hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子液体ヘリウムIIによるオングストロームポロシメトリー

極低温ヘリウム吸着法によるオングストロームオーダーの極微細孔の評価法をほぼ確立した。7A以上の細孔系では、4.2Kでのヘリウム吸着速度は極低温にもかかわらず、数分以内の高速で完了した。この現象はスリット型細孔中のHe原子がスリット細孔表面方向への並進運動が励起されているためと考えられた。細孔容積の明らかな、各種ゼオライトを用いて極微細孔中の吸着ヘリウム層の密度を決定した。その密度は細孔の形状と大きさに依存した。スリット型細孔では平坦表面上のヘリウム吸着層の密度の0.20ml/gに近いことが示された。カーボン系でのDubinin-Stoekli関係を利用して、Gauss分布を用いると、容易に細孔分布が得られた。ヘリウム法からの細孔分布は、窒素吸着法よりも、小さい方向へシフトしており、小さいプローブの特徴が認められた。解析を一般化するために、吸着第1層と第2層との分配を分子ポテンシャルから求める方法を確立した。さらにヘリウム吸着に対するグランドカノニカルアンサンブルモンテカルロ(GCMC)法による分子統計力学法を開発した。GCMC法煮よって等温線が求められるようになった。今後は細孔分布の決定にGCMC法による分子統計力学法を適用する段階に達した。固体物質中のオングストロームオーダーの極微細孔の評価法として極低温ヘリウム吸着法を創案した。測定法の高感度化のため改良型極低温ヘリウム吸着装置の設計・試作を継続している。結晶性極微細孔性固体のゼオライトに,本オングストローム細孔評価法を適用し,評価法の信頼性を検討すると共に,オングストローム細孔中の吸着ヘリウム層の密度を決定した(密度は分子ポテンシャルに応じて,0.200.23ml/gであった)。このヘリウム密度を用いて,各種活性炭のオングストローム細孔評価を行った。これには本研究費で購入したワークステーションによる解析理論式とのフィティングが大いに役立った。同時に統計力学理論と分子・表面ポテンシャル計算とから,広い適用性あるオングストローム細孔分布評価法を考案した。極低音ヘリウム吸着法によるオングストロームオーダーの極微細孔の評価法をほぼ確立した。7Å以上の細孔系では、4.2Kでのヘリウム吸着速度は極低温にもかかわらず、数分以内の高速で完了した。スリット型細孔では平坦表面上のヘリウム吸着の密度の0.20ml/gに近いことが示された。カーボン系でDubinin-Stoekli関係を利用して、Gauss分布を用いると、容易に細孔分布が得られた。GCMC法によって等温線が求められるようになった。
概エルミート多様体の幾何

本研究プロジェクトの主たる研究テーマは以下の通りである。(1)Goldberg予想「コンパクト、概ケーラー、アインシュタイン多様体はケーラー多様体である」について。(2)点毎定正則断面曲率をもった概エルミート多様体の構造について。(3)C_<1->多様体の全ての閉測地線からなる多様体上のシンプレンテイック構造について。(4)その他関連した話題について。上記テーマについて本研究プロジェクト期間内において得られた研究成果としては、(1)に関しては、4次元(ケーラーではない)概ケーラー、アインシュタイン、弱^*_-アインシュタイン多様体は点毎正定正則断面曲率τ^*/8(τ^*は^*-scalar曲率)をもったリッチ平坦多様体となること(従って4次元コンパクト、概ケーラーアインシュタイン、弱^*_-アインシュタイン多様体はケーラー多様体となる)を示している。また、最近の研究において、弱^*_-アインシュタインの仮定を取り除いた形でのある種の一般化を得ている。(2)に関しては、6次元定曲率Quasiケーラー多様体は局所平坦ケーラー多様体となるかまたは正定曲率Nearlyケーラー多様体となることを示した。(3)についてはコンパクト階数1の対称空間についてその閉測地線からなる多様体の形を求めた。(4)については4元数的概エルミート多様体の積分可能性に関して、N.J.Hitchinの結果の2通りの拡張を得ている。また、Hitchin-Thorpe型の不等式が4次元アインシュタイン多様体より一般的な計量符号(+,+,-,-)をもつ4次元疑二重概エルミート、対角的アインシュタイン多様体においても成り立つことを示している。その他、ビリヤード力学系における諸問題に関していくつかの結果を得ている。概エルミート多様体の積分可能性に関する問題に対しリーマン幾何学的側面から等様々な角度から考察してゆくことを主な目的としている。具体的研究目標とそれに対して平成10年度において得られた研究実績はおよそ次ぎの通りである。(1)Goldbergの予想「コンパクト、概ケーラーアインシュタイン多様体はケーラー多様体である」に関しては、4次元の場合、付加条件として「*-アインシュタインである」を仮定すれば、コンパクトの仮定がなくとも積分可能であることが証明されている。また、ケーラーでない、4次元概ケーラーアインシュタイン、弱*-アインシュタイン多様体は定毎定正則断面曲率をもつリッチ平坦多様体であることを示している(Nurowski-Pruzzanowskiは実際このような例を与えており、Toddは彼らの例を含むさらに多くの例を構成している)。この結果の系として、関川による結果と併せて、付加条件「弱*-アインシュタインである」の下では予想は正しいことがわかる。不定値計量の場合についても同様の問題(この場合は反例の構成も併せて)を考察している。(2)(点毎)定正則(定反正則)断面曲率をもつような概エルミート多様体の構造に関する話題としては、定曲率6次元Quasiケーラー多様体の局所構造を決定している。点毎反正則断面曲率をもつような4次元概ケーラー多様体については現在研究が進行中である。(3)CL多様体の閉測地線全体からなる多様体のシンプレクテック構造の研究に対しては、階数1の対称空間を中心に対応する概ケーラー構造について考察を進めているところである。(3)C_<l->多様体の全ての閉測地線からなる多様体上のシンプレンテイック構造について。

上記テーマについて本研究プロジェクト期間内において得られた研究成果としては、(1)に関しては、4次元(ケーラーではない)概ケーラー、アインシュタイン、弱^*_-アインシュタイン多様体は点毎正定正則断面曲率τ^*/8(τ^*は^*_-scalar曲率)をもったリッチ平坦多様体となること(従って4次元コンパクト、概ケーラーアインシュタイン、弱^*_-アインシュタイン多様体はケーラー多様体となる)を示している。また、最近の研究において、弱^*_-アインシュタインの仮定を取り除いた形でのある種の一般化を得ている。(2)に関しては、6次元定曲率Quasiケーラー多様体は局所平坦ケーラー多様体となるかまたは正定曲率Nearlyケーラー多様体となることを示した。(3)についてはコンパクト階数1の対称空間についてその閉測地線からなる多様体の形を求めた。(4)については4元数的概エルミート多様体の積分可能性に関して、N.J.Hitchinの結果の2通りの拡張を得ている。また、Hitchin-Thorpe型の不等式が4次元アインシュタイン多様体より一般的な計量符号(+,+,-,-)をもつ4次元疑二重概エルミート、対角的アインシュタイン多様体においても成り立つことを示している。その他、ビリヤード力学系における諸問題に関していくつかの結果を得ている。
免荷によるがん進展、再発・転移加速化の分子メカニズムの解明とその治療への挑戦

