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エネルギー変換型傾斜機能材料のせん断クリープ特性評価

エネルギー変換型傾斜機能材料は適当な熱源を用いて、最適となるように熱電変換材料、熱電子変換材料などを組み合わせることによって、、エネルギーを高効率に利用しようとするものであり、世界的にも大変注目を集めつつある材料技術である。同材料では、1273K (1000°C)以上の超高温領域における長期間にわたる使用を想定した機能の安定性が求められる。本研究では、エネルギー変換型傾斜機能材料の強度特性に関する長期健全性を評価するための基礎研究を行った。具体的には、エネルギー変換型傾斜機能材料内に含まれている多数の接合面のクリープ強度を評価するための実験的研究を行った。本研究で考慮するクリープ試験方法とは従来の引張型とは異なり、接合構造のクリープ強度を的確に評価しうると考えられるせん断クリープ特性試験とした。評価対象にエネルギー変換型傾斜機能材料中の電極/絶縁接合を選んだ。供試材料としては電極材料にSUS304およびニッケルを、絶縁材料にアルミナをそれぞれ選んだ。実験結果として、せん断クリープ試験についても従来の引張型クリープ試験と同様の負荷応力と破断時間の関係が得られた。また、負荷応力とラ-ソン・ミラー・パラメータの関係より、高温短時間データから低温長時間データを推定するいわゆる外挿性が確認された。クリープ試験片より、試験条件と破損モードの関係を調べ、短時間側でアルミナ破壊および長時間側で接合界面破壊であることが判明した。X線を用いて接合界面近傍の残留応力測定を実施した。その結果より、界面近傍のアルミナ側に存在する比較的大きな軸方向引張応力がアルミナの破損モードに影響を及ぼす可能性がうかがわれた。
金属イオンを指標とする糖質加水分解酵素の酵素活性高速分析法の開発

本研究では,銅フタロシアニンで修飾されたセルロースとともに,高周波誘導結合プラズマ発光分光分析,もしくは,フレームレス原子吸光光度計のいずれの分析装置を用いることで,セルラーゼの簡便な定量法及び活性の測定法を開発した。このとき,セルラーゼ自体には金属元素を含まないが,銅フタロシアニン結合型セルロースにセルラーゼを作用させると,銅フタロシアニンで修飾されたセルロースから銅イオンが放出される現象を見出した。この現象を利用して原子吸光光度分析法やICP発光分光分析法を用いることで,吸光光度法に比べてセルラーゼを特異的かつ迅速(15分間程度)で定量することができる。酵素分解反応における代謝物の解明するために,酵素反応によって溶液中に放出された金属元素を含む化学種を液体クロマトグラフー飛行時間型質量分析計(LC-TOF/MS)を用いて特定した。セルラーゼの一般的な総活性測定は,最終生成物のグルコース量を計測するため,従来は1,4-β-グルコシダーゼの量と活性に依存する測定法であった。しかし,本システムでの指標物質は,溶液中に可溶した銅イオンを含む化学種であるため,単糖よりも多糖類(26糖)として放出されていること意味する。これまでにエンドグルカナーゼとセロビオヒドロラーゼを同時に識別できる分析方法は無く,本研究では反応時間の設定で各酵素を分別定量できることが示唆された。しかし,そのためには,セルロースの結晶度が大きく起因することも分かった。エンドグルカナーゼとエキソグルカナーゼは自然界の糖化現象の基礎となる酵素であるため,本法は自然科学における様々な糖化現象の機構解明に寄与できることがわかった。さらに,種々のセルラーゼを用いた酵素活性測定と既存法との相関性を求めた。複数のセルラーゼの活性測定ならびにミカエル-メンテン定数(Km)の測定を行い,測定値と既存法による値との間で相関性を検討し,相関グラフを完成させた。また,Kmはミカエル-メンテン式に基づき,Linewaver-Burk式に従って計算した。その際,p-ニトロフェノール-吸光光度法による従来法との比較が必要であったが,酵素中に含まれる糖分を除去(透析)する必要があったため,外部委託で透析を行い,従来法との比較をおこなった。また,これらの知見を展開して,新しい金属フタロシアニン-セルロースの合成や金属フタロシアニンの速度論を使用した新しい分析手法への応用にも成功した。本研究の目的は,バイオエネルギー源の探索を分析化学の領域から支援するために,金属イオンを標識とする糖化酵素の迅速分析法を構築することである。本研究では,セルロース糖化酵素“セルラーゼ"の定量および酵素活性の同時測定法を開発した。この手法により,たとえ酵素内に金属イオンを含まなくとも,原子吸光光度分析法やICP発行分光分析法などで特異的かつ,短時間,高精度に,そして高感度定量とともに酵素活性測定が同時に出来るシステムを構築した。平成2324年度で解明したセルラーゼ測定における最適な金属錯体結合セルロースの合成手法,セルラーゼ定量における分析システムの構築,酵素分解反応における代謝物の解明,種々のセルラーゼを用いた酵素活性測定と既存法との相関性を総括して,研究成果報告を行った。この研究成果報告は,平成24年度に当初計画していたが,特許事前打ち合わせのため,平成25年度に開催された学会にて行った。本年度は,セルラーゼの定量分析システムの構築をおこなった。セルラーゼ水溶液に銅フタロシアニン結合セルロースを添加すると,水溶液中に銅元素を含む化学種がppbレベルの濃度で放出されることを明らかにした。この現象を利用して,セルラーゼの定量法として確立できることを明らかにした。この系は,銅フタロシアニン結合セルロースの量に依存して,銅元素を定量的に放出した。その傾向は,一般的な酵素反応における反応生成物の増加曲線の挙動と一致することを明らかにした。翌年度は,この知見をさらに検討して,セルラーゼによる分解メカニズムを明らかにする。反応停止させる手法として,試料溶液から銅フタロシアニン結合セルロースを抜き取ることで,酵素反応が停止することを見出した。この知見を活用することで効率的な分析システム設計を行った。酵素分析法は,一般的に測定誤差が大きいので,その測定誤差の抑制が不可欠である。ICP分析では一般的にY(イットリウム)などを内標準物質として添加するが,本研究では標準溶液とサンプル溶液でマトリックスが異なり発光強度に差が生じる懸念と,Yは強酸性溶液で溶液調製している為,酵素反応を阻害する懸念があった。そこで本研究ではオンライン内標準添加システムを採用して,セルラーゼ分解反応に適した測定を構築することができた。最終的に,51000mg/lレベルのセルラーゼ濃度の定量を行うことができた。本法は,ICPーMS分析やフレームレス原子吸光光度計(FL-AAS)に応用できることを明らかにした。

