hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
都市再生における編集型アーバンデザイン「アーバンカタリスト」に関する研究

本年度(平成31年3月31日まで)における研究実績は、以下のとおりである。1.スペインにおけるバルセロナおよびビルバオの自治体に対するヒヤリング調査の実施:オリンピックを契機とした都市改造について、バルセロナ市都市局、都市再生機構に対するヒヤリング調査を実施し、都市改造の変遷における情報を入手した。さらに、ビルバオの都市再生について、ビルバオ市都市局に対するヒヤリング調査を実施し、都市再生に関する戦略、再生効果における最新情報を入手した。2.米国テキサス州におけるヒヤリング調査の実施およびに関する資料の収集:調査対象都市とするテキサス州ダラス市にあるクライド・ワレン公園について、設計を担当したOBJ Landscape Architectureおよび、運営者のWoodall Rodgers Park Foundationに対するヒヤリング調査を実施し、都市計画関連資料の収集をおこなった。現地調査において収集した建設方法、運営方法、都市再生効果について、分析をおこなうとともに、環境配慮に関する大学の方針や取組みについて明らかにした。なお、内容については、全米における建築教育機関ACSA (Association of Collegiate Schools of Architecture)における国際会議で発表し、Proceedingsに掲載済みである。3.国内のアートを起爆剤とする都市再生に関する調査(現地調査と再生に関するメカニズムを明らかにするための情報収集および分析):国内におけるアートを起爆剤とする都市再生に関する事例として、福武財団が推進する直島、犬島、豊島などにおける一連のアートおよび建築を媒介としたインターベンションについて、現地調査や関係機関とのヒヤリング調査を実施し、計画組織の位置付けや構成の特徴と都市および地域と連携についての意識や活動実態について把握した。昨年度(平成31年3月31日まで)における研究実績は、以下のとおりである。本年度(令和2年3月31日まで)における研究の推進方策は、以下のとおりである。1.ノルウェーにおけるオスロ市およびドイツにおけるハンブルグ市の自治体に対するヒヤリング調査の実施。さらに、現地調査を実施し、都市再生に関する戦略、再生効果における最新情報を入手する。2.オーストラリアにおけるシドニー市の自治体に対するヒヤリング調査の実施。オリンピックを契機とした都市改造について、シドニー市都市局、都市再生機構に対するヒヤリング調査を実施し、都市改造の変遷における情報を入手する。3.昨年度から今年度に収集した研究資料の分析。スペイン・バルセロナにおけるオリンピックを契機とした都市改造、同様にシドニーの事例、また、ビルバオにおける文化施設をカタリストとした都市再生、同様にノルウェー、ハンブルグの事例、直島・犬島・豊島の事例に関して収集した情報を分析することで都市再生の兆候やメカニズムを明らかにする。

1.スペインにおけるバルセロナおよびビルバオの自治体に対するヒヤリング調査の実施:オリンピックを契機とした都市改造について、バルセロナ市都市局、都市再生機構に対するヒヤリング調査を実施し、都市改造の変遷における情報を入手した。さらに、ビルバオの都市再生について、ビルバオ市都市局に対するヒヤリング調査を実施し、都市再生に関する戦略、再生効果における最新情報を入手した。2.米国テキサス州におけるヒヤリング調査の実施およびに関する資料の収集:調査対象都市とするテキサス州ダラス市にあるクライド・ワレン公園について、設計を担当したOBJ Landscape Architectureおよび、運営者のWoodall Rodgers Park Foundationに対するヒヤリング調査を実施し、都市計画関連資料の収集をおこなった。現地調査において収集した建設方法、運営方法、都市再生効果について、分析をおこなうとともに、環境配慮に関する大学の方針や取組みについて明らかにした。なお、内容については、全米における建築教育機関ACSA (Association of Collegiate Schools of Architecture)における国際会議で発表し、Proceedingsに掲載済みである。3.国内のアートを起爆剤とする都市再生に関する調査(現地調査と再生に関するメカニズムを明らかにするための情報収集および分析):国内におけるアートを起爆剤とする都市再生に関する事例として、福武財団が推進する直島、犬島、豊島などにおける一連のアートおよび建築を媒介としたインターベンションについて、現地調査や関係機関とのヒヤリング調査を実施し、計画組織の位置付けや構成の特徴と都市および地域と連携についての意識や活動実態について把握した。本年度(令和2年3月31日まで)における研究の推進方策は、以下のとおりである。1.ノルウェーにおけるオスロ市およびドイツにおけるハンブルグ市の自治体に対するヒヤリング調査の実施。さらに、現地調査を実施し、都市再生に関する戦略、再生効果における最新情報を入手する。
熱歩行機構の動作性能改善に関する研究

