hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱と振動を利用して発電する低コスト・大面積フレキシブルコジェネレータの開発

本研究は,振動と熱から同時に電力を取り出すための発電素子(コジェネレータ)の開発を目指している.本年度得られた主な成果を以下に示す.1.自作した面内方向および厚さ方向のゼーベック係数測定装置を用いて,導電性のNiCu布上にZnOナノ結晶を形成したフレキシブル熱電変換材料について,ゼーベック係数測定を行った.NiCu布自体ではn型のゼーベック係数が得られ,ZnOナノ結晶を形成することによりゼーベック係数が大きくなることを見出した.ZnO結晶の酸素欠損に起因する伝導電子の影響と考えられる.また,作製した試料を水洗いしてから再測定したところ,わずかにZnOナノ結晶の脱落とゼーベック係数の低下が見られた.ナノ結晶/導電性布界面における化学的結合もさらに強固化する必要がある.2.自作した起電力測定装置の改良を行い,圧電素子/熱電変換素子ハイブリッド構造にて得られる起電力のS/N比を大幅に向上することに成功した.市販の圧電素子をn型Si基板に貼り付けた試料に対して,モーター駆動で圧電素子を振動させながら,Si基板に温度差を与えたときの熱起電力の変化を測定したところ,振動による電位と熱起電力の重ね合わせが確認された.今後,圧電素子にn型とp型のSi基板を対にして取り付け,圧電素子に加振した際の起電力を測定することにより,整流作用を実証する.3.ACカロリメトリ法の原理に基づいて,フレキシブル材料の厚さ方向の熱拡散率を測定するための装置を自作した.スライドガラスとSi基板にて測定精度を評価したところ,Siのような熱伝導率の大きい材料では,装置由来の寄生熱抵抗が無視できないことがわかった.このことは装置の電極部分の設計を見直す必要があることを示しており,既に装置改良に着手している.この改良が済めば,速やかにフレキシブル材料の熱拡散率測定に移行できる.本研究は,振動と熱から同時に電力を取り出すための発電素子(コジェネレータ)の開発を目指している.本年度得られた主な成果を以下に示す.1.フレキシブル材料の面内方向および膜厚方向のゼーベック係数を測定するための装置をそれぞれ自作した.Cu板およびPb板に対して測定を行い,報告値に近い値が得られたことから,本装置による測定の妥当性を確認した.炭素布の面内方向のゼーベック係数を測定したところ,S=5μV/Kであった.また膜厚方向のゼーベック係数については,電極で試料を押す力や試料を重ねた枚数などに対する依存性を調べることにより,今後の測定条件について確認した.2.フレキシブル熱電変換材料として,低コストかつ大面積に形成可能な熱水法により,ZnOナノ構造を炭素布上に成長させ,その熱電特性を調べた.今回得られたZnOはナノピラーおよびナノシート構造であり,ZnOナノ構造で覆われることにより炭素布材料の紫外線遮断特性が大幅に向上することを見出した.ZnO/炭素布試料の面内方向のゼーベック係数はS=5μV/Kであり,炭素布単体の値とほぼ同じであった.この結果は,今回成長したZnOナノ構造がほとんど熱起電力に寄与していないことを示している.3.圧電素子/熱電変換素子ハイブリッド構造における整流作用を測定するための装置を自作した.市販の圧電素子をSi基板に貼り付けた試料に対して,モーター駆動で圧電素子を振動させながら,Si基板に温度差を与えたときの熱起電力の変化を測定した.温度差を大きくするに従って,得られる熱起電力の絶対値が小さくなることがわかった.現在,この結果についての解析を進めている.フレキシブル熱電材料および圧電材料の熱伝導率測定が進んでいないためである.これは,熱電対の構造や,再現性よく測定するための装置設計など,ゼーベック係数測定装置の作製・測定条件確認に時間を要した結果,この装置を熱伝導率測定へアレンジできなかったことに起因する.本研究は,振動と熱から同時に電力を取り出すための発電素子(コジェネレータ)の開発を目指している.本年度得られた主な成果を以下に示す.1.昨年度に構築した面内方向および厚さ方向のゼーベック係数測定装置を用いて,ZnOナノ結晶フレキシブル熱電変換材料を作製する際に必要となる基板用布材料について,様々な導電性布材料(炭素布,NiCu布,銀布)のゼーベック係数測定を行った.NiCu布ではn型の,炭素布と銀布ではp型のゼーベック係数を示すことを明らかにした.この原因を明らかにするため,現在,ホール測定など,キャリア特性に関する測定を進めている.また,銀布上にZnOナノ結晶を形成することにより,ゼーベック係数がn型に変化した.ZnO結晶の酸素欠損に起因する伝導電子の影響と考えられる.2.昨年度自作した起電力測定装置の改良を行い,圧電素子/熱電変換素子ハイブリッド構造の整流作用について,より精度の高い測定を行った.市販の圧電素子をn型Si基板に貼り付けた試料に対して,モーター駆動で圧電素子を振動させながら,Si基板に温度差を与えたときの熱起電力の変化を測定した.その結果,温度差を与えることにより,起電力の振動中心電圧が正極方向にシフトすることを見出した.この結果は,圧電素子とSi基板の間でキャリアの注入・流出が起こっていることを示唆している.3.ACカロリ