申請書に記載した計画通りに概ね進んでいるため。セルラーゼ分析法の構築に関しては,当初の計画以上に進んでいる。その一方で,金属錯体結合セルロースの合成は,セルロースと色素をつなぐ連結部の合成が難航しており,若干の遅れが見受けられる。しかしながら,H24度に計画している分解物の同定実験もすでに進めており,全体的にはおおむね順調に進展していると判断できる。特許申請の事前打ち合わせにて時間がかかり,平成25年度まで延長申請を行った。そのため,平成24年度に計画していた成果発表を行う。今後は,当初の計画通り,酵素反応の代謝物を明らかにし,セルラーゼを用いた酵素活性測定と既存法との相関性を明らかにする。同時に,遅れている金属錯体結合型セルロースの合成にも別のアプローチを持って取り組みたい。そのため,平成24年度に計画していた成果発表に関する諸費用(旅費等)に研究費を充てる。この成果発表に関する諸費用は予め計画・申請してあったものである。研究実施計画に基づいて研究費を使用するが,合成研究などで若干の合成アプローチを変えて実験を進めるために設備費の部分で変更が出るかもしれない。
鶏のSalmonellaEnteritidis感染時にみられる鞭毛抗体非産生機序

S.Enteritidis食中毒の発生を未然に防ぐには感染鶏群の早期発見が重要であるが、S.Enteritidisは卵管組織内に定着、増殖するため、菌検出が非常に困難である。また、近年のワクチンの導入により、従来の血清学的手法によるワクチンと感染の区別が難しくなっている。そこで本研究ではまずS.Enteritidis投与と非投与、S.Enteritidis不活化ワクチン接種と非接種、経口と噴霧投与を比較する3シリーズの感染試験を行い、2種類のS.Enteritidis抗原、deflagellated Salmonella, Enteritidis whole cell(DEWC)およびSalmonella Enteritidis FliC-specific 9kDa polypeptide(SEP9)に対する特異抗体価の推移とサルモネラ検出率との関連を調べ、S.Enteritidis対策に有効なスクリーニング法の確立を目指した。その結果、SEP9特異抗体はワクチンの皮下接種や噴霧投与といった非経口的に抗原が体内に入った場合にのみ作られ、通常の経口感染ルートでは作られないことが明らかとなった。SEP9特異抗体価の上昇とともに、菌排出が抑制されていたことから、SEP9はワクチン効果のモニターに有用であり、また、S.Enteritidis感染により菌排出の有無に関わらずDEWC特異抗体価の上昇がみられたことから、DEWCはS.Enteritidis不顕性感染鶏群の検出に有用であると考えられる。そして、これら2種類の抗体を査することにより、S.Enteritidis感染とワクチンを区別できることが明らかとなった。日本の養鶏場単位のS.Enteritidis汚染実態は不明瞭であり、有効なS.Enteritidis食中毒防止対策を立てるためには、養鶏場単位のS.Enteritidis汚染状況を全国レベルで把握することが急務である。そこで次に今回開発した2種類の抗体を検査する方法を用いて、市販卵の卵黄移行抗体を測定することにより、養鶏場単位での汚染状況を調査した。調査に先立ち、日齢、ワクチンプログラムの異なる9鶏群で生産された卵の抗体価を測定したところ、ワクチン接種鶏群では、高いSEP9特異抗体価が長期間保持されていた。これらの鶏群の定期的な細菌学的検査で菌が検出されていないことから、SEP9特異抗体価の保有によりワクチンの有効性が維持されることが確かめられた。次に、10万羽以上飼育している日本の養鶏場の中から、197養鶏場の201鶏群で生産された市販パック卵をそれぞれ40個ずつ購入し、DEWCおよびSEP9特異抗体価を測定したところ、全鶏群の22.3%が両特異抗体価とも高い値を示しワクチン接種を受けていたと考えられ、一方、全鶏群の34.3%がDEWC特抗体価のみ高い値を示しS.Enteritidis感染の可能性が示唆された。この調査により日本の養鶏場単位のS.Enteritidis抗体保有率が初めて明らかとなり、ワクチン接種を含めS.Enteritidis対策が不十分であることが判明した。S.Enteritidis食中毒防止のためには、S.Enteritidis感染鶏群の検出、S.Enteritidisワクチン効果のモニターリングが重要であり、本研究で開発した測定法は養鶏場における汚染状況を把握するための有効な手段になると考えられる。