熱歩行機構は,バイメタルシートの自励振動を活用することでセンサ・アクチュエータなしに高温水平面上を歩行する機構である.この熱歩行機構を対象に研究を行い,本年度は,主に以下に述べる二つの成果を得た.(1)従来の熱歩行機構は,バイメタル自励振動により機体を横方向(ロール方向)に揺らし,それにより片足を持ち上げて重力により前方に振り出す,という歩行形態をとっている.これまでの報告では主に水平面上においての検証がなされてきたが,本年度は,前後あるいは左右の傾斜面上における動作特性を理論と実験の両面から検討した.その結果,前後の傾斜では,傾斜角度に対しておおよそ直線的な関係で歩幅が変化すること.また,足の重心位置設計次第で登坂が可能であること,上りと下りでは最適な重心位置が異なっており幅広い傾斜に対応するためには重心位置の自動調整が望ましいこと,を見出した.一方,左右の傾斜面では,水平面に比べて歩幅が減少することを確認し,その改善の方策として振動周期の自動調整が重要となることを見出した.(2)熱歩行機構は,将来的には通常の二足歩行機構と統合しモータ動作をアシストすることで,歩行時の消費電力低減に寄与することが期待される.しかし,上述の従来型の熱歩行機構は,歩行時に体を大きくロールさせることから一般的な二足歩行機構との統合が難しい.そこで,より一般的な歩行形態に近づけるため,バイメタル振動を前後方向(ピッチ方向)に用いた機体(一般の受動歩行においてコンパス型と呼ばれる機体)の実現に取り組んだ.足底面の円弧半径,重心位置,脚長などのパラメータを適切に設計することにより,着地点に置き石をおいた水平面上において,コンパス型による熱歩行を実現した.実験エリアの制限から実現した歩数は2歩のみであるが,バイメタル自励振動を前後方向に用いても歩行が可能であることが初めて示された.当初目的にかかげた機構動作の理論的解析や,新しい歩行形態の実現の点で確実な進捗が得られている.また,歩行に必要な温度を低減するという目的に対しても,基礎的な実験を進めており,次年度以降の成果に結びつくことが期待できる.以上のことから,おおむね順調に研究は進展していると考える.今年度取り組んだコンパス型機構(バイメタル振動を前後方向に用いる機構)について,より安定かつ継続的な歩行を実現するための方策を検討していきたい.また,歩行に必要な動作温度を低減するために,形状記憶合金などの熱変形素子の利用可能性について検討を進めるほか,本年度基礎的な実験に取り組み有用な知見を得ている共振振動の活用についても検討を進めていき,動作温度の低減を実現したい.研究成果については,国内外の学会や学術雑誌等において公表していく.熱歩行機構は,バイメタルシートの自励振動を活用することでセンサ・アクチュエータなしに高温水平面上を歩行する機構である.この熱歩行機構を対象に研究を行い,本年度は,主に以下に述べる二つの成果を得た.(1)従来の熱歩行機構は,バイメタル自励振動により機体を横方向(ロール方向)に揺らし,それにより片足を持ち上げて重力により前方に振り出す,という歩行形態をとっている.これまでの報告では主に水平面上においての検証がなされてきたが,本年度は,前後あるいは左右の傾斜面上における動作特性を理論と実験の両面から検討した.その結果,前後の傾斜では,傾斜角度に対しておおよそ直線的な関係で歩幅が変化すること.また,足の重心位置設計次第で登坂が可能であること,上りと下りでは最適な重心位置が異なっており幅広い傾斜に対応するためには重心位置の自動調整が望ましいこと,を見出した.一方,左右の傾斜面では,水平面に比べて歩幅が減少することを確認し,その改善の方策として振動周期の自動調整が重要となることを見出した.(2)熱歩行機構は,将来的には通常の二足歩行機構と統合しモータ動作をアシストすることで,歩行時の消費電力低減に寄与することが期待される.しかし,上述の従来型の熱歩行機構は,歩行時に体を大きくロールさせることから一般的な二足歩行機構との統合が難しい.そこで,より一般的な歩行形態に近づけるため,バイメタル振動を前後方向(ピッチ方向)に用いた機体(一般の受動歩行においてコンパス型と呼ばれる機体)の実現に取り組んだ.足底面の円弧半径,重心位置,脚長などのパラメータを適切に設計することにより,着地点に置き石をおいた水平面上において,コンパス型による熱歩行を実現した.実験エリアの制限から実現した歩数は2歩のみであるが,バイメタル自励振動を前後方向に用いても歩行が可能であることが初めて示された.当初目的にかかげた機構動作の理論的解析や,新しい歩行形態の実現の点で確実な進捗が得られている.また,歩行に必要な温度を低減するという目的に対しても,基礎的な実験を進めており,次年度以降の成果に結びつくことが期待できる.以上のことから,おおむね順調に研究は進展していると考える.今年度取り組んだコンパス型機構(バイメタル振動を前後方向に用いる機構)について,より安定かつ継続的な歩行を実現するための方策を検討していきたい.また,歩行に必要な動作温度を低減するために,形状記憶合金などの熱変形素子の利用可能性について検討を進めるほか,本年度基礎的な実験に取り組み有用な知見を得ている共振振動の活用についても検討を進めていき,動作温度の低減を実現したい.研究成果については,国内外の学会や学術雑誌等において公表していく.熱自励振動を起こすための熱変形素子として形状記憶合金の購入を検討しているが,必要なスペックの材料の入手に時間がかかり,翌年度以降に購入を延期している.

また,バイメタル素子についても,市販のバイメタルでは性能的に十分でないことから,市販品に対して研究室にて追加工をすることを考えている.そのための装置の選定を進めており,翌年度以降に手配を予定している.
細胞機能・分化に影響を与える物理刺激パターンを解明する新規評価用デバイスの開発

分化能を含めたMSCの機能と足場環境との関係は徐々に明らかとなりつつあるが、未だ外部刺激と分化機構に関する知見は不足している状況にある。このような背景のもと、本研究では、細胞に対して様々な物理刺激を与えることができる新規デバイスの作製を試みることを目的とした。細胞に物理刺激を加えるための新しい誘電泳動用(DEP)電極デバイスを作製することに成功した。同デバイスで周波数を変化させながら誘電泳動を生じさせることで、様々な力学的刺激を細胞に与えることができる。本デバイスによる物理刺激で間葉系細胞株(UE7T-13)の分化関連遺伝子発現量が大きく変化するという大変興味深い現象を見出した。本研究では、細胞に対して物理刺激を発生させる原理として、細胞の誘電泳動現象を利用することを着想し、細胞に任意の強さの物理刺激を加えることのできる電極デバイスを考案した。誘電泳動による細胞操作は、細胞に様々な強さ、時間およびタイミングの力学的刺激を与えることのできる自由度の高い手法である。初年度では、細胞に任意の物理刺激を精度良く与えるための誘電泳動用電極デバイスのプロトタイプの作製と、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞株UE7T-13を用いて同デバイスの機能評価を行った。まず、既に他のグループによって誘電泳動が報告されていたヒト骨髄性白血病細胞株HL-60を、構築したデバイス流路内に流し込み、誘電泳動前後における泳動挙動を確認した。新規に設計した電極デバイスを用いた場合でも、周波数を変化させることで同一溶媒中において正負逆の誘電泳動を発現させることが可能であった。同様にUE7T-13の誘電泳動を行ったところ、同様の現象が観測された。細胞の泳動挙動は周波数以外に、細胞懸濁液の導電率、細胞種、電極の設計の違いによって変化し、溶媒の導電率が高い溶液では誘電泳動力が弱くなった。正の誘電泳動では電極上に細胞が押しつけられ、負の誘電泳動では電極間に細胞が集積して細胞塊(スフェロイド)を形成した。発現に与える影響を調査するため、Real Time RT PCRを用いて正の誘電泳動後における遺伝子発現量の変化を測定した。細胞が物理刺激を受けた際に発現量が低下するとされているADGRE5、骨芽細胞分化マーカーRUNX2、脂肪細胞分化マーカーPPARγの各種伝子の発現量が優位に低下するという結果が得られた。以上の結果から、本デバイスを用いてMSCに物理刺激を与えることができること、さらに分化に関連する遺伝子が変化することが明らかとなった。本研究では、細胞に物理刺激を加えるための新しい誘電泳動用電極デバイスを作製することに成功した。同デバイスで正の誘電泳動を生じさせることで、間葉系細胞株であるUE7T-13を強い力で電極に対して集合させることが可能となった。加えて、紙面の制約の都合上成果報告書には記載していないが、UE7T-13とHL-60の2種の細胞が混合した溶液中の細胞を一斉分離することにも成功している。今後、実験条件を最適化することで、様々な細胞を選択的に電極にトラップする条件が見出されれば、本実験で設計した電極を用いて、複数種の細胞を含む細胞懸濁液から単一のある細胞種だけを分離、回収することも可能となる。また、同現象を利用する細胞塊(スフェロイド)を作ることや、細胞を分離と物理刺激の負荷を同時に行うこと、2種の細胞を任意のパターンに配列したまま培養することなど、幅広い展開が考えられる。また、成果報告書に記載したとおり、本デバイスによる物理刺激で間葉系細胞株UE7T-13の分化関連遺伝子発現量が大きく変化するという大変興味深い現象を見出した。成果報告書には記載していないが、誘電泳動を行った後でも、約80%のUE7T-13細胞が生存することを確認している。以上のように、当初期待した以上の成果をあげることができた。昨年度は平面培養系の細胞に対して力学的刺激を与える検討を行った。本年度、昨年度の結果をまとめ、論文発表を行った(Anal. Sci.2016)。さらに本年度では、間葉系幹細胞の細胞塊に対して誘電泳動に基づく力学的刺激を与える実験を中心に検討を行った。まず、マイクロパタン表面を用いる間葉系幹細胞の細胞塊形成について検討を行った。100μm径の円形細胞接着領域ドメインをもつマイクロパタン培養皿を用いて細胞塊の形成を試みた。細胞播種細胞数を変えて脂肪幹細胞(ADSC)をマイクロパタン培養皿上に播くことで、細胞蓄積量の異なるサンプルを作製した。細胞をHoechst 33258、Calcein AM、MitoTracker Red CMXRosで染色し、蛍光顕微鏡及び共焦点レーザー顕微鏡を用いて蓄積状態の構造解析を行った。その結果、播種細胞数の増加に伴ってマイクロドメイン上で細胞が積層している様子が確認された。さらに共焦点レーザー顕微鏡を用いた三次元像構築により、マイクロパタン培養皿上で最小10 μmから最大72 μmまで幅広い蓄積レベルの細胞凝集体が形成していることを確認した。さらに、リアルタイム定量PCRを用いて骨芽及び脂肪分化関連遺伝子、創傷治療関連遺伝子の発現量を測定した。分化誘導因子を添加してないにも関わらず、三次元細胞蓄積量の増加に比例して骨芽分化マーカー遺伝子であるRUNX2及びALPの発現量が有意に上昇した。一方で脂肪分化マーカー遺伝子であるPPARγの発現量は変化せず,C/EBPαの発現量は顕著に減少していた。