メトリ法に基づいてフレキシブル材料の厚さ方向の熱伝導率を測定するための装置作製に着手した.初年度には,フレキシブル熱電変換材料として,低コストかつ大面積に形成可能な熱水法によりZnOナノ構造を布基板上に成長させる技術を構築するとともに,金属を添加することによりn型試料とp型試料を作製することに成功した.それに加えて,フレキシブル材料の面内方向および膜厚方向のゼーベック係数を測定するための装置を自作し,フレキシブル材料のゼーベック係数を実測した.さらに,圧電素子/熱電変換素子ハイブリッド構造の整流作用を測定するための装置も自作した.本年度は,本研究で最も注目かつ期待していた圧電素子/熱電変換素子ハイブリッド構造における整流作用について,それを示唆する実験結果が得られたことにより,研究が大きく前進したと考えられる.また遅れていた熱伝導率測定についても装置作製に着手しており,装置組立後速やかに測定精度の確認に移行できるものと思われる.以上の点から,本研究はおおむね順調に進展していると判断できる.本研究は,振動と熱から同時に電力を取り出すための発電素子(コジェネレータ)の開発を目指している.本年度得られた主な成果を以下に示す.1.自作した面内方向および厚さ方向のゼーベック係数測定装置を用いて,導電性のNiCu布上にZnOナノ結晶を形成したフレキシブル熱電変換材料について,ゼーベック係数測定を行った.NiCu布自体ではn型のゼーベック係数が得られ,ZnOナノ結晶を形成することによりゼーベック係数が大きくなることを見出した.ZnO結晶の酸素欠損に起因する伝導電子の影響と考えられる.また,作製した試料を水洗いしてから再測定したところ,わずかにZnOナノ結晶の脱落とゼーベック係数の低下が見られた.ナノ結晶/導電性布界面における化学的結合もさらに強固化する必要がある.2.自作した起電力測定装置の改良を行い,圧電素子/熱電変換素子ハイブリッド構造にて得られる起電力のS/N比を大幅に向上することに成功した.市販の圧電素子をn型Si基板に貼り付けた試料に対して,モーター駆動で圧電素子を振動させながら,Si基板に温度差を与えたときの熱起電力の変化を測定したところ,振動による電位と熱起電力の重ね合わせが確認された.今後,圧電素子にn型とp型のSi基板を対にして取り付け,圧電素子に加振した際の起電力を測定することにより,整流作用を実証する.3.ACカロリメトリ法の原理に基づいて,フレキシブル材料の厚さ方向の熱拡散率を測定するための装置を自作した.スライドガラスとSi基板にて測定精度を評価したところ,Siのような熱伝導率の大きい材料では,装置由来の寄生熱抵抗が無視できないことがわかった.このことは装置の電極部分の設計を見直す必要があることを示しており,既に装置改良に着手している.この改良が済めば,速やかにフレキシブル材料の熱拡散率測定に移行できる.交流電源を準備して熱伝導率を測定できるように装置の改良を行い,フレキシブル熱電材料ならびに圧電材料の熱伝導率について測定を開始する.圧電素子にn型とp型のSi基板を対にして取り付け,両端に生じる熱起電力と電流を測定する.さらに圧電素子に加振したときの熱起電力・電流を測定して,整流作用を実証する.本年度までに,フレキシブル熱電変換材料の基板として使用する予定の種々の導電性布のゼーベック係数について,面内方向ならびに膜厚方向の測定を終えている.
がんの産生する蛋白の診断への応用に関する研究

がんにおいてはブドウ糖の取り込みが亢進するが、これは糖輸送担体(GLUT)の増加によるものと考えられる。そこで膵がん、膵内分泌腫瘍,肝がんにおいてGLUTー1,ー2,ー3の発現をNorthern blot法で検討した。正常膵外分泌細胞のGLUTの型は不明であるが、膵がんではGLUTー1,ー3の発現が認められた。このことはGLUTー2に対する抗体を用いた免疫組織化学によっても証明された。また膵ラ氏島はGLUTー2を有するが、内分泌系の腫瘍ではGLUTー1,GLUTー3が検出され、GLUTー2は認められなかった。また正常肝は主にGLUTー2で少量のGLUTー3が存在するが、肝細胞がんではGLUTー2のほかに、GLUTー1,ー3の増加が観密された。以上のことからがんにおいてはGLUT遺伝子のスイッチが起こり、正常とは異る遺伝子が発現することが明らかとなった。そのメカニズムを解明する一助として、GLUTー1遺伝子の5′上流にCATを結合した遺伝子を導入して観察したところ、腫瘍プロモ-タ-であるホルボ-ル・エステルにより発現が促進されることが明らかになった。次に甲状腺分化がんに対する単クロ-ン抗体TCMー9についてその診断への応用を検討した。まず甲状腺がんをヌ-ドマウスに移植してInー111標識抗体によるイメ-ジングを試みたが不成功に終った。これは抗原が細胞表面に露出していないためと考えられるが、血中に抗原が多い可能性も考慮しなければならない。次に血清を固相に吸着させた後、抗体を作用させて血中抗原のELISAを行ったところ、甲状腺分化がんで高値であったが、非腫瘍性疾患でも高値を取るものがあり、更に検討が必要である。今後方法を改良すれば、このTCMー9は血中腫瘍マ-カ-として応用できる可能性が大きい。
対称性変化ダイナミクス観測にもとづく非従来型超伝導の解明

高温超伝導体や有機超伝導体に代表される非従来型超伝導体の解明は、物性物理学における長年の未解決問題であり、応用上極めて重要な室温超伝導の実現の鍵となる。近年、解明の糸口として、超伝導転移温度以上で現れる不完全なギャップ構造である擬ギャップが注目を集めている。本研究の目的は、擬ギャップの起源、そして超伝導と擬ギャップの関係性を電子相関の観点から解明することである。本年度では主に、擬ギャップ及び超伝導と電子相関の関係性に注目し、有機超伝導体に対する偏光時間分解分光法を実施した。中でも、強い電子相関により反強磁性秩序を示す領域と、やや電子相関が弱められ超伝導秩序を示す領域の境界付近のモット転移付近の電子状態に注目した。この領域はキャリアの遍歴性と局在性の臨界に相当し、特異な現象が多数報告されている。調査の結果、有機超伝導体において面内異方性で特徴づけられる擬ギャップ状態が普遍的に存在することが判明した。他方、その温度特性は電子相関によって定性的に異なることを見出し、擬ギャップの電子相関効果を発見した。更に、超伝導状態が極めて遅い緩和ダイナミクスで特徴づけられることを見つけた。特に、電子相関の強い試料では超伝導応答が転移温度よりもはるかに高い温度領域まで観測され、モット転移近傍において超伝導揺らぎが発散的に成長することを指摘した。この成果は超伝導発現において電子相関が重要であることを示唆する。また電子相関のもたらす対称性変化の多次元解析を目的とした、光の軌道角運動量(OAM)を励起に用いた時間分解分光に関しても利用を検討した。鏡面領域の広い銅酸化物試料に対しては既に応答検出が実現されているが、有機試料では鏡面領域が限定される上、信号強度が元来小さく、対策を要することがわかった。今後は高開口度の対物レンズの利用や偏光応答の高感度検出などに取り組む予定である。偏光時間分解分光をもとに有機超伝導体の擬ギャップおよび超伝導の電子状態を特徴づけることに成功し、電子相関に対する系統的な解析を実施した。解析結果からモット臨界近傍において超伝導揺らぎが発散的に成長することを明らかにすることができた。以上の実績を踏まえ、本研究課題は順調に進んでいると考える。次年度では、有機超伝導体における不完全な電子秩序構造形成の起源解明を目的とし、本年度で扱った試料に加え、新たな試料を対象に偏光時間分解分光を行う。また、多次元対称性という観点から擬ギャップ起源を明らかにするため、光の軌道角運動量(OAM)を励起に用いた時間分解分光を実現する。以上より、非従来型超伝導の擬ギャップに関する新たな知見探索を行い、研究目的を達する。本年度では、電子相関の異なる有機超伝導体に対し偏光時間分解分光を実施し、対称性破れを伴う擬ギャップの温度特性が電子相関により特徴づけられることを明らかにした。ここで明らかとなった秩序構造は格子系の構造秩序状態と何等かの関係があると考えられるが、詳細は明らかではない。そこで、次年度では電子系の不完全な秩序構造形成の起源探索のため、格子あるいは電子系の秩序状態を冷却速度により制御可能な有機導体を対象に測定を実施し、その関係性の解明から擬ギャップ起源を探る。また、光の軌道角運動量(OAM)を用いた多次元対称性解析の開発を行う。本年度で検討したように、鏡面領域の大きい銅酸化物試料を対象とした測定は実現しているものの、元来、鏡面領域が小さい上に、信号強度の小さい有機伝導体では改善を要する。これまでの有機超伝導体を対象とした偏光時間分解分光の幅広い実験データをもとに改善を進める。