次に、10万羽以上飼育している日本の養鶏場の中から、197養鶏場の201鶏群で生産された市販パック卵をそれぞれ40個ずつ購入し、DEWCおよびSEP9特異抗体価を測定したところ、全鶏群の22.3%が両特異抗体価とも高い値を示しワクチン接種を受けていたと考えられ、一方、全鶏群の34.3%がDEWC特抗体価のみ高い値を示しS.Enteritidis感染の可能性が示唆された。この調査により日本の養鶏場単位のS.Enteritidis抗体保有率が初めて明らかとなり、ワクチン接種を含めS.Enteritidis対策が不十分であることが判明した。S.Enteritidis食中毒防止のためには、S.Enteritidis感染鶏群の検出、S.Enteritidisワクチン効果のモニターリングが重要であり、本研究で開発した測定法は養鶏場における汚染状況を把握するための有効な手段になると考えられる。いろいろなルートでSalmonella Enteritidis(SE)抗原と接触した鶏の生体内における菌体または鞭毛抗体の発現状態を比較することにより、自然界における鶏のSE感染スタイルを明らかにすることを目的として下記の実験を行った。1.SE鞭毛から分離精製した特異的なポリペプチドを用いたELISA法を確立した。2.2週齢鶏にSEを経口または噴霧投与後、10週目まで経時的に血清中の菌体特異抗体および鞭毛特異抗体をELISA法により測定し、また、糞便中のSEの有無を検査した。噴霧投与では両抗体価とも上昇し、糞便への菌排出も一部抑制されたのに対して、噴霧投与では実験期間を通じて両抗体価とも低く、継続的な糞便への菌排出が見られた。3.240日齢産卵鶏にSEを経口投与後、血清および卵黄中の抗体価を同様にして測定し、また、クロアカ、卵殻、卵内容のSEを検査した。感染後10週目には、肝臓、脾臓、卵巣、卵管、卵管内形成卵のSEも調べた。2週齢鶏経口投与の場合と異なり、血清および卵黄どちらにおいても菌体抗体価のみ上昇し、鞭毛抗体価は実験期間を通じて低い値を示した。クロアカへの菌排出は実験終了まで継続して見られたが、卵殻からは感染後1週目に約半数から菌が検出されたのみで、卵内容および剖検時の内部臓器からは全く検出されなかった。4.SE不活化ワクチンを皮下または筋肉内接種したSE感染歴のない鶏群から採卵し、卵黄中の抗体価を同様にして測定し、菌体抗体および鞭毛抗体をELISA法により測定した。全鶏群において両抗体価とも実験感染鶏に比べ高値を示し、実験感染鶏とは反対に鞭毛抗体価が菌体抗体価を上回っていた。以上の結果から、SE鞭毛抗体は、腸管を経由しない生体内に抗原が導入された場合にのみ産生され、腸管を経由してSEに感染した場合には産生されにくいことが明らかとなった。
乱れや相互作用のある系のトポロジカル相とその不変量

当該年度の主な成果として、以下の2つに関するものが挙げられる。(1)マグノンスピンホール系におけるZ2トポロジカル不変量、(2)相互作用するマヨラナ・フェルミオン系の基底状態とトポロジカル数。(1)磁性体におけるマグノンの熱Hall効果が理論・実験両面から盛んに研究されている。また、スピンホール効果のマグノン系における対応物も理論的に提案されている。しかし、ボゾン系では時間反転対称性がKramers対の存在を保証しないことから、この系の相をトポロジカル不変量によって特徴づけることは自明ではない。本研究では、このような系においても、擬時間反転対称性と呼ばれる対称性が存在すれば、その対称性に基づいてKramers対や、マグノンスピンホール系のZ2トポロジカル不変量を定義可能であることを示した。また、2つのマグノンスピンホール系のモデルを構築し、トポロジカル数と系のヘリカルエッジ状態の有無が一対一対応することを示した。(2)1次元p波超伝導体の模型であるKitaev模型は、そのトポロジカル相でマヨラナフェルミオンの端状態が現れることから注目を集めている。桂は以前、このKitaev模型に最近接相互作用を導入した模型について調べ、基底状態が厳密に求まる場合があることを示している。当該年度は、この模型を非一様なオンサイト・ポテンシャルを含む場合に拡張し、この模型についても、(i)基底状態(周期系)のトポロジカル数が非自明であること、(ii)縮退した2つの基底状態の厳密な表式、(iii)エネルギーギャップの存在、(iv)縮退した2つの基底状態の間を結ぶマヨラナ演算子の具体形、などを明らかにした。その他にも、機械学習による乱れたトポロジカル超伝導体の相分類、非エルミートなKitaev模型とその端状態に関する研究などを行った。本研究の2つの大きなテーマは、1.マグノン系のトポロジカル物性、2.乱れや相互作用のある系のトポロジカル不変量、である。当該年度は、それぞれについて一定の進展があった。テーマ1の結果は、マグノン系においても適切な対称性を考えれば、Kramers対が存在することが証明でき、またそれに基づいて、電子系の場合とパラレルにトポロジカル不変量を定義できることを初めて明らかにしたもので、意義のある結果である。また、この結果はマグノン系に限らず、フォノン・フォトンなどのボゾン系にも適用可能である。実際に、我々が論文を公表した直後から、他分野の研究者からもコンタクトを受けており、各所からセミナーの依頼も多数受けている。テーマ2については、特殊な場合ではあるが、相互作用がありかつ非一様な電子系の基底状態が求まり、かつトポロジカル数を厳密に計算することができた点は興味深いと考えている。また、エネルギーギャップの上限・下限や磁場中XYZ・XXZスピン鎖との関係なども明らかになっており、数理物理学的観点からも意義のある結果であると考えている。テーマ2での乱れのある場合についての進展は、予定していたトポロジカル結晶絶縁体や準結晶における乱れの効果についての研究は遅れている。一方、テーマ1については、3次元系への拡張も既に進展している。したがって、全体としては、おおむね順調に進展している、と考えている。本年度も引き続き次の2つのテーマに関する研究を遂行する。テーマ1:マグノン系のトポロジカル物性昨年度に完成した、マグノンスピンホール系のZ2不変量による特徴付けに基づいて、次の2つの方向性での研究を行う。(i)3次元トポロジカル絶縁体のマグノン系でのアナロジーについて考察する。具体的には、ダイアモンド格子上の各サイトに、反強磁性相互作用するスピンが2つずつある系を考える。ここでさらに、適切な擬時間反転対称性の存在を仮定することで、Z2不変量を定義する。また、これらの系におけるギャップレスの表面マグノン状態とその特徴について詳しく解析する。(ii)カゴメ格子上のスピン液体系を念頭に、Schwinger bosonによる定式化を用いてZ2スピン液体相のZ2不変量を用いた特徴付けを試みる。また、スピンギャップ系(トリプロン系)においても、同様の解析を試みる。テーマ2:乱れや相互作用のある系のトポロジカル不変量本年度は、高次トポロジカル絶縁体・超伝導体におけるコーナー状態やトポロジカル結晶絶縁体に乱れを導入した場合に、その安定性や特徴付けを調べる。具体的には、乱れの強さや系のパラメターについての相図を、転送行列法などの従来的手法や機械学習を用いた手法により解析する。特に、乱れが結晶の対称性を破る場合と破らない場合で、どのような違いが現れるかを明らかにする。また、これらの相のトポロジカル不変量による特徴付けも探る。さらに相互作用のある場合については、昨年度Berry位相による特徴付けについて進展があった。これを踏まえ、相互作用のある系のトポロジカル相の新たな特徴付けを試みる。さらに、可解模型や不等式などの数理物理的手法を用いた考察も行う予定である。