さらに、創傷治療関連遺伝子の発現量とタンパク質分泌量が大幅に向上する現象を見出した。以上の結果を2報の学術雑誌で発表した(Genes Cells 2016、ACS Appl. Mater. Inter. 2017)分化能を含めたMSCの機能と足場環境との関係は徐々に明らかとなりつつあるが、未だ外部刺激と分化機構に関する知見は不足している状況にある。このような背景のもと、本研究では、細胞に対して様々な物理刺激を与えることができる新規デバイスの作製を試みることを目的とした。細胞に物理刺激を加えるための新しい誘電泳動用(DEP)電極デバイスを作製することに成功した。同デバイスで周波数を変化させながら誘電泳動を生じさせることで、様々な力学的刺激を細胞に与えることができる。本デバイスによる物理刺激で間葉系細胞株(UE7T-13)の分化関連遺伝子発現量が大きく変化するという大変興味深い現象を見出した。正の誘電泳動同現象を利用して1時間37°CでUE7T-13に対して物理刺激を加えたところ、UE7T-13の遺伝子発現量はNESTINで低下が見られたものの、期待したほどの大きな変化量というわけではなかった。原因として、十分な強さの物理刺激を細胞に提供できなかったこと、力を与えていた時間が短かったことなどが挙げられる。今後は、誘電泳動で発生している力の大きさを測定し、誘電泳動誘電泳動力を強めること、誘電泳動を掛ける時間を長くすること、などを検討する。同時に、細胞死を可能な限り抑える培養・インキュベート条件を調査、見出す必要があると考える。間葉系幹細胞は中胚葉系の細胞であるため、骨芽、脂肪、軟骨、筋肉などの細胞に分化しやすい。同細胞を用いて、内胚葉系細胞への分化関連遺伝子発現量を調査すると共に、細胞をiPS細胞に替え、内胚葉系および外胚葉系細胞への分化関連遺伝子の発現量を調査することを予定している。さらに、バイオエタノールで注目されている藻類細胞に本技術を適用し、バイオエタノールの生産効率と力学的刺激の関係性などについての研究を開始したいと考えている。バイオ分析本年度購入予定であったが、実験で使用予定の無かった細胞株一個の予算(約24000円)が余ったので次年度に繰り越すこととした。実験で用いる細胞の購入に利用する。
理科における児童・生徒の素朴概念に関する基礎的研究

本研究においては、先行研究の成果を踏まえて、地学的内容を事例として素朴概念を分析し解明しようと試みた。取り扱った内容は、地質領域として岩石とその構成物、気象領域として水の大循環、循環系の1プロセスである雨と雲、雨と雲の生成のメカニズムでもある水の相平衡(蒸発・結露)である。結果は以下のとうりである。まず、岩石の事例では、特に意味ネットワーク的手法をもとにコンピュータを利用して明確化することができた。この事例では、主に素朴概念の表現方法の検討を意図して行われたものである。気象領域では、水の大循環等に関する素朴概念を、解法系的認識と閉鎖系的認識といった視点から7つの類型に分類できた。また、これらの概念を支える彼ら固有の根拠やイメージ、エピソードも明らかにすることができた。特に、循環系的認識が成立している子ども達の多くは、本で読んだ、先生に聞いた等の間接経験を根拠として思考し概念を構成しているという結果が得られた。このような結果は、「水の大循環」の実態が直接経験できないため当然のことと捉えがちだが、単に間接経験の結果を受け入れているのではなく、子ども達の内面において「雨は限りなく降る、川は限りなく流れる、海には限りなく川の水が流れ込む」といった直接経験をもとにした解釈に支えられた解法系的な認識との葛藤や並存があって、何らかの解釈や意味づけのもとに間接経験を受け入れていると推測される。このように、地学的事象については直接経験できないものが多いため、従来指摘されているような、日常生活による多様な経験をもとに素朴な概念を構成しているという一義的な解釈ではなく、新奇な課題との出会いの中で、その場で考えを構成するという場合が存在する可能性を示唆するものである。このような結果は、子ども達の認識を議論する上での領域固有という視点の重要性を明確にするものである。
構音障がい者のための声質変換