今後は高開口度の対物レンズの利用や偏光応答の高感度検出などに取り組む予定である。偏光時間分解分光をもとに有機超伝導体の擬ギャップおよび超伝導の電子状態を特徴づけることに成功し、電子相関に対する系統的な解析を実施した。解析結果からモット臨界近傍において超伝導揺らぎが発散的に成長することを明らかにすることができた。以上の実績を踏まえ、本研究課題は順調に進んでいると考える。次年度では、有機超伝導体における不完全な電子秩序構造形成の起源解明を目的とし、本年度で扱った試料に加え、新たな試料を対象に偏光時間分解分光を行う。また、多次元対称性という観点から擬ギャップ起源を明らかにするため、光の軌道角運動量(OAM)を励起に用いた時間分解分光を実現する。以上より、非従来型超伝導の擬ギャップに関する新たな知見探索を行い、研究目的を達する。本年度では、電子相関の異なる有機超伝導体に対し偏光時間分解分光を実施し、対称性破れを伴う擬ギャップの温度特性が電子相関により特徴づけられることを明らかにした。ここで明らかとなった秩序構造は格子系の構造秩序状態と何等かの関係があると考えられるが、詳細は明らかではない。そこで、次年度では電子系の不完全な秩序構造形成の起源探索のため、格子あるいは電子系の秩序状態を冷却速度により制御可能な有機導体を対象に測定を実施し、その関係性の解明から擬ギャップ起源を探る。また、光の軌道角運動量(OAM)を用いた多次元対称性解析の開発を行う。本年度で検討したように、鏡面領域の大きい銅酸化物試料を対象とした測定は実現しているものの、元来、鏡面領域が小さい上に、信号強度の小さい有機伝導体では改善を要する。これまでの有機超伝導体を対象とした偏光時間分解分光の幅広い実験データをもとに改善を進める。
十二指腸空腸バイパス術後の代謝改善メカニズムにおける胆汁酸の意義と腸肝循環の変化

本研究は、現在臨床においても注目を集めている「代謝改善手術」の一術式である十二指腸空腸バイパス術の代謝改善メカニズムを解明することを目的としている。その中心として、「胆汁酸」の生体内の動態が変化していることが挙げられ、特に本術式において胆汁・膵液のみが通過する空置空腸であるBilio-Pancreatic Limb(BPL)での再吸収とそのメカニズムの検討・解明を目指す。
固相支持体を用いた環状高分子の合成に関する研究

シリカゲルと(トリメトキシ)シリルベンジルクロリドとの反応によってシリカゲル上にベンジルクロリド部位を導入した。さらに、1-エチル-3-(3'-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドとの4級化反応によって、縮合剤であるカルボジイミドをシリカゲル上に固定化した。しかし、この反応は定量的に進行せず、未反応のベンジルクロリドが20%程度残存することがわかった。すなわち、アミノ基とカルボキシル基を有するヘテロ2官能性ポリスチレンの脱水環化反応を行う際に、末端アミノ基とシリカゲル表面に残存するクロロメチルフェニル部位との縮合反応によってヘテロ2官能性ポリスチレンが不可逆的に固定化してしまう問題点が明らかとなった。そこで、あらかじめ、(トリメトキシ)シリルベンジルクロリドと1-エチル-3-(3'-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドとの4級化反応によって、カルボジイミド部位を有するシランカップリング試薬を合成した。次に、シリカゲルとの反応を行い、シリカゲルにカルボジイミドを固定化することができた。元素分析の結果から、シリカゲル1g当たり0.5mmol程度のカルボジイミドが導入されていることがわかった。そこで、得られたカルボジイミド修飾シリカゲルを固体縮合剤として用いたα-カルボキシル-ω-アミノヘテロ2官能性ポリスチレンの分子内環化反応を行った。その結果、20%と十分に満足いく収率ではなかったが、1分子内脱水生成物である環状ポリスチレンを選択的に得ることができた。環状高分子の前駆体に相当するヘテロ2官能性ポリスチレンの合成を行った。すなわち、官能性開始剤及び官能性停止剤を用いたスチレンのリビングアニオン重合によって、アミノ基とカルボキシル基を有するヘテロ2官能性ポリスチレンを合成した。さらに、その末端アミノ基をベンジルオキシカルボニルクロリドと反応させることによって、カルバメート基で保護を行った。このヘテロ2官能性ポリスチレンをニトロフェニルエステル結合をリンカーとしてシリカゲル上へ固定化するために、まず、シリカゲル上にニトロフェノール部位を導入した。このフェノール性水酸基と2官能性ポリスチレンの末端カルボキシル基との縮合反応を行い、ポリスチレンをシリカゲルに固定した。しかし、この縮合反応においてはシリカゲル上に点在するニトロフェノール部位と大きな排除体積を有するポリスチレンの末端カルボキシル基との反応が動力学的に不利なために固定化率は低かった。次に、11-ウンデセニルアミンと4-ヒドロキシ-3-ニトロ安息香酸の縮合反応を行い、得られたアミド化合物とカルボキシル末端ポリスチレンとの縮合反応を行い、あらかじめ活性なニトロフェニルエステル部位をポリスチレンに結合した。さらに、塩化白金酸存在下にクロロジメチルシランの11-ウンデセニル部位へのヒドロシリル化反応を行い、続いて、シリカゲルへの固定化反応を行った。その結果、この方法では高効率でヘテロ2官能性ポリスチレンをシリカゲル上に固定化することができることが明らかとなった。固相支持体に固定化する環状高分子の前駆体に相当するヘテロ2官能性ポリメタクリル酸メチル及びアクリル酸t-ブチルの合成を行った。まず、ヘテロ2官能性ポリメタクリル酸メチルについては、ジフェニルエチレンジアミンモノリチウムアミドを開始剤としてメタクリル酸メチルのアニオン重合をテトラヒドロフラン中、-78°Cで行った。重合溶媒及び添加剤の検討結果から、反応系に開始剤と等量のテトラメチルエチレンジアミンと5倍モルの塩化リチウムを添加することにより、重合がリビング的に進行することがわかった。そこで、生長鎖末端を無水こはく酸で停止させることによりω位にカルボキシル基を導入した。