乳がん、肺がんや多発性骨髄腫は、高頻度で骨転移と骨破壊病変がみられる難治性疾患である。これらのがんの骨破壊病変は骨痛や神経障害、骨折を生じ寝たきりを引き起こすが、寝たきりによる不動は廃用性筋萎縮や骨萎縮、易感染性の原因となり、がんの進展と生存率低下に関与する。故に、寝たきりを如何に防ぐか、寝たきりとなったとしてもがんの進展に直結しないための治療法や機能回復法が望まれる。本研究は、不動(寝たきり)による免荷が骨転移がんの進展・再発を加速化するメカニズムを、免荷による骨髄微小環境の変化と薬剤耐性休眠期がん細胞との関連を中心に解明し、治療法を確立することを目的とする。
動きを利用したセンサ間対応の自動抽出の研究

人間は,複数の人が歩いているシーンから,聞こえてくる足音が視覚中のどの足から発せられたものであるかを見つけ出すことができる。これは,人間が視覚と聴覚の対応付けを行なっているからだと考えられる。本研究では,複数の物体が視野内に存在し,その一つが音を発している場合に,先見的な知識無しで音を発している物体を見つけ出す方法を確立した。具体的には,まず,音データと動画像データを同期して取り込む。次に,画像1フレームに対応する音データの小区間から振幅最大のものを選ぶことによって,画像フレームに対応する音データの系列を作る。この系列から,複数のピーク部分を抽出する。次に,音のピークに対応する画像フレームとその前後のフレームを選びだし,そのフレーム間差分をとることによって,音に対応する物体のエッジの(通常は複数の)候補を見つける。最後に,音のピークデータの系列と,画像からエッジ抽出した部分の画素数の相関係数を計算することによって,音と関連して生じているエッジ部分を見つけ,このエッジが囲む部分を音に対応する物体が画像中に存在する領域とする。実際の実験では,メトロノームと拍手している手が写っている動画像から,拍手の音を手がかりにして,画像中の手の位置を見つけ出すことに成功した。異種センサの出力を融合することにより単一のセンサからは得られない機能を工学的に実現しようという研究はセンサフュージョンと呼ばれている。本研究では,センサフュージョンの基礎技術として,動きによるセンサ信号の変化を手がかりに異種センサ出力の対応づけを行う方法を確立することを目的としている。この基礎を確認するため,以下のような実験装置を作成した。実験装置は視覚を実現するCCDカメラ,聴覚を実現するマイクロフォン,およびこれらの処理装置から構成される。処理装置にはCCDカメラとマイクロフォンの出力を充分な速度で取り込める能力が必要である。マイクロフォンから得られる信号に対応する画像の一部分をウィンドウで選択することが実験の目的である。今回は簡単のため,音声信号にはノイズは無く,一種類の音だけが得られるとした。具体的には,装置の前で手拍子を行ない,良好な結果を得た。理論的には,まず画像を複数部分に分割し,それぞれの部分に対し格子状にマスクした出力の和をとる空間フィルタを用いた。これにより,対応する部分画像の全体的な変化を定量的に表せる。それぞれの結果をフーリエ変換することにより,対応する画像領域の変化の周期を求めることができた。音声も,画像の取り込み速度に合わせて代表値を求め,これをフーリエ変換することにより周期を求めた。画像と音声の周期が一致する部分を求めることにより,目的とする部分画像を選択できた。
きのこ菌糸体の元素選択吸収機構の解明とその利用に関する基礎研究

予め培養したきのこの菌糸及び土壌から単離したシデロフォア生産性バクテリアを最少培地(Fe、Al、Siを含まない)に入れ、そこに粘土鉱物を入れて培養した。培養液に少量のFeが溶解することが分かった。きのこ菌糸の方がバクテリアよりもFeの溶解量が多かった。このようなFeの溶解は、鉱物にシデロフォアや有機酸のようなキレート剤が強固に結合してFeを溶脱させると考えていたが、どちらの場合も有機物と結合して溶解したFeは少なく、大部分がイオン性あるいは結合安定性の低い錯体であったことを示唆する結果を得た。これは想定外の結果である。また、きのこの鉱物溶解作用については、きのこが生産する有機酸が検討された例があるが、本研究で十数種類のきのこ菌糸の培養で得た有機酸を調べたところ、一般的な有機酸のみが検出されており、これまでのところ鉱物の溶解との明確な関係は得られていない。市販のしいたけ栽培キット用菌床を入手し、それに137Csを添加してしいたけを栽培し、幼菌、成熟菌の各時期において傘と軸の137CsとKを定量した。137Csの濃度は幼菌の方が成熟菌よりも高く、その多く(3/4)が傘に集まっていた。成熟菌では約2/3の137Csが傘に集まっていた。本結果は過去の報告例における傾向と一致している。一方、K濃度については傘の方が多く、137CsとKの濃度比、137Cs/Kは傘と軸で類似した値となった。つまり、本研究結果は、生体必須元素であるKの吸収と蓄積に比例してCsが吸収・蓄積されたことを示す。概ね順調ではある。但し、一部のきのこに限定した結果であるが、きのこの鉱物溶解能力はシデロフォア生産細菌よりも高いこと、鉱物からのFeの溶解が安定なFe-有機物キレート形成ではないという予想外の結果を得たことで今後の方策構築が難しくなった。きのこの鉱物溶解能力はシデロフォア生産細菌よりも高い可能性があることが分かったが、きのこが生成する有機酸と鉱物溶解との関係に相関が無かった。きのこが生産する有機酸以外の有機物の同定を試みる。あるいはきのこが生産する有機酸とシデロフォアのシナジー効果も検討してみたい。子実体のCs濃集機構に関しては、しいたけ以外のきのこに展開し、一般的な傾向を明らかにすることを目指す。すでに選定している137Cs吸収性の高い菌のうち66サンプルで、DNAの塩基配列から種の同定を試みた。そのうち、きのこと特定されたのは41種類、25種類はきのこ以外の菌または同定不明であった。さらに、41種類のきのこのうち、種まで同定出来たのが22サンプル、目・科・属まで同定できたきのこが19サンプルであった。さらに、137Cs吸収性の低い菌33サンプルについては、きのこと特定されたのは34種類、1種類はきのこ以外の菌であった。34種類のきのこのうち、種まで同定出来たのが30サンプル、目・属まで同定できたきのこが4種類であった。この結果を基に、塩基配列に種の分類、栄養摂取法による分類、有毒か無毒かなどについて、137Cs吸収性との関連を調べたが、137Cs吸収性の高いきのこに特異的な特徴を発見するには至らなかった。実際の環境中における生育状態とは異なるが、寒天培地による培養で137Cs吸収性の高いきのこと低いきのこで明らかに異なっていたのは生育速度であった。137Cs吸収性の上位10種の平均が31日であるのに対して、下位10種のそれは10日であり、生育に時間がかかる方が137Csの吸収性があがるという結果が得られた。真菌が生産する有機酸について、酢酸、アスパラギン酸等の18種類の存在を調べ、137Cs吸収性の高い菌が生産する有機酸を特定した。定性的には、137Cs吸収性と有機酸の間には明確な関係は存在しないことがわかった。種を特定したきのこについて、発現したタンパク質を抽出し、二次元電気泳動により分離を行った。現在、同定実験を継続中である。市販のしいたけ栽培キット用菌床を入手し、それに137Csを添加してしいたけを栽培し、傘、軸、胞子の各部分に吸収された137Csの放射能を測定した。また、幼菌、成熟菌、老菌の各時期での137Cs放射能を定量中である。概ね順調ではあるが、きのこ(菌)種とセシウム吸収能力、及びきのこが分泌する有機酸とセシウム吸収との間に相関が見いだせなかったので、別の角度からの見当が必要である。後述するようにきのこによるセシウム吸収の基礎的機構解明実験の方針を一部修正する。

