラスミド)をHEK293細胞に感染させ、アデノウイルスのパッケージング組換えアデノウイルスの増幅し、塩化セシウムによる精製およびウイルス力価の測定(PFU、ウイルス粒子数)を行った。作製したマウスIL-23遺伝子発現アデノウィルスベクターをマウス骨髄液より誘導した未成熟DCに2,000×g、2時間(37°C)の遠心法により感染させて、IL-23遺伝子導入DCを作製した。コントロールには空のプラスミドを用いて討を行い、作製したマウスIL-23遺伝子発現アデノウィルスベクターを感染させたDCにおいて、高値のIL-23産生が認められた。樹状細胞(dendritic cell : DC)は、生体内で自然免疫応答と獲得免疫応答の両者を制御できる、免疫系においてもっとも強力な抗原提示細胞である。免疫系が関与する疾患である癌の治療において、このDCに分子生物学的な操作を施し、その機能を最大限に利用するDCワクチンがさまざまなアプローチによって試みられている。本研究課題では、成熟DCから産生されるIL-23の抗腫瘍免疫誘導における機能的役割、とりわけ、IL-23で活性化されるTh1およびTh17の抗腫瘍免疫における役割を解明することに焦点を絞り、IL-23を高産生するOK-432+PGE_2成熟DCを用いて、新しいDCワクチンの開発に向けた基礎的研究を進めた。IL23は、メモリー型CD4+T細胞(Th1)から産生されるIFN-γを増強することにより、癌特異的CTLの活性化とNKおよびNKT細胞を活性化することで強力な抗腫瘍効果を誘導する(KaigaT, Sato M et al, J Immunol., 2007)。よって、高いIL-23産生能を持つDCワクチンは、DCのアジュバントとしての高い機能に加え、IL-23によるメモリー型Th1細胞の誘導および維持の増強の可能性が考えられ、それらに伴う全身的な癌特異的CTLの活性化が可能であると考えられる。IL-23高産生DCが、メモリーT細胞およびエフェクターT細胞の活性化および増殖促進に有用であるかについて検討した結果、Th1のみならず炎症誘導作用が強いIL-17を産生するTh17と呼ばれる細胞集団を特異的に活性化できることが明らかとなった。今後、Th細胞の分化に与えるIL-23の影響をより詳しく検討することにより、OK-432+PGE_2成熟DCが、IL-23による免疫応答の増強を標的とした新たな癌免疫療法の戦略の一つとなる可能性を示していきたい。
天然ガスを主燃料とする二元燃料ディーゼル機関の燃焼特性改善

本研究は,圧縮天然ガス(CNG)を吸気管に供給しディーゼル燃料を噴射して着火,燃焼を行う方式の二元燃料ディーゼル機関の燃焼特性改善を目的とする.実験はココナッツ油メチルエステル(CME)および軽油を着火燃料に用い,クールドEGRと機械式過給を併用した.研究の結果,CNG供給比率40%,過給あり(120 kPa)の条件において,EGR率を26%(吸気酸素濃度17%)まで拡大しても正味熱効率を悪化せずにNOxとSmokeとのトレードオフを大幅に改善することができた.その際の効果はCMEの方が顕著であった.本研究は、圧縮天然ガス(CNG)を主燃料として吸気管に供給し、ディーゼル燃料を燃焼室内に噴射して着火、燃焼を行う方式の二元燃料ディーゼル機関の燃焼特性改善を目的とする。燃焼特性改善の要件として、1排気再循環(EGR)の適用、2過給の採用、3含酸素燃料の着火燃料への適用、4DME(ジメチルエーテル)のCNGへの予混合、を取り上げ、最適燃焼条件の解明を最終目標とする。本年度は上記要件のうち、2過給の採用、を優先的に取り上げ、外部モータ駆動による機械式過給システムを構築した。過給機にはルーツブロワ式スーパーチャージャー(小倉クラッチ製、TX04)を選定し、インバータによりモータの回転速度を制御することで過給圧を変化させた。