声質変換は,ある話者の声をあたかも別人が発話しているかのように変換する技術である.アテトーゼ型脳性麻痺による構音障がい者の不明瞭な発話を,この声質変換技術を用いて聞き取りやすく変換することが本研究の目標である.声質変換技術はテキスト認識を行わない,音声から音声へ変換するシステムであるため,手足の動きが不自由な発話障がい者にとっても使いやすい技術であると考えられる.本年度は,声質変換精度の向上を目標として,「識別的学習」と「発話リズム変換」の2つのタスクに取り組んだ.構音障がい者発話が不明瞭になる原因として,音素の曖昧性が指摘されている.音素は音声において分割可能な最小単位とされている.構音障がい者は,口や舌など発話する機構が不自由であるため,健常者と比較して発話が曖昧になりやすい.提案手法では,これまで我々が研究してきた,構音障がい者の声質変換で用いられてきたアルゴリズムに,音素を識別するモデルを導入し,発話が明瞭に変換されるよう改良を加えた.この研究成果は,音声信号処理において世界最大級の国際学会INTERSPEECH2016において発表された.構音障害がい者の発話の特徴として,発話が不自然に間延びするという点がある.健常者の発話リズムは基本的に一定であるのに対して,障がい者の発話リズムは,その前後の音素の関係や発話者の体調によって大きく変化する.この発話リズムの変動が,障がい者の発話を聞き取りにくくする原因の一つとなっていた.発話リズムの変換はこれまで例が少なく,特に声質変換システムにおいて,発話リズムは入力話者のものをそのまま用いることがほとんどであった.そのため,発話リズムを変換する新たな特徴量を提案し,リズムを健常者に近づけることに成功した.これらの研究成果は日本音響学会ならびに電子情報通信学会で発表され,現在,INTERSPEECH2017に投稿中である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,全国に34万人いるとされる言語・聴覚障がい者のなかでも,アテトーゼ型脳性麻痺による構音障がい者のための音声変換システムを研究対象としている.アテトーゼ現象は,脳性麻痺の症状のひとつであり,意図した動作に緊張状態を発生させる.そのため,アテトーゼ型脳性麻痺患者の多くは,手足が不自由であるとともに発話も不明瞭になってしまい,コミュニケーションが円滑にできないという障がいを抱えている.しかしながらアテトーゼ型脳性麻痺は知的障がいを伴うことがほとんどなく,円滑なコミュニケーションさえ可能になれば,社会進出できると考えられる.そこで申請者は,アテトーゼ型構音障がい者が手話や筆談に頼れないため,彼らの音声を健常者と違和感なく談話できるようにする声質変換技術を研究している.障がい者の不明瞭な発話音声を聞き取りやすい音声に変換することで,構音障がい者とのコミュニケーションが円滑化され,彼らの雇用機会の増加・社会貢献が可能になると考えられる.また,構音障がいは,脳性麻痺患者のみならず,健常者であっても高齢による発話機能低下によっても起る場合がある.提案技術は,少子高齢化の進む日本において,高齢者とのコミュニケーション支援にもつながる技術である.平成25年度まで,我々は非負値行列因子分解(Non-negative Matrix Factorization : NMF)を用いた声質変換を構音障害者へと応用してきた.本年度は,本研究で用いるNMF声質変換そのものの精度向上・計算時間削減を目指して研究を進め,従来手法に対して1/30の計算時間での変換を可能にした.また,これまで声質変換で問題とされてきた,必要な学習データ量の削減に取り組み,入力話者の音声を学習せずとも変換できる多対一声質変換を健常者声質変換で実現した.声質変換は,ある話者の声をあたかも別人が発話しているかのように変換する技術である.アテトーゼ型脳性麻痺による構音障がい者の不明瞭な発話を,この声質変換技術を用いて聞き取りやすく変換することが本研究の目標である.声質変換技術はテキスト認識を行わない,音声から音声へ変換するシステムであるため,手足の動きが不自由な発話障がい者にとっても使いやすい技術であると考えられる.本年度は,「声質変換技術における学習データの削減」を目標として研究を行った.これまでの声質変換においては,入力話者と変換先の目標話者の,同一テキストから構成される215単語あるいは50文の発話データがそれぞれ学習データとして必要であった.アテトーゼ型脳性麻痺による構音障がい者にとって,発話行為そのものが身体への負担となるため,学習データ量を削減することは実用化のために必要不可欠である.本年度は辞書適応と不特定話者声質変換の2つの手法を提案した.辞書適応手法では,これまで声質変換辞書に必要であった学習でデータを,行列分解を用いた辞書適応を行うことで,わずか10単語まで削減することに成功した.この研究成果は健常者6名のデータベースで評価実験を行い,1件の国際学会で発表され,学術論文誌EURASIP Journalに採録された.さらに,入力・出力話者の学習データを必要としない不特定話者声質変換を提案した.これまで声質変換で必要であった入力・出力話者の辞書を,それらを含まない多数話者の辞書で近似する手法である.今回は,これまで用いてきた辞書ベースの手法を拡張し,不特定話者声質変換を実現した.

この研究成果は,音声信号処理において世界最大級の国際学会INTERSPEECH2016において口頭発表を行い,論文誌IEEE/ACM Trans.へ採録された.身体の動きが不自由なアテトーゼ型構音障がい者に応用される声質変換技術において,「学習データの削減」を主な目標として研究に取り組み,2つの異なる手法を提案した.1つ目の行列分解による辞書適応手法は,声質変換に必要な辞書を作成するのに必要な学習データ量のする削減である.従来必要とされてきた215単語あるいは50文の発話データを,行列分解を持ちた辞書適応手法により10単語まで削減することができた.この研究成果は1件の国際学会で発表され,学術論文誌EURASIP Journalに採録された.2つ目は入力・出力話者の学習データを必要としない不特定話者声質変換を提案した.これまで声質変換で必要であった入力・出力話者の辞書を,それらを含まない多数話者の辞書で近似する手法である.この研究成果は,音声信号処理において世界最大級の国際学会INTERSPEECH2016において口頭発表を行い,論文誌IEEE/ACM Trans.へ採録された.以上,2つの手法により,学習データの削減という目標はほぼ達成することできた.また,聴覚障がい者を対象とした音声認識手法の研究,雑音環境下におけるマルチモーダル声質変換,無音声の唇動画像から音声を復元する試み,アテトーゼ型脳性麻痺による構音障がい者を対象とした音声認識による家電操作システムなど,関連するテーマに幅広く取り組んだ.1年間で国際学会において6件の発表を行ったことは特筆に値し,本年度採録された学術論文が共著を含め5本を数えることと合わせて,期待以上の進展があったといえる.声質変換は,ある話者の声をあたかも別人が発話しているかのように変換する技術である.アテトーゼ型脳性麻痺による構音障がい者の不明瞭な発話を,この声質変換技術を用いて聞き取りやすく変換することが本研究の目標である.声質変換技術はテキスト認識を行わない,音声から音声へ変換するシステムであるため,手足の動きが不自由な発話障がい者にとっても使いやすい技術であると考えられる.本年度は,声質変換精度の向上を目標として,「識別的学習」と「発話リズム変換」の2つのタスクに取り組んだ.構音障がい者発話が不明瞭になる原因として,音素の曖昧性が指摘されている.音素は音声において分割可能な最小単位とされている.構音障がい者は,口や舌など発話する機構が不自由であるため,健常者と比較して発話が曖昧になりやすい.提案手法では,これまで我々が研究してきた,構音障がい者の声質変換で用いられてきたアルゴリズムに,音素を識別するモデルを導入し,発話が明瞭に変換されるよう改良を加えた.この研究成果は,音声信号処理において世界最大級の国際学会INTERSPEECH2016において発表された.構音障害がい者の発話の特徴として,発話が不自然に間延びするという点がある.健常者の発話リズムは基本的に一定であるのに対して,障がい者の発話リズムは,その前後の音素の関係や発話者の体調によって大きく変化する.この発話リズムの変動が,障がい者の発話を聞き取りにくくする原因の一つとなっていた.発話リズムの変換はこれまで例が少なく,特に声質変換システムにおいて,発話リズムは入力話者のものをそのまま用いることがほとんどであった.
ゼータ関数の極の研究とその応用