これは想定外の結果である。また、きのこの鉱物溶解作用については、きのこが生産する有機酸が検討された例があるが、本研究で十数種類のきのこ菌糸の培養で得た有機酸を調べたところ、一般的な有機酸のみが検出されており、これまでのところ鉱物の溶解との明確な関係は得られていない。市販のしいたけ栽培キット用菌床を入手し、それに137Csを添加してしいたけを栽培し、幼菌、成熟菌の各時期において傘と軸の137CsとKを定量した。137Csの濃度は幼菌の方が成熟菌よりも高く、その多く(3/4)が傘に集まっていた。成熟菌では約2/3の137Csが傘に集まっていた。本結果は過去の報告例における傾向と一致している。一方、K濃度については傘の方が多く、137CsとKの濃度比、137Cs/Kは傘と軸で類似した値となった。つまり、本研究結果は、生体必須元素であるKの吸収と蓄積に比例してCsが吸収・蓄積されたことを示す。概ね順調ではある。但し、一部のきのこに限定した結果であるが、きのこの鉱物溶解能力はシデロフォア生産細菌よりも高いこと、鉱物からのFeの溶解が安定なFe-有機物キレート形成ではないという予想外の結果を得たことで今後の方策構築が難しくなった。きのこ(菌)種とセシウム吸収能力、及びきのこが分泌する有機酸とセシウム吸収との間に相関が見いだせなかったので、違う視点からの検討が必要である。そこで申請書には記載していないが、カリウム吸収とセシウム吸収の種による違いの評価及び有機酸分泌量の評価を行う。有機酸が土壌からセシウムを直接には溶解しない可能性もあるので、これも申請書には記載していないが、きのこのシデロフォア生産性とセシウムの溶解との関係を調べる。きのこの鉱物溶解能力はシデロフォア生産細菌よりも高い可能性があることが分かったが、きのこが生成する有機酸と鉱物溶解との関係に相関が無かった。きのこが生産する有機酸以外の有機物の同定を試みる。あるいはきのこが生産する有機酸とシデロフォアのシナジー効果も検討してみたい。子実体のCs濃集機構に関しては、しいたけ以外のきのこに展開し、一般的な傾向を明らかにすることを目指す。一つの実験分析結果をみて次の実験を計画するということを繰り返し行っており、そのプロセスが想定外の結果が得られたことにより、消耗品購入計画が遅れてしまった。次年度使用額は、当初計画に無かったが実験結果により必要性が生じたきのこ由来有機物の分析にかかる費用及び鉱物試料の費用等として使用する。
先天性肝内胆管形成異常の病理学的検討 : 免疫組織化学およびin situ hybridization法を用いて

種々の胎齢(8週-40週)ヒト胎児肝で、E-cadherin,alpha-catenin,beta-cateninの発現を免疫細胞化学的に検討した。その結果、E-cadherinは胆管板の細胞質に強く、遊走胆管細胞の細胞質に弱く、未熟胆管の細胞膜に強く発現。alpha-cateninは胆管板の細胞膜に強く、遊走胆管細胞の細胞膜に中等度に、未熟胆管の細胞膜に強く発現。beta-cateninは胆管板の細胞質に弱く、遊走胆管細胞の細胞膜に強く、未熟胆管の細胞膜に強く発現。肝内胆管の発生過程において、E-cadherin,alpha-catenin,beta-cateninの発現の部位、強弱に差があり、これらの発現が肝内胆管の発生に重要な役割を果たすことが示唆された。これは、欧州肝臓学会の学会誌に発表された(J Hepatol 1998;28:263-169)。次に、膵α-アミラーゼのタンパクとmRNAの発現を、免疫組織化学とin situ hybridizationで検討した結果、胆管板、遊走胆管細胞、未熟胆管の胆管細胞に膵α-アミラーゼのタンパクとmRNAの発現を認め、肝細胞では、胎生20週までの原始肝細胞に発現を認めた。この事実は、膵外分泌腺、肝内胆管、原始肝細胞の発生の類似性を示し、発生過程におけるcell lineageを考える上で重要な所見と思われた。また、胎生20週までは肝内胆管細胞と原始肝細胞は膵α-アミラーゼの発現があり、20週以後両者の細胞分化が相違してくることを示した。この結果は、肝臓学の国際誌に掲載された(Liver 1998;18:313-319)。また、胆管発生過程で、癌遺伝子産物C-ERbB-2とHGFの受容体であるMETの発現があることを発見し、これらは肝内胆管の発生に重要であると考えられた。それぞれの結果は2つの病理学国際誌に掲載された(Hum Pathol 1998;29:175-180.Histopathology 1998;33:325-331)。また、機会があり、現在の肝内胆管の発生・発生異常の知見をまとめた(Tohoku J Exp Med 1997;181-19-32)。本年度は、山陰地方の病院より、種々の胎齢(8週-40週)のヒト胎児肝を収集し、細胞接着分子、特にE-cadherin,alpha-catenin,beta-cateninの発現を免疫細胞化学的に検討した。その結果、肝内胆管は原始肝細胞に由来し、胆管板、遊走胆管細胞、未熟胆管の順に分化していた。E-cadherinは胆管板の細胞質に強く、遊走胆管細胞の細胞質に弱く、未熟胆管の細胞膜に強く発現していた。