得られたヘテロ2官能性ポリメタクリル酸メチルの構造を核磁気共鳴吸収スペクトル及び飛行時間型質量分析によって確認した。さらに、高度希釈条件下で分子内アミド化反応を行い、環状ポリメタクリル酸メチルを合成した。次に、ヘテロ2官能性アクリル酸t-ブチルについては、アミノ基を有する官能性開始剤として1-(4-アミノフェニル)-1-フェニルヘキシルリチウムを用いて、アクリル酸t-ブチルのリビングアニオン重合をテトラヒドロフラン中、-78°Cで行い、生長鎖末端を無水こはく酸で停止させることにより、カルボキシル基をω位に導入した。得られたヘテロ2官能性ポリアクリル酸t-ブチルの構造を核磁気共鳴吸収スペクトル及び飛行時間型質量分析によって確認した。さらに、高度希釈条件下で分子内アミド化反応を行い、環状ポリアクリル酸tブチルを合成した。シリカゲルと(トリメトキシ)シリルベンジルクロリドとの反応によってシリカゲル上にベンジルクロリド部位を導入した。さらに、1-エチル-3-(3'-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドとの4級化反応によって、縮合剤であるカルボジイミドをシリカゲル上に固定化した。しかし、この反応は定量的に進行せず、未反応のベンジルクロリドが20%程度残存することがわかった。そのために、アミノ基とカルボキシル基を有するヘテロ2官能性ポリスチレンの脱水環化反応を行う際に、末端アミノ基とシリカゲル表面に残存するクロロメチルフェニル部位との縮合反応によって、ヘテロ2官能性ポリスチレンが不可逆的に固定化してしまう問題点が明らかとなった。そこで、あらかじめ、(トリメトキシ)シリルベンジルクロリドと1-エチル-3-(3'-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドとの4級化反応によって、カルボジイミド部位を有するシランカップリング試薬を合成した。次に、シリカゲルとの反応を行い、シリカゲルにカルボジイミドを固定化することができた。元素分析の結果から、シリカゲル1g当たり0.5mmol程度のカルボジイミドが導入されていることがわかった。そこで、得られたカルボジイミド修飾シリカゲルを固体縮合剤として用いたα-カルボキシル-ω-アミノヘテロ2官能性ポリスチレンの分子内環化反応を行った。その結果、20%と十分に満足いく収率ではなかったが、1分子内脱水生成物である環状ポリスチレンを選択的に得ることができた。
食品加工技術による食後血糖値上昇抑制作用のメカニズムに関する研究

本年度はゲル状食品の加工条件による内部構造の改変と消化酵素の浸透性阻害作用の関連性を解明するために、高アミロース米から米ゲルおよび米粉ゲルを調製し、加工条件がゲルの澱粉消化性に及ぼす影響を解析した。高アミロース米5品種の精白米について、米の重量に対して3倍の水を加えて炊き上げた炊飯米を調製した。炊飯米は25°Cおよび75°Cの恒温槽に30分間静置した後、撹拌せん断処理を行い、米ゲルを調製した。一方で、米ゲルを調製した5品種の高アミロース米を製粉し、米粉ゲルを調製した。これらの試料に人工消化液を作用させ、一定反応時間での澱粉分解率の測定を行った。米ゲルの消化酵素による澱粉分解率には顕著な品種間差が認められた。さらに、75°Cに保持した炊飯米から調製したゲルは、炊飯後25°Cに冷却した米から調製したゲルよりも、すべての品種において、澱粉分解率が低くなる傾向が認められた。走査型電子顕微鏡による内部組織の観察により、75°Cに保持した炊飯米から調製したゲルは気泡が小さく、密な網目構造をもつ傾向が観察されたため、ゲルの構造特性が消化酵素の浸透性に関与している可能性が示唆された。また同品種の米から調製した米ゲルと米粉ゲルについて消化酵素による澱粉分解率を比較した結果、米粉から調製したゲルの方が炊飯米から調製した米ゲルよりも澱粉分解率が高くなる傾向が見られた。一方で、米ゲルの素材となる炊飯米の澱粉分解率の品種間差と米ゲルの澱粉分解率の品種間差は必ずしも同じ傾向を示さないことが明らかになり、米ゲルの澱粉消化性の品種間差には素材特性に加えて加工条件の差に起因する物理的要因が関与していることが考えられる。申請者は数種類の多糖類と澱粉を組み合わせた試料を用いて澱粉消化性を評価し、すでに多糖類の中ではキサンタンガムが米、トウモロコシ、馬鈴薯由来のいずれの澱粉にも顕著に高い消化遅延効果を示すことを明らかにしている。そこで本年度は、澱粉とキサンタンガムの単純な混合系から実際の加工食品であるパンに研究対象を発展させ、キサンタンガムの澱粉消化性に及ぼす影響を検証した。米粉パンにキサンタンガムを0.5%2%の濃度で添加し、パンを焼成後0日目および4日目のサンプルについて澱粉消化性の評価を行った。澱粉消化性の評価にはキサンタンガムが澱粉自体の消化性に及ぼす影響を解析するために凍結乾燥後粉砕した試料と、パンの物理的な要因を抽出するために、ヒトの咀嚼を模擬した破砕法で処理した試料を用いた。凍結乾燥後粉砕した試料についてはキサンタンガムの添加濃度が1%以上の試料については反応時間10分後の澱粉消化率が低くなる傾向が認められたが、20分後では抑制効果は見られなかった。一方、ヒトの咀嚼過程を模擬した破砕法で処理したサンプルについては、添加濃度が2%でキサンタンガムの抑制効果が反応時間20分後でも認められた。キサンタンガムを添加したパンは添加濃度の上昇に伴い比容積が減少し、添加濃度2%のパンでは膨らみも抑えられ、クラムの密度が顕著に高かった。以上の結果から、キサンタンガムは澱粉との相互作用等により、焼成したパンの中に含まれる澱粉自体の消化性を抑制する効果は小さいが、パンのマトリクス構造を改変することにより、澱粉の分解率を物理的に抑制していることが示唆された。本年度の計画であった「キサンタンガムの澱粉消化性に対する抑制効果に及ぼす食品加工条件の影響」については、実際の加工食品であるパンを用いて、添加濃度を変えて抑制効果を検証し、ある一定濃度以上では抑制効果が認められたことから、進捗状況はおおむね順調であると考える。申請者は昨年度すでに、澱粉と多糖類の単純な混合系で顕著に高い澱粉消化遅延効果を示したキサンタンガムを米粉パンに添加して、パンの形態での消化遅延効果を検証した。その結果、粉の重量に対して2%添加することで有意に消化酵素による澱粉分解率を抑制することを明らかにした。本年度はその制御機構を明らかにするために、キサンタンガムの添加がパンのテクスチャーに及ぼす影響を解析した。その結果、キサンタンガムを添加するとクラムの内部結着力の指標となる回復率が著しく低下することが明らかになった。キサンタンガムを2.0 %添加することによって認められた澱粉消化性に対する有意な抑制効果は、凍結乾燥後粉砕した試料よりもミンサーで破砕して食塊を形成した試料で顕著であったことから、キサンタンガムが示す増粘効果や澱粉粒に吸着することによって澱粉の酵素分解性を抑制するキサンタンガム自体の作用に加えて、クラム組織の内部結着力を高めることによって食塊の拡散速度が遅くなったために澱粉の酵素分解性が抑制されていると考えられる。