しかし、ボゾン系では時間反転対称性がKramers対の存在を保証しないことから、この系の相をトポロジカル不変量によって特徴づけることは自明ではない。本研究では、このような系においても、擬時間反転対称性と呼ばれる対称性が存在すれば、その対称性に基づいてKramers対や、マグノンスピンホール系のZ2トポロジカル不変量を定義可能であることを示した。また、2つのマグノンスピンホール系のモデルを構築し、トポロジカル数と系のヘリカルエッジ状態の有無が一対一対応することを示した。(2)1次元p波超伝導体の模型であるKitaev模型は、そのトポロジカル相でマヨラナフェルミオンの端状態が現れることから注目を集めている。桂は以前、このKitaev模型に最近接相互作用を導入した模型について調べ、基底状態が厳密に求まる場合があることを示している。当該年度は、この模型を非一様なオンサイト・ポテンシャルを含む場合に拡張し、この模型についても、(i)基底状態(周期系)のトポロジカル数が非自明であること、(ii)縮退した2つの基底状態の厳密な表式、(iii)エネルギーギャップの存在、(iv)縮退した2つの基底状態の間を結ぶマヨラナ演算子の具体形、などを明らかにした。その他にも、機械学習による乱れたトポロジカル超伝導体の相分類、非エルミートなKitaev模型とその端状態に関する研究などを行った。本研究の2つの大きなテーマは、1.マグノン系のトポロジカル物性、2.乱れや相互作用のある系のトポロジカル不変量、である。当該年度は、それぞれについて一定の進展があった。テーマ1の結果は、マグノン系においても適切な対称性を考えれば、Kramers対が存在することが証明でき、またそれに基づいて、電子系の場合とパラレルにトポロジカル不変量を定義できることを初めて明らかにしたもので、意義のある結果である。また、この結果はマグノン系に限らず、フォノン・フォトンなどのボゾン系にも適用可能である。実際に、我々が論文を公表した直後から、他分野の研究者からもコンタクトを受けており、各所からセミナーの依頼も多数受けている。テーマ2については、特殊な場合ではあるが、相互作用がありかつ非一様な電子系の基底状態が求まり、かつトポロジカル数を厳密に計算することができた点は興味深いと考えている。また、エネルギーギャップの上限・下限や磁場中XYZ・XXZスピン鎖との関係なども明らかになっており、数理物理学的観点からも意義のある結果であると考えている。テーマ2での乱れのある場合についての進展は、予定していたトポロジカル結晶絶縁体や準結晶における乱れの効果についての研究は遅れている。一方、テーマ1については、3次元系への拡張も既に進展している。したがって、全体としては、おおむね順調に進展している、と考えている。本年度も引き続き次の2つのテーマに関する研究を遂行する。テーマ1:マグノン系のトポロジカル物性昨年度に完成した、マグノンスピンホール系のZ2不変量による特徴付けに基づいて、次の2つの方向性での研究を行う。(i)3次元トポロジカル絶縁体のマグノン系でのアナロジーについて考察する。具体的には、ダイアモンド格子上の各サイトに、反強磁性相互作用するスピンが2つずつある系を考える。
混合非退化特異点の幾何構造