alpha-cateninは胆管板の細胞質に強く、遊走胆管細胞の細胞膜に中等度に、未熟胆管の細胞膜に強く発現していた。beta-cateninは胆管板の細胞質に弱く、遊走胆管細胞の細胞膜に強く、未熟胆管の細胞膜に強く発現していた。この様に、肝内胆管の発生過程において、E-cadherin,alpha-catenin,beta-cateninの発現の部位、強弱に差があり、E-cadherin,alpha-catenin,beta-cateninの発現が肝内胆管の発生に重要な役割を果たしていることが示唆された。この結果は、欧州肝臓学会の学会誌であるJournal of Hepatologyに受理され、印刷中である。次に、膵α-アミラーゼのタンパクとmRNAの発現を、免疫組織化学とin situ hybridizationで検討した。その結果、胆管板、遊走胆管細胞、未熟胆管の胆管細胞に膵α-アミラーゼのタンパクとmRNAの発現を認め、肝細胞では、胎生20週までの原始肝細胞に発現を認めた。この事実は、膵外分泌腺、肝内胆管、原始肝細胞の発生の類似性を示し、発生過程におけるcell lineageを考える上で重要な所見と思われた。また、胎生20週までは肝内胆管細胞と原始肝細胞は膵α-アミラーゼの発現があり、20週以後両者の細胞分化が相違してくることを示した。この結果は、米国肝臓学会の学会誌であるHepatologyに投稿中である。種々の胎齢(8週-40週)ヒト胎児肝で、E-cadherin,alpha-catenin,beta-cateninの発現を免疫細胞化学的に検討した。その結果、E-cadherinは胆管板の細胞質に強く、遊走胆管細胞の細胞質に弱く、未熟胆管の細胞膜に強く発現。alpha-cateninは胆管板の細胞膜に強く、遊走胆管細胞の細胞膜に中等度に、未熟胆管の細胞膜に強く発現。beta-cateninは胆管板の細胞質に弱く、遊走胆管細胞の細胞膜に強く、未熟胆管の細胞膜に強く発現。肝内胆管の発生過程において、E-cadherin,alpha-catenin,beta-cateninの発現の部位、強弱に差があり、これらの発現が肝内胆管の発生に重要な役割を果たすことが示唆された。これは、欧州肝臓学会の学会誌に発表された(J Hepatol 1998;28:263-169)。次に、膵α-アミラーゼのタンパクとmRNAの発現を、免疫組織化学とin situ hybridizationで検討した結果、胆管板、遊走胆管細胞、未熟胆管の胆管細胞に膵α-アミラーゼのタンパクとmRNAの発現を認め、肝細胞では、胎生20週までの原始肝細胞に発現を認めた。この結果は、肝臓学の国際誌に掲載された(Liver 1998;18:313一319)。また、胆管発生過程で、癌遺伝子産物C-ERbB-2とHGFの受容体であるMETの発現があることを発見し、これらは肝内胆管の発生に重要であると考えられた。それぞれの結果は2つの病理学国際誌に掲載された
受精障害による不妊症例へのストロンチウム卵活性化法の有用性に関する基礎的研究

【目的】ゴルジ結合蛋白であるGOPC (Golgi-associated PDZ-and coiled-coil motif-containing Protein)ノックアウトマウスは、不妊となる原因不明のヒト遺伝性疾患Globozoospermiaと類似した円形精子頭部を呈し、その動物モデルとなり得ると考えている.この精子の受精・発生能を検討した。【成績】IVFではwildは67%、heteroは87%が受精したが、homo精子は5.7%(5/87)しか受精しなかった。wild・hetero受精卵はそれぞれ69%、77%が胚盤胞まで発生した。ICSIではWild及びheteroの受精率は85%、83%で有意差がなかったが、homo-ICSI卵は15%(10/69)と有意に低かった。このhomo-ICSI卵に電気刺激を加えると、Wildと有意差なく70%(14/20)が受精した。この胚を漸進固定・空気乾燥法で染色体を評価したが、染色体異常を認めなかった。Wild及びhomo-電気胚の発生率は91%、75%と有意差はなく、PI/ヘキスト2重蛍光染色法を用いたICM細胞数の検討でも有意差を認めなかった。【結論】GOPC-homo精子はIVFでもICSIでも非常に低い受精率を示したが、電気刺激の併用により正常に受精し発生した。このことから精子の卵活性化因子に障害が存在し,それが遺伝子異常と密接に関連していることが推察された。
毛包発生および毛周期における基底膜の変化に関する研究

Sprague-Dawley系ラットの頬髭を用いて、組織の採取、標本の作成を行った。エーテル麻酔下にて胎生15,17,20日の胎仔を子宮より摘出し頬髭を含む上口唇皮膚を実体顕微鏡下に採取した。また新生児ラットの組織も同様に採取した。100-500μm厚切り切片とし、4%パラホルムアルデヒド2時間4°Cで浸漬し、共焦点顕微鏡用標本を作成した。また、免疫組織学的染色は基底膜構成蛋白であるラミンおよびIV型コラーゲンを1次抗体として用いた、蛍光染色はFITC蛍光標識の2次抗体を用い間接法にて行った。共焦点レーザー顕微鏡による観察では、全載標本として観察することにより,切片作成による機械的障害を減らすことが可能となった。得られた断層イメージからコンピュータによる3次元構築を行い、特に毛乳頭周辺の立体的観察を行った。ラミニン,IV型コラーゲンは毛包基底膜に陽性であり、特にラミニンは毛乳頭上部で強く染色された。しかし,胎生期の段階ではこれらの蛋白の発現は少なく,また,新生児期以後ではラットの場合,頬髭は厚いコラーゲンのカプセルに包まれ、抗体の組織への浸透性が低下した。この点は固定法などの改善を要すると思われた。共焦点レーザー顕微鏡による観察方法は組織障害の点では優れていたが抗体の浸透性についての問題点を残した。電子顕微鏡による観察では、毛乳頭、毛包上皮間にlamina densaが連続的に観察された。
古墳時代木棺の用材選択に関する研究