さらに、モデル系食品として米からゲル状食品を調製し、その加工条件がゲルの内部構造と消化酵素の浸透性に及ぼす影響を解析するために、素材となる米の品種特性やゲルを調製する際の撹拌条件がゲルのテクスチャーに及ぼす影響を解析し、テクスチャーに顕著な差が見られた試料については、凍結乾燥後の試料の内部組織をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察した。本年度の計画であった「咀嚼による破砕性および食塊形成と澱粉消化性の関連性解明」については、キサンタンガムを添加した米粉パンを試料としてキサンタンガムの澱粉消化性に対する制御機構には、クラムの内部結着力の増大による食塊の拡散抑制作用が関与していることを明らかにした。さらに「食品のネットワーク構造を利用した消化酵素の浸透性阻害作用と食品加工条件の関連性解明」については、米から調製したゲルを用いて加工条件と内部構造の関連性解明に着手しており、計画に沿っておおむね順調に進展していると考える。本年度はゲル状食品の加工条件による内部構造の改変と消化酵素の浸透性阻害作用の関連性を解明するために、高アミロース米から米ゲルおよび米粉ゲルを調製し、加工条件がゲルの澱粉消化性に及ぼす影響を解析した。高アミロース米5品種の精白米について、米の重量に対して3倍の水を加えて炊き上げた炊飯米を調製した。炊飯米は25°Cおよび75°Cの恒温槽に30分間静置した後、撹拌せん断処理を行い、米ゲルを調製した。一方で、米ゲルを調製した5品種の高アミロース米を製粉し、米粉ゲルを調製した。これらの試料に人工消化液を作用させ、一定反応時間での澱粉分解率の測定を行った。米ゲルの消化酵素による澱粉分解率には顕著な品種間差が認められた。さらに、75°Cに保持した炊飯米から調製したゲルは、炊飯後25°Cに冷却した米から調製したゲルよりも、すべての品種において、澱粉分解率が低くなる傾向が認められた。走査型電子顕微鏡による内部組織の観察により、75°Cに保持した炊飯米から調製したゲルは気泡が小さく、密な網目構造をもつ傾向が観察されたため、ゲルの構造特性が消化酵素の浸透性に関与している可能性が示唆された。また同品種の米から調製した米ゲルと米粉ゲルについて消化酵素による澱粉分解率を比較した結果、米粉から調製したゲルの方が炊飯米から調製した米ゲルよりも澱粉分解率が高くなる傾向が見られた。一方で、米ゲルの素材となる炊飯米の澱粉分解率の品種間差と米ゲルの澱粉分解率の品種間差は必ずしも同じ傾向を示さないことが明らかになり、米ゲルの澱粉消化性の品種間差には素材特性に加えて加工条件の差に起因する物理的要因が関与していることが考えられる。今後は1)食品ネットワーク構造を利用した消化酵素の浸透性阻害作用と食品加工条件の関連性解明、2)咀嚼による破砕性および食塊形成と澱粉消化性の関連性解明について、研究を推進する予定である。まずは、新用途開拓が期待されている米に着目し、消化酵素の浸透性を阻害するようなネットワーク構造の強化を目指した加工条件を検討する。さらに、申請者は咀嚼を模擬した破砕処理を加えた澱粉消化性のin vitro評価法を確立しており、その評価法で得られた結果がヒトの食後血糖値との間に高い相関性があることを確認している。そこで、物性の違いにより破砕性が異なる試料を用いて、人工消化液中の拡散性と酵素分解により遊離するグルコースの量を解析し、破砕後の粒度や食塊の物性との関連性を明らかにする予定である。今後は今年度に引き続き、計画に沿って1)食品のネットワーク構造を利用した消化酵素の浸透性阻害作用と食品加工条件の関連性解明、2)咀嚼による破砕性および食塊形成と澱粉消化性の関連性解明について、研究を推進していく予定である。まずは、米を利用したゲル状食品を用いて、加工条件によるゲルの構造の変動を内部観察と物性測定により解析し、消化酵素の作用性との関連性を明らかにする予定である。さらにヒトの咀嚼を模擬した破砕処理法を用いて、破砕処理による試料形態の変化と消化酵素の作用性の関連性を解析する予定である。次年度使用額は研究費を効率的に使用して発生した残額である。(理由)次年度使用額は研究費を効率的に使用して発生した残額である。
動物モデルを用いた第3群肺高血圧症の治療戦略の構築

ラットに血管内皮成長因子(VEGF)受容体阻害薬であるSU5416を投与し、低酸素チャンバーにて6週間飼育することで、肺気腫と肺高血圧症を呈するラット(第3群肺高血圧症モデル)が完成する。このモデルを用いて、ホスホジエステラーゼ5(PDE-5)阻害薬や可溶性グアニル酸シクラーゼ(sGC)刺激薬など種々の肺血管拡張薬の効果、およびこれら薬剤と組織貫通型のホーミングペプチド(CAR)の同時投与による効果を検討し、第3群肺高血圧症治療への展開を目指す。
ゲーム理論と数理モデルによる行政学の体系化と日本行政研究の理論的基礎の構築