ニュートン非退化混合超曲面のミルナーそくの基本的性質を明らかにした。特に強擬斉面関数をもつ混合多項式に関して、Varchenko型のゼーター関数の決定を行った。またそのリンクに接触構造を持つことを示した。この結果はNemethi他の仕事を強擬斉面関数をもつ混合多項式に拡張するもので、重要であると思われる。さらに強2変数擬斉次多項式でconvenientなものに関し、そのミルナーそくのトポロジーが対応する一次元射影空間のなかで一変数混合多項式で定義されるゼロ点の個数との関係を明らかにした。この結果は天文物理学で研究されているLens方程式と密接に関係していて、今後の研究の目標となる。昨年度の主な研究実績は6月8日ー14日はストラスブルグ大学のV. Blanloeil教授と強混合擬斉次リンクのコボルディズムの幾何学に関して共同研究を行い、その結果を共著の論文にまとめている。16日ー25日はルーマニアでA.Dimcaの60歳を記念した国際会議で講演を行い,合わせてPapadima, Dimca, Paunescu教授たちと、最近の超曲面特異点の進展状況に関して研究状況の交流を行った。8・24ー9・1はポーランドのワルシャワで「幾何学的特異点」の日本ーポーランド共同研究事業に参加して、混合非退化特異点の最近の研究結果を講演した。ポーランドの特異点研究グループの指導者Janezko教授たちと実特異点と複素特異点の共通問題、相異なる点などを検討した。9月16ー21日はフランスのニースで第6回日仏特異点国際会議に出席し、Brasselet, Pichon, Vaquie, Sabah, Schurman,Ohmoto, Saeki,Nguyen Viet Dung各教授たちと、3カ国共同研究事業の今後の運営方法などを検討した。11月5ー28はトルコのイスタンブールに赴き、M. Tosun, S. Tanabe教授などと複素曲面特異点の幾何学に関して共同研究を行い、混合特異点に関して大学院学生対象の入門講義を行った。6回。又18ー25は日本ートルコ共同国際会議に出席し、講演を行った。スイスからA'Campo教授も出席していて、平面曲線の幾何学に関して深い研究発表を解説してもらった。12月1ー20はベトナムのハノイでCIMAP学校の講師として出席し、基本群の入門講義を行った。4月24日ー5月6日はニース大学のA.Dimca教授を迎えて平面曲線の補空間の幾何学に関して共同研究を実施した。26日には北大吉永助教授、東北大石川助教授などを加え、3次元ノット、超平面配置などのワークショップを行い、最新の研究状況を交流した。7月25日ー8月12日はブラジルSaoCarlosでの「特異点国際会議」に出席し「非孤立混合特異点のミルナー束」に関し講演、またMaria Ruas, Le D.T.教授などと特異点の幾何学に関し、研究状況報告を行った。8月23ー29日は北海道大学での日仏越特異点ワークショップに出席し、J.P.Brasselet,Le.D.T, B. teissier,V. Blanloeil教授たちと特異点研究の現状など大変実のある議論ができた。11月21ー12月5日はメキシコのGuernavacaでのCIMPAスクールで「複素特異点から混合特異点まで」入門講義を行い、6日ー19日はMeridaに移動してJ. Seade還暦記念特異点国際会議に出席し、「非孤立混合特異点とミルナー束」に関し特別講演を行った。国内では11月7日東北大学石川セミナーで講演、2月22ー25仙台、東北学院大学での「分岐写像と幾何学」に出席し、足利、徳永、石川氏たちとっ研究連絡、3月16ー18首都大学東京での基本群と分岐写像のワークショップに出席し講演をおこない、またLibgoberしと研究連絡を行った。強斉次混合多項式のミルナー束の位相形が2変数の場合、対応する一変数混合多項式の零点の個数で記述されることを、発見し、その特別な場合として、天文物理学者の間で研究されているLens方程式が現れることが分かった。この場合はモジュライ空間が完全に決定されていることから、ミルナー束のモジュライもほぼ決定できた。C. Eyralとの共同研究では複素超曲面族で孤立特異点を持たない場合のWhitney正則性に関して局所テイムのとき証明できたので論文にまとめた。これを混合多項式の場合に拡張して今論文にまとめているところである。概ね順調に進展しているが、なお未解決の課題が残っている。

孤立特異点の場合はそのリンクにどのような条件下で接触構造が入るかを決定したが、非孤立特異点の場合に、位相構造を変えない条件、孤立特異点からの退化とその幾何学の関係、モース化とその個数や符号、モノドロミーなどの関係を精密に読み取ることは今後の課題である。平面曲線の基本群に関しては実数上ジョイン型の場合の基本群を一般性を仮定せずに決定できた。ただし条件が未だに多少とも強すぎるので、必要十分条件を決定すつことが今後の課題である。特異点の幾何学7月にはブラジルでM. Ruas, C. Eyralと共同研究を行い、非孤立特異点をもつ超曲面の位相安定性ににめどをつける予定。11月にはM.TibarたちとOberwolfachでのミニワークショップに参加、講演し混合特異点の未解決話題を整理する。12月にはハノイでの日、仏、越3カ国共同研究をサポートし、講演をする。国内では、東大の川澄氏、東北の石川氏、鹿児島のよくら氏などと特異点幾何学の進展と展望を議論して、この研究テーマの完成、整理を図る。最近混合多項式の正負を区別しない個数が、宇宙物理で盛んに研究されている「レンズ方程式」と関係していることがわかってきた。これを弱い条件で置き換えたいわば「一般化したレンズ方程式」の場合に個数の上からの評価が得られてきたので、さらにこの方向での発展をはかる。概ね順調に研究計画が進行しているが、Blanloeil教授との共同研究「混合リンクのコボルディズム」の研究はやや遅れている。Blanloeil教授が研究科科長になって十分な時間が取れなかったのが主な原因である。概ね研究計画の大きな変更はないが、6月一か月ワルシャワ工科大学に招聘されているので、その際ワルシャワBanachセンターの研究員をしているC. Eyralと十分な共同研究時間が持てそうであるので、昨年来得られた新しい基本群に関する結果(R-join型の平面曲線の基本群)を最終的な論文にまとめ、またあたらしい進展が得られそうである。11月ー12月はメキシコを訪問してSeade, Snoussiたちと混合特異点の共同研究を行うのが楽しみである。国内では8月末の日仏特異点会議(北大)に出席し、石川、稲葉たちと混合特異点の3次元リンクの研究を行う。
繊毛虫類にみられるヘモグロビン様タンパク質の構造と機能