既約正則概均質ベクトル空間は分類されており、その多くについてはp進ゼータ関数が決定されている。この決定されていない物として、SL(5)xGL(4)というタイプがある。ゼータ関数の研究の下準備として、このタイプの詳しい研究を行い、結果を発表した。さらに続編が予定されている。また、此の空間のp進ゼータ関数については、分母の幾つかの因子を決定してあるが完全な決定には至っていない。今後の課題としたい。また、ゼータ関数はまた代数曲線に関しても定義されている。これに関しても分担者酒井によって研究が進められたが。また、幾何学的側面は長瀬によってSpin構造の研究がおこなわれ、そ3の成果を発表した。さらに、特異点の方面からの成果は福井によってもたらされた。今後の課題としたい。代表者は概均質ベクトル空間のb関数の双対性を改良し,の不変式等に広範に使用できるものとした.これは,J.Denef,行者明彦などにより利用されている.分担者酒井は,b_1に関するザリスキーの定理を拡張し,ミルナ-数の評価を改善した.分担者佐藤はヤコビ形式の構成の副産物として情報セキュリティー理論に適用できる方式を開発した.これは新聞でも報道された.分担者奥村はCR部分多様体の曲率について新しい知見を示した.分担者小池はベルアン方程式などについて新しい研究を行った.既約正則概均質ベクトル空間は分類されており、その多くについてはp進ゼータ関数が決定されている。今後の課題としたい。これに関しても分担者酒井によって研究が進められが。また、幾何学的側面は長瀬によってSpin構造の研究がおこなわれ、その成果を発表した。
性決定およびその病態の分子機構

我々は哺乳類の性決定とその病態の分子機構の研究を進めている。最近、この分子機構を制御する転写因子群が明らかにされつつあり、それらの蛋白質間の相互作用の解明が重要なテーマとなっている。我々はこれまで精巣の分化を誘導することが知られていた転写因子SRYが、がん抑制遺伝子産物として知られるWT1と協調的に機能することを示唆する以下のような結果を得た。1)WT1はin vitroおよびin vivoにおいてSRYと直接結合する。2)WT1はSRYと協調的にSRY結合配列を持つプロモーターやSRY遺伝子のプロモーターからの転写を活性化する。3)性腺形成不全を伴う合併疾患Denys-Drash症候群(DDS)に見られるWT1変異体は、SRYとの協調的な転写活性化能を失っている。4)野生型WT1はSRY依存的にSRY結合配列上にリクルートされるが、DDSの変異体ではこの活性が低下している。WT1はそれ自体が直接DNAに結合する転写因子であり、p21のような細胞周期の制御因子やamphiregulinのような増殖因子の発現を誘導するが、上記の結果はWT1がSRYのような転写因子と結合して間接的にDNA上にリクルートされることにより転写を調節する機能を有することを示唆している。その最終的な意義付けは、WT1とSRYの複合体により発現調節を受ける標的遺伝子の同定を待つしかないが、現時点ではDDSのような性腺の形成不全を起こすWT1の変異体は、少なくともSRY遺伝子自体の発現誘導を起こさないことから、WT1とSRYの結合および協調的な転写の活性化は、ヒトの性決定と性腺の形成不全のような病態に関わる重要な現象であることが示唆される。現在、WT1とSRYを同時に発現する細胞株を樹立して、渡辺慎哉博士(東大医科研)との共同研究としてマイクロアレイを用いた標的遺伝子のスクリーニングを行っている。我々はほ乳類の性決定とその病態の分子機構の研究を進めている。最近、この分子機構を制御する転写因子群が次第に明らかにされてきて、それらの蛋白質間の相互作用の解明が重要なテーマとなっている。我々は性決定とその病態に関わる二つの転写因子、すなわちSRYとWT1が相互作用する可能性を示す以下のような結果を得た。1)WT1はin vitroおよびin vivoにおいてSRYと直接結合した。2)WT1はSRYと協調的にSRY結合配列を持つプロモーターからの転写を活性化した。3)ヒトの性逆転(Y染色体を持ちながら女性の形質を示す)の症例において、WT1との結合活性が減少しているSRYの変異を見いだした。以上のことから、WT1とSRYの結合および協調的な転写の活性化は、ヒトの性決定および性逆転に関わる重要な現象であることが示唆された。SRYは、雌のマウスに発現させると精巣を誘導することが知られている。そこで、平成12年度では、WT1と結合できないSRY変異体を単離して精巣誘導能を調べることにより、SRYとWT1の相互作用の重要性を個体レベルで検証する。WT1をbaitとするtwo hybridスクリーニングを行った結果、WT1が種々の転写因子と結合することがわかった。平成12年度では、これらのうち、新規のものについて染色体マッピングを行うとともに全構造を決定してWT1との結合の意義を解析する。性逆転に関わる遺伝子が9p24や10q25などにマップされているので、これらの位置に新規遺伝子がマップされた場合は、性逆転の症例における変異を検討する。

最近、この分子機構を制御する転写因子群が次第に明らかにされてきて、それらの蛋白質間の相互作用の解明が重要なテーマとなっている。我々は平成11年度において性決定とその病態に関わる二つの転写因子、すなわちSRYとWT1が相互作用する可能性を示す以下のような結果を得た。1)WT1はin vitroおよびin vivoにおいてSRYと直接結合した。2)WT1はSRYと協調的にSRY結合配列を持つプロモーターからの転写を活性化した。3)本邦で報告されたヒトの性逆転(Y染色体を持ちながら女性の形質を示す)の症例に見られたSRYの変異体L163terは、WT1との結合活性が減少していることを見いだした。平成12年度は、このWT1とSRYの分子間相互作用についてさらに検討を進め、これまで直接DNAに結合するクラシカルな転写因子と考えられてきたWT1が、SRYとの結合を介して間接的にDNA上にリクルートされることを明らかにした。さらに、性腺の形成不全を症状とするDenys-Drash症候群に見られるWT1の変異体では、SRYとの協調的な転写活性化もSRY依存的なDNA上へのリクルートもほとんど検出されなかった。以上のことから、WT1とSRYの結合および協調的な転写の活性化は、ヒトの性決定および性逆転に関わる重要な現象であることが示唆された。以上の成果については、現在、論文作成中である。
ケロイド進展・増悪の分子病態生理の解明