昨年度に予定よりも早く,研究成果の根幹部分を単著の図書として刊行(『ゲームとしての官僚制』東京大学出版会,2005年)したため,今年度は,関連する研究成果の公表と,今後の研究の進展に向けての新たな研究課題の展開を主たる目標とした.ゲーム理論を用いた官僚制研究の理論的検討については,上述した図書に加え,そこでは十分に検討することができなかった発展的な問題などについて,雑誌論文において公表を行った.今後の研究に向けての検討作業としては,理論的な命題の導出を踏まえ,それをいかに経験的データと接合し,実証していくかという問題について検討を行った.第一に,実験手法という政治学分野では発展途上ではあるが,フォーマルなモデルの検証作業として重要な方法について検討を加え,代表的な研究についての書評を公表した.第二に,日本の地方政治を題材として,知事と議会の制度配置がいかなる政策を帰結するかについて,フォーマルモデルによる検討を行いつつ,そこから導かれた仮説を知事と議会の党派性についてのデータと財政データを用いることで検証していく作業を,待鳥聡史(京都大学・法学研究科・助教授)と共同で進めた.アメリカ中西部政治学会においてその成果を報告するとともに,日本政治学会の年報において公表を行った.第三に,日本の中央政府における政権党と官僚制の関係を,審議会に注目しながら検討した.ここでも,フォーマルモデルの構築と計量手法を用いた検証作業を行った.これについては,日本公共選択学会ならびに日本政治学会において,成果を報告した.研究機関の初年度に当たる今年度は,主として二つの作業を進めた.第一は,ゲーム理論を用いた政治学における官僚制についての先行研究を整理・検討することである.第二は,先行研究を基盤としながら,筆者自身による,ゲーム理論を用いたフォーマルモデルを行政活動の諸側面について構築していくことである.第一の作業については,ほぼ初期に予定していた作業を終えた.とはいえ,この分野は,近年,急速に研究の発展が進んでおり,次年度以降にも,最新の研究の動向をフォローする作業を進める必要がある.この作業についての研究成果は,次の第二の作業についてまとまった図書を出版する際に,同時に公表を行うことを,次年度以降に予定している.第二の作業については,二つの方向で,執筆を進めた.第一は,行政活動の全般について,体系的に分析を行うことである.第二は,最近の政治・行政において注目を集める個別のテーマについて,一つ目の分析を援用しながら,分析を行った.第一の点については,一応の草稿となるものを完成させた.その内容の一部を学会・研究会において口頭報告した.また,図書としての出版を目指して,出版社との交渉を行い,出版の内諾を得た.次年度以降の出版を予定している.第二の点については,行政改革とガバナンスという二つのテーマについて,ゲーム理論を用いた官僚制分析の視点から考察を加え,それぞれ雑誌論文として執筆をした.一つはすでに発表され,もう一つも'2004年5月に発表予定である.総じて,今年度は,ほぼ当初の予定通りの研究の進展を見たと結論できる.研究機関の第二年度となる今年度は,大きく二つの作業を行った.第一は,ゲーム理論,フォーマルモデルを用いた官僚制研究について,既存の研究を整理しながら,筆者自身の分析を加えることにより,一般性の高い理論構築を進めることである.第二は,第一の作業でなされた一般性の高い理論を,具体的な事実に照らして,経験的に検証する方法の模索である.第一の作業は,具体的には,官僚制の様々な活動を,(1)官僚制と政治的プレイヤー間のゲーム,(2)官僚制内部の部局間,構成員間のゲーム,(3)官僚制と市民間のゲームという大きく三つの側面から総合的に理解する試みである.その成果は,『ゲームとしての官僚制』と題した単著の出版物として公刊することができた.様々な先行研究を,総合的な視点から位置づけなおすことで,この分野の研究の見取り図を示すと同時に,筆者自身がすべてのモデルを新たに解き,命題を提示していくことで,筆者なりの行政,官僚制についての理解を示すことができたと考えている.第二の作業については,具体的には,官僚制についてのフォーマルなモデルを基盤としながら経験的な検証を行っている先行研究の整理を行った.事例研究,計量分析,実験など,様々な実証研究の方法を用いた近年の研究について,その動向をまとめた.その成果は,「官僚制についての実証研究の動向:ゲーム理論,フォーマルモデルとの接合」と題する雑誌論文として公表した.昨年度に予定よりも早く,研究成果の根幹部分を単著の図書として刊行(『ゲームとしての官僚制』東京大学出版会,2005年)したため,今年度は,関連する研究成果の公表と,今後の研究の進展に向けての新たな研究課題の展開を主たる目標とした.ゲーム理論を用いた官僚制研究の理論的検討については,上述した図書に加え,そこでは十分に検討することができなかった発展的な問題などについて,雑誌論文において公表を行った.今後の研究に向けての検討作業としては,理論的な命題の導出を踏まえ,それをいかに経験的データと接合し,実証していくかという問題について検討を行った.

第一に,実験手法という政治学分野では発展途上ではあるが,フォーマルなモデルの検証作業として重要な方法について検討を加え,代表的な研究についての書評を公表した.第二に,日本の地方政治を題材として,知事と議会の制度配置がいかなる政策を帰結するかについて,フォーマルモデルによる検討を行いつつ,そこから導かれた仮説を知事と議会の党派性についてのデータと財政データを用いることで検証していく作業を,待鳥聡史(京都大学・法学研究科・助教授)と共同で進めた.アメリカ中西部政治学会においてその成果を報告するとともに,日本政治学会の年報において公表を行った.第三に,日本の中央政府における政権党と官僚制の関係を,審議会に注目しながら検討した.ここでも,フォーマルモデルの構築と計量手法を用いた検証作業を行った.これについては,日本公共選択学会ならびに日本政治学会において,成果を報告した.
臨床体験型コンピュータシミュレーション教材の標準化と医歯学融合教育での教育効果

臨床を疑似体験させるコンピュータシミュレーション教材(以下「教材」)を、医学部・歯学部の学生、新人医療職を対象として開発し、研究班内で内部評価を行うと共に、教材レビューを行って、他大学での実施を踏まえた教材の標準化を行った。医学部・歯学部の学生の授業で教材を活用し、新たな授業形態としての応用可能性を示すと共に、学生から高い評価を得た。教材の展開形式が学生の状態不安と学習効果に与える影響を検討したところ、意思決定をしながら学習を進める双方向型のコンピュータシミュレーション教材は、一方的に正しい手順等が表示される教材に比べて、臨床実習に対する不安を軽減させ、高い学習効果をもたらすことが示唆された。歯科臨床のコンピュータシミュレーション教材(以下「教材」)の新規開発を進め、研究班内で内部評価するとともに、他大学での実施を踏まえた教材の標準化を行った。上記内部評価が終了した教材を、研究班以外の教員、歯科臨床研修医、臨床系大学院生等に実施させ、教材作成に関わらない立場から教材のレビューを行い、他大学でも活用可能となるように標準化した。教材をeラーニングシステムから配信し、アカウントを配布した学生に実施させて、教材の流れや、意図がつかみにくかった点、解説で理解しにくかった点、自ら選んだ選択肢が不適切である理由が理解できなかった点等をアンケート調査し、その結果を基に教材の改訂を行った。教材実施時の実施履歴と得点、学習者による教材評価を、サーバに蓄積し、任意の時点で抽出できるシステムを運用した。教材の学習履歴(成績)と実施した学習者の成績の相関を分析して教材の妥当性を評価するためのデータを集めた。具体的な実施内容は次の通り。・医歯学融合教育履修学生、歯学科学生、口腔保健学科学生向け、歯科臨床研修医、新人歯科衛生士向け、および患者教育用の新規教材を開発し、研究班内で教材の内部評価を行うとともに、研究班以外の教職員等に依頼して教材レビューを行うことにより、教材の標準化を行った。・医歯学融合教育履修学生、歯学科4年生、5年生、6年生、口腔保健学科2年生、3年生に対し、授業で教材を活用し、新たな授業形態としての応用可能性を示すとともに、学生から高い評価を得た。・教材実施履歴・成績の蓄積・抽出を行い、教材の有効性、妥当性を評価するデータを集めた。前年度に引き続き、臨床体験型のコンピュータシミュレーション教材(以下「教材」)の新規開発を進め、研究班内で内部評価するとともに、他大学での実施を踏まえた教材の標準化を行った。上記内部評価が終了した教材を、研究班以外の教員に実施させ、教材作成に関わらない立場から教材のレビューを行い、他大学でも活用可能となるように標準化した。教材をeラーニングシステムから配信し、アカウントを配布した学生に実施させると共に教材を評価させ、教材の改訂を行った。教材実施時の実施履歴と得点、学習者による教材評価を、サーバに記録した。教材の学習履歴(成績)と実施した学習者の成績の相関を分析している。また、座学で学んでいない範囲の臨床知識が、コンピュータシミュレーション教材を実施することによってどの程度修得できたか、コンピュータシミュレーション教育がどの領域の学習に有効だったかを解析している。・医歯学融合教育履修学生、医学科学生、保健衛生学科学生、歯学科学生、口腔保健学科学生向け、歯科臨床研修医、新人歯科衛生士向け、および患者教育用の新規教材を開発し、研究班内で教材の内部評価を行うとともに、研究班以外の教職員等に依頼して教材レビューを行うことにより、教材の標準化を行った。・医歯学融合教育履修学生、医学科2年生、3年生、6年生、保健衛生学科2年生、4年生、歯学科2年生、3年生、4年生、5年生、6年生、口腔保健学科2年生、3年生、4年生に対し、授業で教材を活用し、新たな授業形態としての応用可能性を示すとともに、学生から高い評価を得た。前年度に引き続き、歯科臨床のコンピュータシミュレーション教材(以下「教材」)の新規開発を進め、研究班内で内部評価するとともに、他大学での実施を踏まえた教材の標準化を行った。教材をeラーニングシステムから配信し、アカウントを配布した学生に実施させて、教材の流れや、意図がつかみにくかった点、解説で理解しにくかった点、自ら選んだ選択肢が不適切である理由が理解できなかった点等を、アンケート調査し、教材作成者にフィードバックして教材の改訂を行った。教材実施時の実施履歴と得点、学習者による教材評価を、サーバに蓄積し、教材の学習履歴(成績)と実施した学習者の成績の相関を分析している。・医歯学融合教育履修学生、医学科学生、保健衛生学科学生、歯学科学生、口腔保健学科学生、歯科臨床研修医、新人歯科衛生士を対象とした教材を開発し、研究班内で内部評価を行うと共に、研究班以外の教職員等に依頼して教材レビューを行って、教材の標準化を行った。・医歯学融合教育履修学生、医学科2、5年生、保健衛生学科2、4年生、歯学科26年生、口腔保健学科24年生に対して授業で教材を活用し、新たな授業形態としての応用可能性を示すと共に、学生から高い評価を得た。