本研究の目的は、原生動物の繊毛虫類にみられる「短縮型」のヘモグロビン様タンパク質が一体どのような分子構造をとり、どのような生理機能を果たしているのかを、哺乳動物のHbやMbと対比させながら、分子進化的観点から解析することにある。そこで、テトラヒメナ(Tetrahymena pyriformis)を大量培養して、前年度の引きつづき次の実験を行った。(1)原生動物ヘモグロビンの単離精製まず細胞を破砕後、硫安分画、Sephadex G-50によるゲル濾過、およびCM-cellulose chromatographyなどを行って、ヘモグロビン様タンパク質を単離精製した。その結果、高純度のオキシ標品が常に安定した状態で得ることに成功した。(2)酸素親和性と結合酸素の安定性についての哺乳動物のミオグロビンと比べて、32残基も短い「短縮構造」を取っているテトラヒメナのヘモグロビンについて、まずその酸素親和性を求めた。酸素平衡曲線(OEC)の解析から得られたP50値は0.2Torrであった。一方、結合した酸素の安定性を調べるために、オキシ型からメト型への自動酸化速度を広いpH領域(513)に渡って測定した。得られたpH-profileを比較検討すると、酸性領域で顕著な速度増大が見られ、遠位(E7)ヒスチジン残基を介した「プロントン-リレー機構」が自動酸化反応の大部分を押し進めているものの、全体としては、哺乳動物のミオグロビンのそれと同程度の安定性を示していることは、驚くべき事であった。(3)ヘム近傍の構造と遠位ヒスチジン残基の有無について結合酸素の安定性に重要な役割を果たす遠位(E7)ヒスチジン残基が、原生動物のヘモグロビンにも存在していることが、Soret領域における分光学的測定からも明らかとなり、ヘモグロビンやミオグロビンの分子進化について極めて興味ある問題を提起した。尚、これらの結果については、その一部をEurop.J.Protistol.,32(1996),73-78に発表した。本研究の目的は、原生動物の繊毛虫類にみられる「短縮型」のヘモグロビン様タンパク質が一体どのような分子構造をとり、どのような生理機能を果しているのかを、哺乳動物のHbやMbと対比させながら、分子進化的観点から解析することにある。そこで、テトラヒメナ(Tetrahymena pyriformisおよびTetrahymena thermophia)を大量培養して、次の実験を行った。(1)原生動物ヘモグロビンの単離精製まず細胞を破砕後、硫安文画、Sephadex G-50によるゲル濾過、およびCM-cellulose column chromatoographyなどにより、ヘモグロビン様タンパク質を単離精製した。(2)高次構造の解析円偏光二色性(CD)を測定した結果、テトラヒメナHbのヘリックス含量は約55%と見積もられ、哺乳動物のMbの75%と比較して極めて低いことが分かった。この事実は、一次構造の上でも32残基短い「短縮構造」を取っていることと関連して、分子進化的観点から極めて興味のある知見となろう。(3)ヘム近傍の構造Soret領域における分光学的測定からは、結合酸素の安定性に重要な役割を果たす遠位(E7)

ヒスチジン残基が、原生動物のヘモグロビンにも存在している可能性を強く指示している。(4)生理的機能この特異な構造をもつ原生動物のHbがどのような機能を持っているのかを解明するために、結合酸素の安定性を、オキシ型からメト型への自動参加速度として、広いpH領域に渡つて現在測定中である。その一部については、動物学会第66回大会に於いてすでに発表した。本研究の目的は、原生動物の絨毛虫類にみられる「短縮型」のヘモグロビン様タンパク質が一体どのような分子構造をとり、どのゆおな生理機能を果たしているのかを、哺乳動物のHbやMbと対比させながら、分子進化的観点から解析することにある。そこで、テトラヒメナ(Tetrahymena pyriformis)を大量培養して、前年度に引きつづき次の実験を行った。(1)原生動物ヘモグロビンの単離精製まず細胞を破壊後、硫安分画、Sephedex G-50によるゲル濾過、およびCM-cellulose chromatographyなどを行って、ヘモグロビン様タンパク質を単離精製した。その結果、高純度のオキシ標品が常に安定した状態で得ることに成功した。(2)酸素親和性と結合酸素の安定性についての哺乳動物のミオグロビンと比べて、32残基の短い「短縮構造」を取っているテトラヒメナのヘモグロビンについて、まずその酸素親和性を求めた。酸素平衡曲線(OEC)の解析から得られたP50値は0.2 Torrであった。一方、結合した酸素の安定性を調べるために、オキシ型からメト型への自動酸化速度を広いpH領域(513)に渡って測定した。得られたpH-profileを比較検討すると、酸性領域で顕著な速度増大が見られ、遠位(E7)ヒスチジン残基を介した「プロントン-リレー機構」が自動酸化反応の大部分を押し進めているものの、全体としては、哺乳動物のミオグロビンのそれと同程度の安定性を示していることは、驚くべき事であった。(3)ヘム近傍の構造と遠位ヒスチジン残基の有無について結合酸素の安定性に重要な役割を果たす遠位(E7)ヒスチジン残基が、原生動物のヘモグロビンにも存在していることが、Soret領域における分光学的測定からも明らかとなり、ヘモグロビンやミオグロビンの分子進化について極めて興味ある問題を提起した。尚、これらの結果については、その一部をEurop. J. Protistol., 32 (1996), 73-78に発表した。
高密度記録を達成するためのディジタル磁気記録における信号処理方式に関する研究