2018年度から研究代表者が所属研究機関を異動した関係で、新たな研究機関において研究計画申請と承認、実験系の立上げと臨床症例から体細胞供与を募ることに2018年度の1年間を費やした。そのため、派生的な研究報告は複数行った(後述、および、Mochizuki, Gonda et al. Plast Reconstr Surg 2019)が、本研究課題本来の研究目的に沿った具体的な研究成果はまだ得られていない。現在、研究計画に記した線維芽細胞の初代培養系の確立とともに、過去に報告のあるマウスケロイドモデルの再現実験を行っている。研究実績の概要にも記したが、2018年度から研究代表者が所属研究機関を異動した関係で、新たな研究機関において研究計画申請と承認、実験系の立上げと臨床症例から体細胞供与を募ることに2018年度の1年間を費やしたため。異動後の研究機関で、新たに臨床症例から細胞供与を募って実際に細胞サンプルを複数得るにはかなりの時間がかかると思われる。そのため、ヒトの皮膚線維芽細胞の初代培養にこだわることなく、マウスなどの実験動物におけるin vivoモデルで、ケロイド関連のシグナル伝達系に干渉を加えてそのアウトプットを見ることにより、ケロイドに影響する因子を解析する戦略も試行する。平成29年度は、まず具体的な研究計画の策定を行ったが、代表研究者の所属機関の異動が重なったため、実質的な研究実績をあげるには至らなかった。ただし、各種学術集会に出席し、研究課題に関連する情報の収集は行った。また、実験データの解析方法を予め検討し、それに関連して和文論文を一編発表した。代表研究者の所属機関の異動が重なった。異動前の機関で実験系を組み上げてしまった場合、異動によって実験系のセットアップに要した研究費のかなりの部分が無駄になってしまう恐れが強かったため。改めて、異動後の所属機関において当初の研究計画通りに実験系を組み上げ、研究を進めてゆく予定である。代表研究者の所属機関の異動により、研究機関初年度の平成29年度には、実質的な実験作業が行えなかったため。研究進捗状況に記したように、研究代表者の所属研究機関の異動に伴って、本研究課題の進捗は全体的に遅れている。そのため、実際の実験に要する経費を後ろ倒しで使用できるように次年度使用額として温存しているため。
MDRタイプABCトランスポータによるオーキシン極性輸送の分子機構

本研究においてはシロイヌナズナのT-DNAタグラインを利用して、AtMDR4(AtPGP4)とその類似メンバーAtABC1に関して生理学的及び生化学的解析を行い、植物細胞における植物ホルモン輸送に関わる新しいメンバーとしてのABCトランスポーターの役割と、その輸送の分子メカニズムを明らかにすることを目的とした。本年度は、主にAtMDR4(AtPGP4)に関して顕著な進展があった。AtMDR4のコーディング領域にT-DNAの挿入されたシロイヌナズナのT-DNAタグラインは、芽生えの時に根の伸長・発達が野生株に比べて明確に遅延することが見出された。これは、本遺伝子が根で発現していることと良い整合性を示す。根の中でも主に表皮細胞で発現しており、根の基部では皮層でも高い発現がみられた。この遺伝子の高発現株を用い、茎頂から根端へのオーキシン輸送を測定したところ、高発現株で2.5倍に極性輸送が上昇していた。破壊株を用いたメタボローム解析では、根に投与したIAAが破壊株では半分程度にしか取り込まれない結果を得た。それに対し、高発現株では、オーキシンの取り込みが上昇していた。さらに、HeLa細胞を用いた細胞輸送系では、AtMDR4を発現した細胞はコントロールに比べ、IAAをより取り込むことが見出され、そのIAAの内向き輸送はオーキシン輸送阻害剤NPAで明確に阻害された。これらのことから、IAAが根端から上向きに輸送されるところにAtMDR4が関与していることが示唆された。そこで、ペプチド抗体を用いた蛍光免疫組織染色を行ったところ、AtMDR4は根の表皮細胞の下側の面に局在していることが認められ、仮説を強く支持する結果を得た。一方、AtMDR4と最も類似するAtMDR21についても発現特性を調べたところ、本分子はむしろ地上部で発現しており、機能の役割分担が示唆された。本研究ではシロイヌナズナのAtPGP4とAtABCA1の2種のABCトランスポーターの輸送特性を解析し、オーキシンの極性移動への寄与、さらにはオーキシン以外の植物ホルモンの膜輸送と長距離輸送に対する役割を明らかにすることを目指している。AtPGP4に関して、今年度はそのプロモータ::GUSによる発現解析を行った。結果として、本分子種は根で高い発現を示すこと、および葉の鋸歯先端の排水装置で特徴的なシグナルを与えることが明らかとなった。また、種々の植物ホルモンによる発現応答を調べたところ、AtPGP4はサイトカイニン添加によってその発現量が増大することが認められた。T-DNAタグラインを用いた解析においては、AtGP4を発現していないホモ接合体を得たが、この個体は通常の生育条件では特に顕著なフェノタイプを示さなかった。最近、この膜蛋白質を昆虫細胞(Sf9)に発現させることに成功した。今後、AtPGP4の生化学的性質を明らかにしていく。もう一方の分子種AtABCA1は、シングルコピー遺伝子であるが、哺乳類のABCA1は、コレステロールやリン脂質の輸送に関与することが知られ、本分子種はその植物オルソログに当たる。この分子に関して、プロモータ::GUSによる発現パターンを調べたところ、根、茎、葉の維管束で特異的に発現していることが明らかとなった。特に根と茎の分岐点で発現が高かった。この維管束特異的な発現は、芽生えから成熟植物体に至るいずれの生長段階においてもみられ、恒常的に軸方向に何らかの内在性物質を輸送している可能性が示された。維管束以外では、開花後の成熟した花粉で高いGUS活性がみられたことと、花弁が脱離する段階において特異的に、その莢の付け根部分で発現が明確に上昇することが認められた。
ナノコンポジットレジン化による歯冠修復用セラミックスの破折防止に関する研究