・教材実施歴、実施成績を抽出し、教材の有効性、妥当性を評価している。前年度に引き続き、歯科臨床のコンピュータシミュレーション教材(以下「教材」)の新規開発を進め、研究班内で内部評価するとともに、他大学での実施を踏まえた教材の標準化を行った。上記内部評価が終了した教材を、研究班以外の教員、歯科臨床研修医、臨床系大学院生等に実施させ、教材作成に関わらない立場から教材のレビューを行い、他大学でも活用可能となるように標準化した。教材をeラーニングシステムから配信し、アカウントを配布した学生に実施させて、教材の流れや意図がつかみにくかった点、解説で理解しにくかった点、自ら選んだ選択肢が不適切である理由が理解できなかった点等を、アンケート調査し、教材作成者にフィードバックして教材の改訂を行った。また、コンピュータシミュレーション教材の双方向性が、学生の状態不安と学習効果に与える影響を検討した。具体的な実施内容と結果は次の通り。・医歯学融合教育履修学生、医学科学生、保健衛生学科学生、歯学科学生、口腔保健学科学生、歯科臨床研修医、新人歯科衛生士を対象とした教材を開発し、研究班内で内部評価を行うと共に、研究班以外の教職員等に依頼して教材レビューを行って、教材の標準化を行った。・医歯学融合教育履修学生、医学科2、5年生、保健衛生学科2、4年生、歯学科26年生、口腔保健学科24年生に対して授業で教材を活用し、新たな授業形態としての応用可能性を示すと共に、学生から高い評価を得た。・教材の展開形式が学生の状態不安と学習効果に与える影響を検討したところ、意思決定をしながら学習を進める双方向型のコンピュータシミュレーション教材は、一方的に正しい手順等が表示される教材に比べて、臨床実習に対する不安を軽減させ、高い学習効果をもたらすことが示唆された。臨床を疑似体験させるコンピュータシミュレーション教材(以下「教材」)を、医学部・歯学部の学生、新人医療職を対象として開発し、研究班内で内部評価を行うと共に、教材レビューを行って、他大学での実施を踏まえた教材の標準化を行った。医学部・歯学部の学生の授業で教材を活用し、新たな授業形態としての応用可能性を示すと共に、学生から高い評価を得た。教材の展開形式が学生の状態不安と学習効果に与える影響を検討したところ、意思決定をしながら学習を進める双方向型のコンピュータシミュレーション教材は、一方的に正しい手順等が表示される教材に比べて、臨床実習に対する不安を軽減させ、高い学習効果をもたらすことが示唆された。コンピュータシミュレーション教材(以下「教材」)を新規に開発し、内部評価、レビューを実施して標準化した。さらに教材を学生に活用して、新たな授業形態、教育手法として応用可能であることを示すと共に、学生から高い評価を得たため。27年度が最終年度であるため、記入しない。教育メディア開発学、医学教育学、歯周外科学前年度に引き続き、臨床体験型のコンピュータシミュレーション教材(以下「教材」)を新規に開発し、研究班内で内部評価すると共に、他大学や海外での実施を踏まえた教材の標準化、翻訳を行う。
諸外国におけるライフスキル教育に関する調査研究