ディジタル磁気記録における信号処理方式として,積分検出方式を採用した場合,従来良く知られているクラスVIパ-シャルレスポンス方式と異なり,低域遮断が必要となる。積分検出方式における再生等化には,ナイキスト等化が行われるが,ナイキスト等化の際のパラメータと低域遮断における遮断周波数の検討により,新たな検出方式の可能性が見出された.そこで,積分検出方式について等化方式の検討を行った結果,パラメータを変更することにより,低域遮断を受けたナイキスト波形であるにも関わらず,疑似的にPR(1,0,-1)特性を示すことが明らかとなり,しきい値検出において,通常の積分検出方式に比べて,疑似的なPR(1,0,-1)特性を示す新たな方式では、所望の誤り率を達成する所要SN比が約0.9dB改善されることが明らかとなった.更に,次世代の記録方式として盛んに研究が行われている垂直記録に対しても信号処理方式の検討が重要となる.垂直記録の中でも,特に複合膜主磁極型単磁極ベッドを用いた垂直記録は,特に線形性が良いとの報告がなされており,信号処理方式としてPRML方式の採用が,特に適していると考えられる.そこで,まず,複合膜主磁極型単磁極ヘッドの試作ヘッドを用いた実験により得られた再生波形の近似波形を基にシミュレーションを行って,PRML方式の適用が可能であることを確認し,検討した中では,PR(1,0,0,0,-1)方式が良好な特性を示すということが明らかとなっていた。その際,試作ヘッドの構造は,非磁性膜と主磁極膜の膜厚の比が等しい場合であったが,今回の検討の結果,複合膜主磁極型単磁極ヘッドの比磁性膜の厚みが主磁極膜の厚みの2倍のとき,良好な誤り率特性を示し,PR(1,0,-1,1,0,-1)方式とPR(1,0,-1,0,0,1,0,-1)方式が良好な誤り率特性を示すことが明らかとなった.ディジタル磁気記録における信号処理方式として,積分検出方式を採用した場合,従来良く知られているクラスVIパ-シャルレスポンス方式と異なり,低域遮断が必要となる。その際,試作ヘッドの構造は,非磁性膜と主磁極膜の膜厚の比が等しい場合であったが,今回の検討の結果,複合膜主磁極型単磁極ヘッドの比磁性膜の厚みが主磁極膜の厚みの2倍のとき,良好な誤り率特性を示し,PR(1,0,-1,1,0,-1)方式とPR(1,0,-1,0,0,1,0,-1)方式が良好な誤り率特性を示すことが明らかとなった.
神経細胞死に応答して活性化する新規ミクログリア由来遺伝子の同定

生後1週間のラット小脳より単離した小脳顆粒細胞は2-4DIVで突起伸長・分化し、5-6DIVには約半数が死滅する。この過程はアポトーシスである。小脳顆粒細胞とグリア細胞の共培養系を作製することにより、神経細胞死に伴い発現が変化するグリア細胞の応答遺伝子を探索できる。3DIVの培養細胞をコントロールとし、5DIVで顕著に発現する遺伝子をdifferential hybridization法により検索した結果、細胞死に伴って活性化する6遺伝子が認められた。その1つをmrf-1と命名した。前年度に続いてmrf-1遺伝子の機能を解析するため、蛋白質レベルでの発現調節機構を調べた。その結果、ミクログリアが脳内の環境を敏感に認識し、脳が正常に向かうときはMRF-1の発現レベルは減少し、損傷を受けたときはその発現レベルは上昇した。ここで、MRF-1の発現調節機構として、発現減少機構ではATP刺激による細胞内Ca^<2+>流入の関与を、又、発現上昇機構ではグルタミン酸刺激によるcAMPの関与を考えた。次に、発現上昇する遺伝子(gcd-10)の配列を決定した。この遺伝子はマウス造血細胞由来のLAPTm5/E3と高い相同性を示した。これはリソゾームに局在する膜蛋白質であり、このため、培養ミクログリアや過剰発現系細胞を用いて免疫組織化学を行ったところ、細胞死に応答して発現上昇するリソゾーム遺伝子と判明した。細胞死に応答してリソゾームの機能亢進が起こると推定されるが、リソゾームにおける機能も不明であり、その機能解明が待たれる。プログラム細胞死いおける死細胞の認識、補食、分解に関しては殆ど何もわかっていない。我々は神経細胞死において活性化するミクログリア遺伝子を見出した。この遺伝子産物であるMRF-1を手がかりにミクログリアで活性化される遺伝子の同定と役割を神経細胞-ミクログリア共培養系、サンドウィッチ培養系及びin vivo(ラット)を用いて解析した。MRF1は分子量17KDの親水性のタンパク質でEFハンドモチーフを持ち、多くのキナーゼによるリン酸化修飾部位を持っている。MRF-1の免疫組織