セラミックスのナノコンポジット化に関する研究成果を歯冠修復用に応用し、セラミックスが口腔内で使用中に疲労によって破折するのを防ぐ方法を見出す事をも目的にして実験を行った。1年目は(1)ナノコンポジットセラミックスの調整をミクロサイズとナノサイズの粒子でコンポジット化する粒界分散型になるよう、コア材料として110μmのシリカとマイカ粒子、マトリックスとしてナノサイズの金属酸化物と複合酸化物を用意し、均一に混和した後、溶融射出成型機で試験片を作成した。(2)板状試験片でDTA測定及曲げ強さ測定後の破断面のSEM観察等を行い結晶構造を確認した。用いた8種類の超微粒子の中ではシリカを添加した場合に最も顕著な効果が得られることが判明した。2年目には(1)歯冠修復材料としても使用できるか寸法精度の検討を、形成した支台歯への適合をしらべることにより確認し、また(2)金属支台歯に接着性レジンで装着したクラウンへ咬合力に相当する負荷を加えながら咬合試験を行い破折するまでの回数を求めた。これらの結果からクラウン形態に仕上げた場合にもナノコンポジット化の効果はあらわれ、臨床応用への可能性が示唆された。セラミックスのナノコンポジット化に関する研究成果を歯冠修復用に応用し、セラミックスが口腔内で使用中に疲労によって破折するのを防ぐ方法を見出す事を目的に実験を行い、以下の結果を得た。ナノコンポジット試験片の調整を、ミクロサイズとナノサイズの粒子でコンポジット化する粒界分散型になるようにした。コア材料として110μmのシリカとマイカ粒子、マトリックスとしてナノサイズのSiO_2,Al_2O_3,CeO_2,Fe_2O_3,MgO,TiO_2,Y_2O_3,ZnOを用意し、均一に混和した後、溶融射出成型機で試験片を作成した。こうして作成した試験片を1000°Cまで加熱しDTA測定を行し、ピークの出現状況から予想通りの結晶組成が得られていることを確認した。板状に調整した試験片を用いて硬さと曲げ強さを測定し、破断面のSEM観察も行った。試験結果から曲げ強さ等は使用する粒子の粒径にほぼ反比例し、8種類の超微粒子の中では、SiO_2を添加した場合が最も顕著である事が判明した。次年度には、他の物理的性質についても詳細に検討する予定である。
気管支微小循環に影響を与える諸因子に関する研究

正常気管支組織酸素分圧に及ぼす吸入酸素濃度の影響ブタを用いて正常気管支の組織酸素分圧に及ぼす吸入酸素濃度の影響について検討した。全身麻酔下に開胸し左主気管支の膜様部で組織酸素分圧の測定を行った。吸入酸素濃度は21%、50%、100%の3段階とし、それぞれの酸素濃度による換気を10分行った後、気管支組織酸素分圧を5回測定した。5回の測定値の中央値を代表値とした。また同時に動脈血酸素分圧と静脈血酸素分圧を各1回測定した。5頭のブタで測定を行った結果、吸入酸素濃度21%では気管支組織酸素分圧は63.0±20.0mmHg,動脈血酸素分圧は83.7±24.7mmHg、静脈血酸素分圧は40.8±7.6mmHgであった。吸入酸素濃度50%では気管支組織酸素分圧は128.0±26.6mmHg,動脈血酸素分圧は325.4±48.3mmHg、静脈血酸素分圧は54.1±13.4mmHgであり、吸入酸素濃度100%では気管支組織酸素分圧は172.4±56.1mmHg,動脈血酸素分圧は582.0±46.5mmHg、静脈血酸素分圧は64.1±13.3mmHgであった。気管支組織酸素分圧は静脈血酸素分圧よりかなり高い値を示した。その較差は吸入酸素濃度21%で22.2mmHg、50%で73.9mmHg、100%で108.3mmHgとなり、吸入酸素濃度の上昇に伴い気管支組織酸素分圧は静脈血酸素分圧より大きな影響を受ける事が示された。正常気管支組織酸素分圧の検討結果をふまえ、平成5年度では、移植された肺の気管支組織酸素分圧について、気管支動脈を再建するグループと再建しないグループに分け測定し、肺移植における気管支動脈再建が気管支組織酸素分圧に及ぼす影響について検討する予定である。
インド密教における五護陀羅尼の構成と展開

本研究は、初期密教経典に属する五護陀羅尼(Pancaraksa)、および、インド後期密教において女神として神格化された五護陀羅尼明妃を取り扱う。五護陀羅尼とは特定の5種の陀羅尼経典の集成であり、その構成には2種の系統が存在する。本研究では主にサンスクリット・テキストや漢訳、チベット語訳等の文献研究を通じて両系統の特徴を比較考察する。併せてインド後期密教文献に説かれる観想上の姿や実際の作例、他の女尊信仰の特徴を検討し、通時的な視点から五護陀羅尼信仰の特色を解明する。
カルビン回路の新規調節機構の解明と分子育種への応用

カルビン回路で機能するセドヘプツロース-1,7-ビスホスファターゼ(SBPase)は、フェレドキシン/チオレドキシン系を介したレドックスによる活性調節に加えて、リン酸化などの修飾による活性調節を受けていることを明らかにした。また、カルビン回路のGAPDHおよびPRKの調節因子であるCP12が、酸化的ストレス時の光合成機能維持にも機能していることを明らかにした。光合成カルビン回路の明暗調節には、主に4つのチオール酵素(GAPDH、FBPase、SBPase、PRK)がフェレドキシン/チオレドキシン系により制御を受けることが重要とされてきたが、新たな制御系の存在も示唆されている。これまで、CP12はGAPDHおよびPRKと複合体を形成することにより、これらの活性調節を行っていることを明らかにしてきたが、NADPHとの結合能を有することから、ストレス応答への関与も示唆された。そこで、ラン藻Synechococcus PCC7942 CP12欠損株を用いたストレス応答へのCP12の機能解明およびリコンビナントCP12を用いた相互作用タンパク質の探索を試みた。一方、これまでの報告とは異なり還元処理による活性化を受けないSBPaseの存在が明らかとなった。そこで、SBPase活性を調節する新規機構の探索を目的として、暗期の不活性型SBPaseの分子特性の解明を試みた。パラコート(0.11μM)および強光ストレス(500μmol/m^2/s)条件下におけるS. 7942野生株およびCP12欠損株の生育を比較した結果、CP12欠損株はいずれのストレス条件下においても野生株と比較して有意にクロロフィル量の減少が認められ、ストレス感受性が増大していた。またHisTagを融合させたリコンビナントCP12を用いて相互作用する新規タンパク質の探索を行ったところ、4050kDaの複数のタンパク質が検出された。一方、BlueNative-PAGEによりSBPaseの活性制御へのタンパク質相互作用の関与を解析した。その結果、暗期のSBPaseの分子量は明期のSBPaseと比較してわずかに増大しており、リン酸化などの修飾を受けていることが示唆された。フェレドキシン/チオレドキシン(Fd/Trx)系により制御を受ける4つのチオール酵素(GAPDH、FBPase、SBPase、PRK)は、光合成カルビン回路の明暗調節に重要とされてきたが、新たな制御系の存在も示唆されている。我々は高等植物のSBPaseが、Fd/Trx系以外の制御を受けていることを示唆するデータを得てきた。また、CP12はGAPDHおよびPRKと複合体を形成することによりこれらの活性調節を行っていることを明らかにしてきたが、ラン藻SynechococcusPCC7942ではCP12欠損株によりストレス感受性が高くなることを新たに見いだした。そこで、CP12のストレス防御に関わる機能を明らかにすると共に、種々の酸化還元状態でのCP12とSBPaseの相互作用の可否を検討することで、SBPase制御因子としての可能性を検証した。種々のシロイヌナズナ粗抽出液とリコンビナントCP12を種々の酸化還元条件下(1mM H_2O_2、DTT、NAD^+、NADPH)で混合し、Blue Native PAGEにより複合体状態の解析を行った結果、いずれの条件下においても、抗SBPase抗体および抗CP12と交差反応を示すタンパク質バンドに変化は認められなかった。一方、強光ストレス(300μmol/m^2/s)条件下におけるS.7942野生株およびCP12欠損株の光合成活性を比較した結果、ストレス処理後4時間目以降のCP12欠損株の光合成活性に著しい低下が認められた。さらに、ストレス条件下でのピリジンヌクレオチド量を比較した結果、強光ストレス3時間目のCP12欠損株では、有意にNADP^+が蓄積しており、CP12欠損により電子伝達系での電子の流れが阻害されていることが示唆された。現在、同ストレス条件下での両株の電子伝達活性を解析している。
下向き面を利用した吸収促進法の最適条件と高性能化に関する研究