これにより吸気管内圧力を98 kPa(絶対圧、過給なし)から140 kPaまでの範囲内で、安定的に過給圧を変化できた。実験の結果、通常のディーゼル運転では過給圧を140 kPaまで高く設定することで高負荷運転における正味熱効率、およびSmokeエミッションの大幅な改善が得られることがわかった。一方、120 kPaを超える過給圧のもとで二元燃料運転を行った場合では、CNG供給比率の増加にともないHCエミッションの大幅な増大が生じ、正味熱効率は低下する結果を得た。CNGを主燃料とする二元燃料運転ではディーゼル燃料噴霧によって着火が生じ、その後、噴霧束の外側に存在するCNGと空気との予混合気に向かって火炎伝ぱ燃焼が進行するものと考えられる。過給を行うと、この噴霧束外側部分に存在するCNG-空気予混合気の希薄化が進み、このため、火炎伝ぱ燃焼が完結できずに大量のHCが生成したことが考えられた。なお、NOx低減対策の基本技術であるEGRを模擬した実験に関しては、本研究に着手する時点ですでに完了しており、その結果を論文にとりまとめ公表した。本研究は、圧縮天然ガス(CNG)を吸気管に供給し、ディーゼル燃料を燃焼室内に噴射して着火、燃焼を行う方式の二元燃料ディーゼル機関の燃焼特性改善を目的とする。燃焼特性改善の要件として、1排気再循環(EGR)の適用、2過給の採用、3含酸素燃料の着火燃料への適用、4DME(ジメチルエーテル)のCNGへの予混合、を取り上げ、最適燃焼条件解明を最終目標とする。本年度は上記要件のうち、2過給の採用、および3含酸素燃料の着火燃料への適用に関する一連の実験を実施した。また、1排気再循環(EGR)の適用、を実施するために実験装置を改造した。はじめに、ルーツブロワ式スーパーチャージャーによる機械式過給の影響を調べた。着火燃料には原料油が異なる3種のバイオディーゼル(菜種油メチルエステル:RME、大豆油チルエステル:SME、ココナッツ油チルエステル:CME)、およびCMEと1-ブタノールとの混合燃料(CME:1-ブタノール=60:40;質量比率)を使用した。過給圧、CNG供給比率、および着火燃料の種別が機関性能、排ガス特性、燃焼特性に及ぼす影響を、基準燃料であるJIS2号軽油の場合と比較した。その結果、通常のディーゼル運転では着火燃料の種別によらず、過給圧を高く設定する(130140 kPa)ことで高負荷運転領域の正味熱効率(BTE)およびsmokeエミッションが顕著に改善した。一方、CNGのエネルギー供給比率を50%以上にするとBTEおよびTHCは悪化することがわかった。つぎに、EGRを行うための実験装置改造を試みた。排気管を分岐し、DPF(ディーゼルパティキュレートフィルター)およびEGRクーラーを介して、排ガスの一部を過給機上流側に還流する方式のEGRシステムを構築した。予備実験の結果、吸気の酸素濃度が低下(EGR率が増加)するにつれてNOx濃度が顕著に低下することを確認した。本研究は、圧縮天然ガス(CNG)を吸気管に供給しディーゼル燃料を噴射して着火、燃焼を行う方式の二元燃料ディーゼル機関の燃焼特性改善を目的とする。燃焼特性改善の要件として、1排気再循環(EGR)の適用、2過給の採用、3含酸素燃料の着火燃料への適用、を取り上げ、研究を実施した。はじめに、インバータ制御のモータで駆動するルーツブロワ式過給システムを構築した。これにより機関運転変数の影響を受けることなく、140 kPa(絶対圧)までの安定した機械式過給を実現した。着火燃料として原料油種が異なる3種のバイオディーゼル(菜種油:RME、大豆油:SME、ココナッツ油:CME)、およびCME60%と1-ブタノール40%(質量比)との混合燃料(CMEBと表記)を用い、過給圧の影響を調査した。通常のディーゼル運転では、いずれの燃料も過給圧を高く設定することで高負荷における正味熱効率およびSmokeエミッションが大幅に改善した。