本研究では、遺物論的視点に立った古墳時代木棺研究の一つの試みとして、その製作材料である木材の樹種に注目した検討をおこなった。具体的には、古墳等から出土した遺存木棺材の木材科学的な樹種同定作業を進め、資料を蓄積するとともに、木材科学的な同定により樹種が判明した出土木棺材の調査例を全国的に集成し、用材選択の地域性・階層性と時期的変化を分析した。資料収集の結果、全国で165例の樹種同定例を集成した。針葉樹が91%、広葉樹が9%で、針葉樹が圧倒的に多い。なかでもコウヤマキの使用が突出しており、全体の51%を占めるが、その分布域が近畿地方を中心として西は岡山県から東は愛知県にかけての太平洋側の地域にほぼ限定されることが顕著な顕著な地域的傾向として認められる。その他の樹種としては、スギ、ヒノキがやや多く、カヤ、サワラと続くが、コウヤマキにみられるような明確な使用の選択性は認められない。近畿地方を中心とした地域では、前期中期にはコウヤマキの使用率が90%に近い高率を示す。コウヤマキの使用率は後期になると80%程度になり、6世紀末7世紀初頭頃を境にして選択的な使用はみられなくなる。この状況の要因は、コウヤマキ材の大量消費による資源の枯渇であったと考えられる。後期におけるコウヤマキ材の不足状態は、木棺自体の小型化や、部材の軽薄化、細長い板の接ぎ合わせ行為などから裏付けられる。コウヤマキ材の選択的使用地域の枠組みが古墳時代を通じて変化せず、その使用のあり方に一定の階層性も反映していることから、古墳時代にはコウヤマキ材を供給する何らかの木材移送システムが存在していた可能性が高い。また、67世紀にはコウヤマキの自生しない朝鮮半島南部の百済王陵へ棺材としてのコウヤマキ材の供給もおこなわれており、そうしたシステムへの王権の関与を示唆する事実として興味深い。本年度は、木棺用材の分析資料の収集と、文献収集を主に行い、あわせて棺の用材に関連する予察的研究を論文2編にまとめて発表した。木棺用材の分析資料の収集は、(1)出土した木棺材の試料採取および樹種同定、(2)木棺材に利用された樹木の現生樹の観察の2方面から行った。(1)では兵庫県綾部山39号墳、奈良県鴨都波1号墳、大阪府長原古墳群等で出土した材の切片を採取し、プレパラートを作成して観察した。長原古墳群で出土した一連の木棺材のうち、古墳時代前期の特異な形態をとる短小な刳抜式木棺は広葉樹を使用していることが判明し、木棺形態の定型化と用材選択との間に関連性があるとの見通しを補強する材料となった。現在福岡県における出土木棺材の試料採取について依頼中であり、16年度も引き続き試料の収集を継続する。現生樹の観察は、実際に樹幹からどの程度の大きさの木棺を製作できるか、一定規模の木棺を製作するためにどの程度の樹高、樹齢の木が必要か、といった観点から行った。16年度も引き続き資料の収集を行う。なお、綾部山39号墳の棺材同定結果については、考察を付して同古墳の発掘調査報告書に掲載の予定である。発表論文のうち「前・中期古墳における納棺と棺の運搬」は木材と石材という棺材の選択に着目し、古墳時代の棺においては原材料の堅牢性、永続性が重視された可能性を検討した。

木棺においてコウヤマキが選択的に使用された思想的、宗教的な背景をさらに深く追究する必要性を痛感する。このことと関連し、コウヤマキ選択の確立時期についても考察を広げる必要がある。「中国における木棺と棺形舎利容器」は漢代から唐代までの中国に目を転じ、江南産木材の選択的使用、材の加工や木棺の製作方法等について考えてみた。古代中国における江南産木材の使用は一種のブランド志向であり、古墳時代のわが国におけるあり方とは様子が異なるようである。ただし、実物資料の豊富な中国では製作技術面での検討が進んでおり、材の選択と加工の問題を考察する上で参考とすべきである。礼典等に見られる死生観と棺に対する思惟の問題も、上に述べた思想的、宗教的な背景との関係において重要な示唆を与えるものである。昨年度から継続して、古墳時代木棺用材の分析資料の収集と、文献収集を主に行い、あわせて昨年度に試料採取及び樹種同定を実施した兵庫県綾部山39号墳、大阪府長原古墳群について成果の一部を公表した。木棺用材の分析資料の収集は、(1)出土した木棺材の試料採取および樹種同定、(2)木棺材に利用された樹木の現生樹の観察の2方面から行った。(1)では、奈良県下明寺古墳群、同かん山古墳、静岡県午王堂山1号墳、同伊庄谷横穴群南谷支群17号墓、茨城県結城市結城作等で出土した木棺材の試料を採取し、プレパラートの作成等により観察を行った。(2)では、現生樹の樹高、樹径と木取りの関係に主眼を置きつつ、自生林におけるコウヤマキの天然植生についても実地に観察を行った。近畿地方の木棺材ではコウヤマキの使用例を確実に蓄積した。一方、下明寺古墳群出土の組合式木棺はヒノキ科の材であることが判明し、昨年度同定を実施した長原古墳群SX015刳抜式木棺とともに、近畿地方の小規模古墳におけるコウヤマキ以外の材の使用例を加えることができた。東海以東においてはヒノキ、スギ、ケヤキ、クスノキなど多様な材の使用が知られている。今回同定した伊庄谷南谷17号横穴組合式木棺、午王堂山1号墳木炭槨組合式木棺の材はともにスギ、結城作出土舟形木棺は広葉樹であった。現在までのところ、太平洋側におけるコウヤマキ製木棺の分布は静岡県西部、ほぼ牧之原台地以西に限られており、今回の同定結果はそれを追認するものである。こうしたコウヤマキ製木棺の分布様相はコウヤマキの天然分布とは見かけ上一致しておらず、今後より詳細な分布状況を把握することで、コウヤマキが選択的に使用された背景を考えるための重要な示唆が得られるものと考える。昨年度から継続して、古墳時代木棺用材の分析、一部の樹種同定結果の公表を行った。また、韓国錦江流域および洛東江流域の木棺資料収集をあわせて実施した。昨年、日本の刳抜式木棺との関連が注目された昌寧ソンヒョンドン7号墳出土木棺は、観察の結果、クスノキ・クリ材を使用した準構造船部材の転用棺であり、日本の木棺との直接的な関係については慎重に考える必要があることが判明した。研究全体の成果品として、樹種同定結果の全国集成に考察を加え、あわせて奈良県かん山古墳、栃木県栃木高校所蔵木棺等、未公表の同定結果を掲載した報告書を作成した。3年度にわたる集成作業の結果、167例の木材科学的な分析に基づく樹種同定資料を収集した。その結果、木棺の用材選択の地域分布にみられる大きな特徴として、コウヤマキ材を選択的に使用する地域と、使用しない地域とが截然と区分される実態を明確化した。前者は北近畿を除く近畿地方、愛知・岐阜・岡山の周辺各県に広がり、その地域的枠組みは古墳時代を通じてほとんど変化しなかったことが判明した。コウヤマキ材の選択的使用地域内では、前中期にはコウヤマキ材の使用が約9割に近く、際立った選択性が認められる。
フィードフォワード空調制御を導入した住宅における環境ライフスタイル評価