研究代表者が新たな吸収促進法として開発した下向き伝熱面を用いた吸収促進法に関し、その最適条件の解明と高性能化について明らかにするため、吸収促進に及ぼす伝熱面長さの影響、吸収溶液濃度の影響、伝熱面形状の影響について実験的研究を行った。実験では、濃度30wt%または60wt%のLiBr水溶液を用い、伝熱面には、高さ1mm幅1mmの矩形フィンを持つ、幅50mm、長さ50mm、180mm、250mmのフィン付伝熱面を使用した。伝熱面長さと吸収溶液濃度の影響に関する実験では、フィン間の満幅が3mmのものを使用し、伝熱面形状の影響に関する実験では、満幅が1mm、2mm、3mm、5mm、7mm、10mmの6種類の伝熱面を使用した。1.伝熱面長さの影響については、伝熱面が長いほど下向き面の吸収促進効果は大きいことが明らかとなった。これは吸収促進がない場合には伝熱面が長いほど液膜表面での水濃度が高くなり吸収能が低下するために、下向き面による吸収促進効果が顕著に現れるものと考えられる。2.吸収溶液濃度の影響については、LiBr水溶液濃度30wt%と60wt%とで下向き面による吸収促進効果に大きな違いは認められなかった。定量的に解析したところ、濃度変化による密度差の増加と粘性の増加が相殺し、下向き面による吸収促進効果に大きな影響を及ぼさないことが明らかとなった。3.伝熱面形状の影響については満幅が5mmのときに最も吸収促進効果が大きく現れた。フィン間隔が狭くなるとフィン側壁での粘性の影響が大きくなるために対流混合が抑制され、またフィン間隔が広くなると表面張力の影響により液膜が一様に流下せず、溝の中央部では液膜が薄くなって対流混合が生じにくくなることが明らかとなった。こうしたことから本研究で用いた矩形フィンの場合には、満幅が5mm程度で吸収促進効果が最も大きくなることが明らかとなった。研究代表者が先に新たな吸収促進法として開発した下向き伝熱面を用いた吸収促進法に関し、その最適条件の解明と高性能化を目指す上で重要な、下向き伝熱面の傾斜角や伝熱面長さおよび液膜流量の影響について、本年度は実験的に明らかにした。実験では、ステンレス製密閉容器内に伝熱面を設置し、その表面に濃度30wt%のLiBr水溶液を流下して容器内下部で発生する水蒸気を吸収させる。伝熱面には、幅50mmで、長さ50mm、180mm、250mmの3種類の銅製矩形伝熱面を使用し、下向きにしたときにも溶液が一様に流下しやすいように高さ1mm、幅1mm、ピッチ4mmの矩形フィン加工を施した。これら3種類の伝熱面について、水平面からの傾斜角が90°(鉛直)、70°、40°の各場合に対して伝熱面を上向きと下向きに設置し、液膜流量をパラメータに平均熱伝達率を測定した。実験の結果、熱伝達率の膜レイノルズ数に対する依存性は小さく、本実験で行った膜レイノルズ数が1000程度の場合には、液膜流量の影響は小さいことが明らかとなった。また伝熱面傾斜角が水平に近づくにつれ、下向き面による吸収促進効果は顕著となることが定量的に示された。

すなわち伝熱面が水平に近づくにつれ、液膜が厚くなるためにその熱抵抗が増大して上向き面では熱伝達率は低下するが、下向き面の場合には伝熱面に垂直な重力成分の増加や液膜厚さの増加が下向きの効果による液膜内混合を促進し、特に伝熱面長さが250mmの場合には、液膜が最も薄い鉛直伝熱面より熱伝達率は大きくなることが明らかとなった。また伝熱面長さの影響については、伝熱面が長いほど下向き面の吸収促進効果は大きいことが明らかとなった。これは吸収促進がない場合には伝熱面が長いほど液膜表面での水濃度が高くなり吸収能は低下するために、下向き面による吸収促進効果が顕著に現れるものと考えられる。研究代表者が先に新たな吸収促進法として開発した下向き伝熱面を用いた吸収促進法の最適条件の解明と高性能化に関して、平成13年度は下向き伝熱面の傾斜角、伝熱面長さおよび液膜流量の影響について実験的に明らかにしたのに対し、本年度は吸収溶液濃度の影響と伝熱面形状の影響について実験的研究を行った。実験では、ステンレス製密閉容器内に伝熱面を設置し、その表面に濃度30wt%または60wt%のLiBr水溶液を流下して容器内下部で発生する水蒸気を吸収させる。伝熱面には幅50mm、長さ250mmの銅製矩形伝熱面を使用し、下向きにしたときにも溶液が一様に流下しやすいように高さ1mm、幅1mmの矩形フィン加工を施した。吸収溶液濃度の影響に関する実験では、フィン間の溝幅が3mmのものを使用し、伝熱面形状の影響に関する実験では、溝幅が1mm、2mm、3mm、5mm、7mm、10mmの6種類の伝熱面を使用した。実験の結果、吸収溶液濃度の影響については、LiBr水溶液濃度30wt%と60wt%とで下向き面による吸収促進効果に大きな違いは認められなかった。定量的に解析したところ、濃度変化による密度差の増加と粘性の増加が相殺し、下向き面による吸収促進効果に大きな影響を及ぼさないことが明らかとなった。また伝熱面形状の影響については、満幅が5mmのときに最も吸収促進効果が大きく現れた。液膜の流動状況を観察した結果、フィン間隔が狭くなるとフィン側壁での粘性の影響が大きくなるために対流混合が抑制され、またフィン間隔が広くなると表面張力の影響により液膜が一様に流下せず、溝の中央部では液膜が薄くなり対流混合が生じにくくなることが明らかとなった。こうしたことからフィン間隔には最適値が存在し、本研究で用いた矩形フィンの場合には満幅が5mm程度で吸収促進効果が最も大きくなることが明らかとなった。