本研究は,欧米のライフスキル教育の理論と実際について調査し,わが国への適用に資することを目的とした.平成9,10年の2年間にわたり,アメリカ合衆国,欧州(イギリス,フランス.スイス・WHO)およびオーストラリアにおけるライフスキル教育プログラムについて調査を行うとともに関連資料を収集分析し,以下の成果を得た.(1)ライフスキルはセルフエスティーム形成スキル,意志決定スキル,目標設定スキル,ストレスマネジメントスキル,対人関係スキルの5つのスキルで構成され,わが国における「生きる力」に近い概念であることを明らかにした.(2)世界各国におけるライフスキル教育の発展過程と普及の歴史を調査し,ライフスキル教育が学校健康教育の基盤として位置づけされていることを確認した.(3)ライフスキル教育の方法をブレインストーミングとロールプレイを中心に調査し.特にその研修プログラムの構成,内容,実施方法の詳細を明らかにした.(4)各国におけるライフスキル教育の健康問題への適用を薬物乱用防止教育,喫煙防止教育,食生活教育,性・エイズ教育について調査し,その有効性を確認した.(5)以上の調査成果をもとに,学校教育におけるライフスキル教育の意義を健康教育の視点から総合的に考察するとともに,ライフスキル教育のわが国への導入,展開に着手した.本研究は,欧米のライフスキル教育の理論と実際について調査し,わが国への適用に資することを目的とした.平成9,10年の2年間にわたり,アメリカ合衆国,欧州(イギリス,フランス.スイス・WHO)およびオーストラリアにおけるライフスキル教育プログラムについて調査を行うとともに関連資料を収集分析し,以下の成果を得た.(1)ライフスキルはセルフエスティーム形成スキル,意志決定スキル,目標設定スキル,ストレスマネジメントスキル,対人関係スキルの5つのスキルで構成され,わが国における「生きる力」に近い概念であることを明らかにした.(2)世界各国におけるライフスキル教育の発展過程と普及の歴史を調査し,ライフスキル教育が学校健康教育の基盤として位置づけされていることを確認した.(3)ライフスキル教育の方法をブレインストーミングとロールプレイを中心に調査し.特にその研修プログラムの構成,内容,実施方法の詳細を明らかにした.(4)各国におけるライフスキル教育の健康問題への適用を薬物乱用防止教育,喫煙防止教育,食生活教育,性・エイズ教育について調査し,その有効性を確認した.(5)以上の調査成果をもとに,学校教育におけるライフスキル教育の意義を健康教育の視点から総合的に考察するとともに,ライフスキル教育のわが国への導入,展開に着手した.本研究は,欧米のライフスキル教育の理論と実際について調査し,わが国への適用に資することを目的としている.今年度は米国およびオーストラリアにおけるライフスキル教育プログラムを中心に下記の調査を行うとともに関連資料を収集した.(1)米国(2)オーストラリア本研究は,欧米のライフスキル教育の理論と実際について調査し,わが国への適用に資することを目的としている.今年度は欧州(フランス,イギリス,スイス・WHO)およびオーストラリアにおけるライフスキル教育プログラムについて下記の調査を行うとともに関連資料を収集・分析した.(1)フランス・フランス教育省;フランスにおけるライフスキル教育の喫煙・飲酒・薬物乱用などの危険行動防止のための健康教育への応用を調査した.(2)イギリス・イギリス教育雇用省;イギリスの公立学校における健康教育カリキュラムとその中のライフスキル教育の位置づけを調査した.・ライフスキル教育を応用したWHOの健康教育プログラムの世界への普及戦略を喫煙防止,AIDS予防,薬物乱用防止について調査するとともに,研究者間のネットワーク構築について担当責任者と情報交換した.(4)オーストラリア・オーストラリア各地の学校を訪問し,オーストラリアの学校におけるライフスキル健康教育の実践とその評価の方法について視察した.本年度は最終年度にあたるので2年間の調査研究の成果をまとめて報告書を作成した.
環境負荷を抑えた新しい吸音型消音器に関する研究

本年度(平成17年3月31日)は以下の項目を実施した。(1)リアルサイズ要素モデルの設計リアクティブ構造の超小型配列を実現するため、各種の微細加工法(微細放電加工、マイクロブラスト加工、マイクロ光造形)を用いることを検討した。ラージサイズの1次モデルの試験結果においては、共鳴構造の諸寸法が共鳴周波数と減音量に与える影響についての知見を得た。(2)微細加工によるリアクティブ素子の試作マイクロブラスト加工、マイクロ光造形、微細放電加工などの微細加工を用いてマイクロリアクティブ素子を試作した。まずそれぞれの加工法において、加工可能な溝・孔形状のサイズや加工精度について調べた。本研究では、マイクロブラスト加工によって物体表面に微細なリアクティブ構造を製作した。(3)音響試験試作したリアクティブ素子の性能を評価するための音響試験を行った。本研究では、微細構造が空力騒音に与える影響を風洞実験によって調べた。その結果、予備実験においては表面性状の変更による減音効果を確認できたが、製作した微細構造では顕著な減音効果が得られなかった。(4)研究成果の発表本年度は未実施であるが、次年度以降に発表予定とする。本年度は、以下の項目を実施した。(1)既存技術(文献・特許・製品)の調査文献調査、国際会議の参加などにより、既存の消音デバイスに関する研究動行を調査した。吸音型のマフラーとしては、依然としてグラスウールを用いる場合がほとんどであるが、その他に発泡金属などの多孔質素材を用いたものがある。MEMSデバイスを用いた消音デバイスはほとんど例がない。また、最近のマイクロ加工技術の動向を調査し、必要技術の洗い出しを行った。(2)1次モデル(ラージサイズ・要素モデル)の設計検討1次モデルとして、実験・解析の利便性を考慮して、最終製品の25倍モデルを想定した。まずは、従来のリアクティプ型(細孔管型)マフラーおける、音波の共鳴・反射・干渉による消音原理を利用することを考え、従来の設計手法を検討した。(3)性能試験・評価1次モデルである小型細孔管型マフラー試験装置を製作し、寸法限界および設計パラメータが減音特性に与える影響を、静的音響(スピーカ)試験によって検証した。また、無音気流風洞を用いた試験装置を製作し、気流による圧力損失特性、気流音による減音効果の悪化などの影響を実験的に調べた。その結果、細孔管の挿入位置により、圧力損失およびマフフー内部の自己気流音が変化し、減音特性が変わることがわかった。(4)高温・高速気流用試験装置の製作本研究の適用分野として考えている、高温・高速の作動流体を用いたマフラー試験装置を製作する。空気源としては、模型用のガスタービンエンジンを利用することを考え、装置の購入、基本仕様の検討を行った。1.マイクロマシニング技術の評価・検討リアクティブ構造の超小型配列を実現するための製造技術として、各種の微細加工技術について検討を行った。具体的には、従来のCNC加工機(小径ポールエンドミル)での微細加工に加え、マイクロブラスト加工、マイクロ光造型、微細放電加工、微細レーザー加工などについて、加工精度、溝加工や輪郭加工のサイズ限界、曲線および曲面加工の可否、CADデータとのインタフェース、加工可能な材料などを評価した。いずれの加工法も数数10μmの溝加工が可能であるが、共鳴構造を実現するための深溝加工や、加工速度がキーポイントとなる。2.1次モデル(ラージサイズ・要素モデル)の試作・音響試験リアルサイズの2-5倍程度の大きさを持つ1次モデルとして、細孔管を有する共鳴型サイレンサの試験装置を製作し、その音響特性を調べた。細孔管の挿入位置や孔ピッチが減音特性に与える影響について調べた。3.リアルサイズ要素モデルの設計1次モデルの細孔管型サイレンサは、音波の反射・干渉・共鳴を利用したリアクティブ型のサイレンサであり、リアルサイズにおいてもその原理を踏襲する。しかし、超小型の微細構造となるために共鳴周波数は高周波数域に移行することから、低周波数域の消音原理を検討する必要がある。4.市場・研究動向の調査市場・研究動向の調査により、最近注目されている分散型モバイル電源用の超小型ガスタービンシステムに、本研究成果を適用できる可能性があることがわかった。当該システムはMEMS技術の集大成であり、本研究の概念との親和性が高く、熱交換器などのハイブリッドシステムにも応用できるものと考えられる。

その結果、予備実験においては表面性状の変更による減音効果を確認できたが、製作した微細構造では顕著な減音効果が得られなかった。(4)研究成果の発表本年度は未実施であるが、次年度以降に発表予定とする。