本年度はフィードフォワード空調制御システムの構築の手始めとして、スマートハウスの仕組みを簡易で安価な電子回路で構成した建物模型教材キット「スマハキット」を開発した。これは、小学生から一般の成人までを対象に、スマートハウスの仕組みによる「創エネ」「蓄エネ」「省エネ」の効果を体験できる建物模型教材キットである。建物模型には照明用LEDと照度計が取り付けられてあり、Scratchというプログラム言語によって操作できる電子回路を通して、LEDを調光したり、照度をフィードバックできる。電子回路は、センサーボードとリレーからなり、LEDの電源として電池や手回し発電機を選択したり、コンデンサを用いた蓄電回路を付加することができる。Scratchのプログラムには、LED点灯モードの切り替え機能を持たせ、単純な点滅、手動の調光、そしてHEMSを模擬した自動調光ができる。また、LEDの出力値、スライダースイッチの設定値、そして照度については逐次値や平均値、過去1分間の変化を表すグラフ、安定度の評価をモニターすることもできる。このキットを体験する親子向けイベントを仙台市内で開催したところ、手回し発電のときの内部照度の評価が蓄電回路やHEMSを使用することによって向上する結果が得られた。実施後の参加者アンケートでは、HEMSの役割や効果を理解した旨の回答が見られた。開発した「スマハキット」は、環境調整行動の誘導において有力な手段になり得ると考えられる。フィードフォワード空調制御システムの構築に関して、期待していた技術資料が予定通りに集まらなかったために、作業が滞っている。代わりに、環境調整行動の誘導に関する検討を先行して進めている状態である。初年度の計画であったフィードフォワード空調制御システムの構築に重点的に取り組み、研究の遅れを取り戻す。フィードフォワード空調制御システムの構築が遅れており、その際に使用する予定であった建物の熱シミュレーションソフト年間ライセンスおよび技術資料の購入が行われなかった。購入時期は次年度を予定している。
早老症におけるインターフェロン誘導プロテアーゼによるDNA修復の促進機構

前年度の研究より、紫外線高感受性のCockayna syndrome(CS)由来線維芽細胞において、HulFN-β処理によりアンチパイン感受性プロテアーゼ活性がCSの紫外線抵抗化の一助であることが証明された。そこでさらにHUIFN-βによる紫外線照射後に活性誘導される種々の因子を分子生物学的に検討するため、Differential display法を用い同条件下でのmRNAの発現を検討した。その結果、HulFN-β処理により9クローンが単離され、既知の遺伝子としてXPG遺伝子が検出された。この遺伝子はNorthern解析にて発現増大が確認された。CNA修復に関与する遺伝子がサイトカインにより発現誘導されることが初めて証明された。さらに、HulFN-β処理ごに紫外線照射した際誘導される遺伝子も同様に検索したところ、検出された9クローンの中で、既知の遺伝子としてXanthin dehydrogenase遺伝子が確認された。一方CSに神経病理学的に近似したpelizaeus-Merzbacher病にても、新たな塩基置換変異を発見し、脳内のMyelin形成異常を磁気共鳴スペクトロスコピーにて明らかにした。またCNA修復異常が推測されたGorlin症候群にて、X線照射後のDNA合成能の異常が、細胞周期では特にS期にまた細胞核内においても存在することを証明した。今後はこれら疾患においてもHulFN-β処理により発現してくる遺伝子の検索を行い、DNA修復と細胞老化、変性との関連さらにDNA修復機構を調節するサイトカインの役割をさらに解明していきたい。早老症の代表であるCockayne syndrome (CS)由来線維芽細胞を用い、紫外線照射後のヒトインターフェロンβ(HulFN-β)によるプロテアーゼ誘発を検討した。CS細胞は紫外線照射後のプロテアーゼ誘発は低値であったが、HulFNβ前処理により誘発促進された。この誘発促進効果はCS細胞の継代中期まで認めたが、後期には消失していた。この誘発されてくるプロテアーゼの特徴を知るためプロテアーゼインヒビターを用い検討したところ、セリンプロテアーゼインヒビターであるアンチパインにより活性が抑制された。さらにCS細胞は紫外線高感受性であるが、HulFN-β処理により、紫外線照射後のコロニー形成能が上昇したが、この上昇効果もアンチパインで消失した。この結果紫外線照射後誘発促進されるアンチパイン感受性プロテアーゼがの紫外線抵抗化の一助であることが証明された。さらにHUIFN-βによる紫外線照射後のプロテアーゼ活性促進効果を分子生物学的に検討するため、Differential display法を用い同条件下でのmRNAの発現を検討している。現在検索中であるが、HulNFN-β処理のみに発現してくるmRNAを数種検出しており、現在塩基配列およびNother blottingにて確認作業中である。また種々の遺伝子発現が検出されており、それぞれの相互の関連を知ることにより、インターフェロンによるDNA修復促進効果の機序を分子生物学的に解明する予定である。前年度の研究より、紫外線高感受性のCockayne syndrome(CS)由来線維芽細胞において、HulFN-β処理によりアンチパイン感受性プロテアーゼ活性がCSの紫外線抵抗化の一助であることが証明された。その結果、HuIFN-β処理により9クローンが単離され、既知の遺伝子としてXPG遺伝子が検出された。DNA修復に関与する遺伝子がサイトカインにより発現誘導されることが初めて証明された。さらに、HuIFN-β処理ごに紫外線照射した際誘導される遺伝子も同様に検索したところ、検出された9クローンの中で、既知の遺伝子としてXanthin dehydrogenase遺伝子が確認された。一方CRに神経病理学的に近似したpelizaeus-Merzbacher病にても、新たな塩基置換変異を発見し、脳内のMyelin形成異常を磁気共鳴スペクトロスコピーにて明らかにした。

またDNA修復異常が推測されたGorlin症候群にて、X線照射後のDNA合成能の異常が、細胞周期では特にS期にまた細胞核内においても存在することを証明した。今後はこれら疾患においてもHuIFN-β処理により発現してくる遺伝子の検索を行い、DNA修復と細胞老化、変性との関連さらにDNA修復機構を調節するサイトカインの役割をさらに解明していきたい。
乳癌に対する術後放射線治療の体表マーカーレス化と治療の高精度化に関する研究

乳癌に対する術後放射線療法として体表マーカを使用しない位置照合技術を用いた画像誘導放射線治療法を確立することが目的であった。放射線治療の際に着用可能な金属マーカ付き装具を作成し、X線及び電子線に対する線量特性、人体に対する位置再現性、軟部組織の形状保持特性を明らかにした。布製の装具によるビルドアップ効果の影響は軽微であり、深部線量の変化は2%以内であった。また、人体に対する装具の位置再現性は5.3 ±2.8 mmであり、皮膚マーカを用いたセットアップと同程度の位置再現性を得られることを示した。体表面と装具の位置関係を示すランドマークを体表の一部に用いることで位置再現精度を向上させることが可能である。装具の金属マーカを指標とした位置照合による画像誘導放射線治療の精度検証では、ターゲットを内部に有する人体ファントムを用いて照射位置精度と位置照合撮影による被ばく線量を明らかにした。装具を用いた画像誘導放射線治療の照射位置精度は3.28 ±0.59 mmであり、求められる照射位置精度を十分満たすことを確認した。また、装具により位置照合撮影に用いるX線が減弱するため、被ばく低減効果が期待できる。開発した金属マーカ付き装具を用いた画像誘導放射線治療は、現在臨床現場で臨床試験として実施中であり、患者アンケートからは心理的負担を軽減できている可能性を示唆する結果も得られている。今後は実臨床において体表マーカを使用しない位置照合技術の精度を評価し、乳癌に対する術後放射線療法の高精度化を目指す。本研究では、乳癌に対する術後放射線療法として体表マーカーを使用しない位置照合技術を用いた画像誘導放射線治療法を確立する。金属マーカー付き装具を開発し、照射部位の形状保持と画像誘導による照射位置精度の高精度化を図る。また、体表マーカーを使用しないことで患者への物理的、心理的負担を軽減することを目的とした。平成28年度は、体表マーカーを省略可能とする乳癌の術後放射線療法に適した装具を開発するために、(a-1)位置照合装置で検出可能な金属マーカー付き装具の開発と改良、および、(a-2)装具の位置再現性の評価を実施した。(a-1)では、まず装具の素材の選択を行った。金具等がなく仰臥位での使用に適した市販の下着を使用し、金属マーカーの留置位置を検討した上で加工を行った。次に、装具によるX線と電子線の減弱率と皮膚表面線量を評価するために、ファントムと電離箱線量計を用いて計測を行った。計測の結果、装具によるX線と電子線の減弱は少なく、表面線量は装具を使用しない場合と比較して最大で4%程度増加することを確認した。(a-2)では、(a-1)で作成した装具と人体模擬ファントムを使用して、装具の着脱に伴う位置再現性を解析した。さらに軟部組織を含む人体模擬ファントムを使用して、装具の着脱に伴う軟部組織の形状再現性について構造的類似性指数を用いて解析した。装具とファントムの接点を示すマーカーを使用することで、装具の位置再現性と軟部組織の形状再現性が向上することを確認した。平成28年度は申請書に記載した研究計画通り、(a-1)金属マーカー付き装具の開発と改良、および、(a-2)装具の位置再現性を評価することで、乳癌の術後放射線療法に適した金属マーカー付き装具の開発と位置再現性に関わる精度検証を行った。検証の結果、臨床使用で求められる精度を担保できることを実証した。従って、現在の進捗状況は概ね順調に進展していると評価できる。本研究では、乳癌に対する術後放射線療法として体表マーカを使用しない位置照合技術を用いた画像誘導放射線治療法を確立する。金属マーカ付き装具を開発し、照射部位の形状保持と画像誘導による照射位置精度の高精度化を図る。また、体表マーカを使用しないことで患者への物理的、心理的負担を軽減することを目的とした。平成29年度は、前年度に評価した金属マーカ付き装具を用いて、(b-1)装具の金属マーカを指標とした位置照合による画像誘導放射線治療の精度検証、および、(b-2)位置照合撮影に伴う被ばく線量と装具着用による表面線量への影響を確認した。(b-1)では、まずターゲットを内部に含む軟部組織を有する人体模擬ファントムを作成した。次に、金属マーカ付き装具を着用した人体ファントムを用いて、金属マーカを指標とした位置照合を行った。装具の着脱と位置照合を繰り返し、ファントム内のターゲット位置について治療計画からの変位量を計測した。計測の結果、ターゲット位置の平均値と標準偏差は、左右方向で2.31 ±0.53 mm、頭尾方向で-1.21 ±1.90 mm、背腹方向で-0.11 ±0.67 mmとなることを確認した。また、従来の体表マーカを用いた位置合わせに対し、位置再現性を向上できる可能性も示唆された。(b-2)では、装具の有無による位置照合撮影による被ばく線量を人体模擬ファントムとTLDを用いて計測した。また、モンテカルロ計算による比較を行った。装具着用により、表面線量を低減できる可能性があることを確認した。

平成29年度は申請書に記載した研究計画通り、(b-1)装具の金属マーカを指標とした位置照合の精度、および、(b-2)位置照合撮影に伴う被ばく線量を検証することで、乳癌の術後放射線療法に適した金属マーカ付き装具を用いた画像誘導放射線治療の臨床適用可能性を評価した。評価の結果、ターゲットの位置再現性は臨床に求められる精度を担保できることを実証した。従って、現在の進捗状況は概ね順調に進展していると評価できる。乳癌に対する術後放射線療法として体表マーカを使用しない位置照合技術を用いた画像誘導放射線治療法を確立することが目的であった。放射線治療の際に着用可能な金属マーカ付き装具を作成し、X線及び電子線に対する線量特性、人体に対する位置再現性、軟部組織の形状保持特性を明らかにした。布製の装具によるビルドアップ効果の影響は軽微であり、深部線量の変化は2%以内であった。また、人体に対する装具の位置再現性は5.3 ±2.8 mmであり、皮膚マーカを用いたセットアップと同程度の位置再現性を得られることを示した。体表面と装具の位置関係を示すランドマークを体表の一部に用いることで位置再現精度を向上させることが可能である。装具の金属マーカを指標とした位置照合による画像誘導放射線治療の精度検証では、ターゲットを内部に有する人体ファントムを用いて照射位置精度と位置照合撮影による被ばく線量を明らかにした。装具を用いた画像誘導放射線治療の照射位置精度は3.28 ±0.59 mmであり、求められる照射位置精度を十分満たすことを確認した。また、装具により位置照合撮影に用いるX線が減弱するため、被ばく低減効果が期待できる。開発した金属マーカ付き装具を用いた画像誘導放射線治療は、現在臨床現場で臨床試験として実施中であり、患者アンケートからは心理的負担を軽減できている可能性を示唆する結果も得られている。今後は実臨床において体表マーカを使用しない位置照合技術の精度を評価し、乳癌に対する術後放射線療法の高精度化を目指す。平成29年度の研究は、開発を行った金属マーカー付き装具を用いて、画像誘導放射線治療の精度評価を行う。・従来の体表マーカーを用いた方法と比較を行い、画像誘導放射線治療による照射位置精度を解析する。また、解析結果から適正なマージンを決定する。・TLDと電離箱線量計を用いて実測することで、画像誘導放射線治療に伴う被ばく線量を評価する。また、モンテカルロ計算環境を用いて人体内における吸収線量を計算する。平成30年度の研究は、金属マーカ付き装具と画像誘導放射線治療を組み合わせて、実投与線量の評価法と呼吸性移動対策による4次元放射線治療法を開発する。・照射中の金属マーカの画像取得と呼吸性移動量の解析により、実際の照射結果に基づいたターゲットとリスク臓器の線量評価および品質保証環境を構築する。・金属マーカ追跡による呼吸モニタリングを用いて、呼吸同期または動体追尾照射法の開発と有用性の評価を行う。平成28年度に計上していた金属マーカー、装具加工用器具および解析用ソフトについて既存のものを利用したため次年度使用額が生じた。(理由)平成29年度に計上していた人体模擬ファントムの費用が予定より少なくなり、次年度使用額が生じた。(使用計画)翌年度は国内と国際学会への参加・発表を予定しており、国際論文の投稿を目標としている。英文校閲費用、実験用消耗品費用を計上しており、有効に活用する予定である。翌年度以降では人体模擬ファントムの購入費用、および線量計算環境を構築するためのコンピューティングサービスの利用費用を計上している。
溶液理論と分子シミュレーションの融合による機能性分子の膜結合の分子論的解析

本研究の目的は、膜結合の自由エネルギーの定量的解析である。リン脂質二重膜への物質結合を系統的に検討する。膜への結合は、溶質がバルクの水から膜の内部・界面へ移行する過程に相当する。膜系を水と脂質分子からなる「混合溶媒」とみなすことで、膜系への溶質挿入の自由エネルギー変化を取扱った。DMPC(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine)の脂質二重膜への疎水性分子の結合の自由エネルギー解析を行った。膜中で大きな自由エネルギー安定化を見出したが、膜内部での強い局在化の傾向は無いことを示した。これは、SDSミセルの場合と対照的であり、DMPC頭部がメチルやメチレン基を有し、親水性が「中途半端」であるためである。さらに、溶媒和自由エネルギーをDMPCからの寄与と水からの寄与に分割した。分散引力の低下を大きく上回る斥力効果(排除体積効果)の低下によって、膜の界面領域にあるとき、水は疎水性溶質を安定化する方向に働くことを見出した。さらに、一般麻酔薬ハロタンを取り上げ、膜結合強度の圧力依存性を解析した。数百気圧までの条件、すなわち、圧力拮抗作用が見出されている生理的条件では、ハロタンのDMPCへの結合の自由エネルギー変化は、単調に圧力に依存し、かつ、小さいことを明らかにした。これは、1世紀にわたる謎である圧力拮抗作用の要因として、膜結合強度の圧力依存性はマイナーであることを示すものである。次いで、20残基程度の膜蛋白質であるグリコフォリンAを取り上げ、その脂質膜結合の自由エネルギー解析を行った。小分子で行ったと同様に、結合自由エネルギーを脂質膜との相互作用の寄与と水との相互作用の寄与に分割し、水の効果を定量的に示している。
CO2を作動媒体とする地中熱利用ヒートポンプの実験および数値解析による研究

現在、普及が促進されつつある地中熱利用ヒートポンプの地中熱交換器部分はブラインを利用したシステムが主流である。一方で地中熱交換器内で作動媒体が直接膨張或いは直接凝縮するシステム(以下直膨システムと呼ぶ)は、ブラインシステムにおいて生じる作動媒体とブラインとの熱交換の際のエクセルギー損失がなく、また、ブラインポンプが省略できる。現在主に使われている作動媒体は、フロン系冷媒であるが、この冷媒は、地球温暖化係数が問題となっており、これが無視できるような作動媒体を用いることが望ましい。本研究では二酸化炭素を作動媒体としたシステムを対象に研究を行なった。実験では、媒体の分布状態を考慮に入れて、特に臨界温度以下の凝縮が可能になるかどうかの検討を行い、また、数値シミュレーションでは、直接実験を行なわない土中条件のシミュレーションを行なった。実験的研究では、ブラインシステムおよび直膨システムに共通で用いるための模擬採熱坑として、二重円筒の容器を製作した。内側の円筒には水を張り、ブライン熱交換器および直接凝縮・膨張熱交換器を挿入し、外側の円筒には内側の円筒内の水が土中温度条件になるように、温度調整のための水を循環させる。内菅、外菅とも塩ビ製であり長さは4m弱、内径はそれぞれ146mm、201mmである。内菅、外環まず、ブラインを使用するときの伝熱促進法の検討を行った。ブライン用の熱交換器はポリエチレン製の管であり、内径23mm外径26mmのものを使用した。バルブ操作により脈動を起し、これによる伝熱促進効果について検討した。シミュレーションは二酸化炭素の管内鉛直管内蒸発の過程を評価するための計算コードの作成を進めた。数多くある実験式の中から、Shahの式とGungor-Wintertonの式を優れたものとして選んだ。シミュレーション結果をもとに論文誌への投稿準備を進めた。二酸化炭素を作動媒体とするヒートポンプを地中熱の利用に応用する際に最も期待される点はヒートポンプの冷房モード時に作動媒体の状態が高圧側で臨界点以下となることである。熱交換損失を小さくするために地中で直接凝縮する形式の熱交換器とすることが好ましいが、この直接凝縮形の地中熱交換器を効率良く使うためには、熱媒体の気相部分と液相部分が垂直方向に適切に分布することが必要である。すなわち、安定した運転を行わせるためには、十分な凝縮のための伝熱面を得るために地中熱交換器の入口から折り返し点である底部の間の大部分が気相に占められること、また、底部から膨張弁までは凝縮液が分布することが必要である。このように適切な地中熱交換器の設計や適量の作動媒体の封入を行うために、まず地中熱交換器の液分布を把握することが必要となる。このため、圧力が高いCO_2で実験を行う前に、圧力の低いR134aで液分布を把握するための実験装置を試作した。圧縮機には冷凍ショウケース用のコンデンシングユニットの圧縮機を使用し、これにプレート熱交換器、膨張弁、焼きなまし銅管で地中熱交換器を模擬した熱交換器を取り付けた。気液の分布は地中熱交換器の出口、入口の差圧を計測することにより推計することとした。また、これを目視で観測できるように、約5mの模擬地中熱交換器にはサイトグラスを10個取り付け50cm毎に気相または液相の判別がつくようにした。また、CO2地中熱ヒートポンプの有効性を示すためのシミュレーションに着手した。地中での熱伝達の予測を行うためにボアホール(直径150cm)内にUチューブ(直径1インチ)を埋め込んだタイプ、また、二重管熱交換器を埋め込んだタイプの地中熱交換器を想定した。検査対象は直径5m、深さ70mに設定し、初期テストとして数時間の熱拡散のシミュレーションを行った。本研究では二酸化炭素を作動媒体としたシステムを対象に研究を行なう。実験では、直接凝縮。膨張のシステムにおいて媒体の分布状態を考慮に入れて、特に臨界温度以下の凝縮が可能になるかどうかの検討を行い、また、数値シミュレーションでは、直接実験を行なわない土中条件のシミュレーションを行なう計画である。実験的研究では、直膨システムのための模擬熱交換器として、二重円筒の容器を製作した。ブライン用の熱交換器はポリエチレン製の菅であり、内径23mm外径26mmのものを使用した。