化学及びノーザンブロットによって、顔面神経繊維切断及び視神経切断の切断による顕著なimmunoreactivityの増大及び遺伝子発現の増強を確認した。対照としてはミクログリアの同定にはOX-42抗体を用いた。神経細胞-ミクログリア共培養及びサンドウィッチ培養系などin vitro培養技術による解析によって遺伝子の活性化に接触が必要か、液性の因子で良いのかを解析した。プラスチックに培養したミクログリアとガラス上に培養した小脳穎粒細胞をサンドウィッチにして接触相互作用を可能にする。一定時間後、ガラスに植えた顆粒細胞を除き、ミクログリアを免疫染色した。この結果、細胞の接触が必要であり、conditioned mediumのみではimmunoreactivityの増大は見出させなかった。不安定な液性の因子である可能性は残るが、種々の阻害剤によって調べた限りではNOの関与は考えにくかった。このようにMRF-1は死につつある神経細胞からの情報によって顕著に活性化するミクログリア遺伝子として新しいミクログリアのマーカーになると考えられた。小脳顆粒細胞がアポトーシスを起こす系を用いて、これに応答するミクログリア遺伝子mrf-1(microglial response factor-1)を見いだした(Tanaka et al.,1998)。mrf-1遺伝子の活性化はプログラム細胞死として知られる小脳顆粒細胞死に応答するのみならず、成熟した顆粒細胞に対するグルタミン酸毒性(ネクローシス)にも応答した(Tanaka et al.,submitted)。また、in vivoでは、ラット小脳におけるmrf-1mRNAの発現レベルをノーザンブロット法で調べると、生後0から1週間後で高く、以降徐々に減少していった。免疫組織染色からも、幼若期ではミクログリアは良く染色され、成熟するとラミファイド型ミクログリアの細胞体及び突起全体に弱い染色性が認められた。アメーバ型ミクログリアでは発現レベルは高い。これは小脳の発達過程と良くあい、プログラム細胞死が終了すると染色性が低下する傾向にある。免疫組織染色によりin vivoの小脳を中心に抗体染色を行い、この抗体がミクログリアの同定に有用なことを証明した(Tanaka et al.,submitted)。ラットの発達過程における小脳のミクログリアの動態を調べた。更に、舌下神経や座骨神経などの神経突起切断(axotomy)による神経細胞変性に応答して転写活性や免疫染色性が顕著に増加することが証明された。その生理学的作用に関しては、蛍光標識した酵母を貧食のマーカーとして用いた実験から、貧食過程そのものに関与している可能性は低い。しかし、細胞死に応答したmrf-1mRNAの発現発現の増加とともに脱分極やカルシウム流入によってこの発現が低下することがわかり、ミクログリア及びそれをを取り巻く環境に敏感に応答するセンサーの役を果たしている可能性が考えられた。生後1週間のラット小脳より単離した小脳顆粒細胞は2-4DIVで突起伸長・分化し、5-6DIVには約半数が死滅する。この過程はアポトーシスである。小脳顆粒細胞とグリア細胞の共培養系を作製することにより、神経細胞死に伴い発現が変化するグリア細胞の応答遺伝子を探索できる。
スクラムジェットエンジン内の極超音速反応流

スクラム・ジェット内の極条音速反応流を調べるにあたり、実験ならびに理論計算の両面で、以下の内容の研究が行なわれた。(i)衝撃波管を用いた流体力学及び燃焼化学;(ii)極超音速流中における混合実験;(iii)数値解析による極超音速混合、三次元剪断乱流の構造、斜めデトネ-ションによる定常燃焼の問題点、二次元剪断乱流火災の構造、超音速空気流中への水素噴射による燃焼の二・三次元乱流解析である。超音速風洞を用いた実験では、超音速空気流中に窒素の二次噴流を垂直に噴出させて、干渉ならびに混合の複雑な機構をとらえた。三次元現象としては、弓形衝撃波、境界層のはく離、はく離衝撃波などが観測された。これらのデ-タは、数値解析との比較のためにも貴重なデ-タである。数値解析としては、この反応流に直接関連する乱流混合、斜めデトネ-ションなどの構造が解明され、渦度拡散ならびに化学反応による反応熱が乱流混合に大きく影響を与えると理解出来た。三年間の初年度に当る本年度においては、スクラムジェットエンジン内における混合現象に重点が置かれた。その詳細は1990・2・10-11に行なわれた、シンポジウムの論文集(添付)に示されている。研究を(i)実験と(ii)理論/数値解析の両面から眺めるならば、今年度の主要な努力は、理論/数値解析に向けられたと言えよう。しかもその中でもかなりの研究が、極超音速乱流現象と言う最も基本的なテ-マに向けられた。極超音速剪断流の性質、その乱流への遷移や乱流混合、それに乱流の統計的性質を調べる為の基本的手法(K-L展開)、混合後における燃焼、衝撃波と渦の干渉、極超音速における渦のブレ-クダウン現象の解析、極超音速反応流を記述するナビエスト-クス方程式やオイラ-方程式を扱う事が出来る数値解析スキ-ムの開発など、多くの成果が認められた。特に今後圧縮性乱流をモデル化する為の基本原理として、くりこみ理論が出現し、これによって乱流火炎現象がなかり正しく記述される事が分ったので、大きな武器になるのではないかと期待される。実験について述べるならば、小規模の超音速混合実験が、衝撃波管や超音速風洞を用いる事によって、行なわれる様になった。完全な高エンタルピ-が実現されていないので、今後実験に工夫が必要とされるのであるが、一つの発見は8.5km/秒、1000Kという著しい高エンタルピ-高速流が、ア-クジェット電気推進器のノズル出口において、容易に達成できる事である。これによって、極超音速乱流混合の実験は極めて簡単かつ安価に可能となる。ア-ク加熱されいてる為多くの励起原子分子を含んでおり、これを点火や燃焼に応用した時、得られたデ-タをそのまま実際のスクラムジェットに適用する訳には行かない、と言う注意が必要である。スクラムジェット・エンジン内の極超音速反応流の問題を解決するに当って、実験と計算の両方から次の様な研究がなされた:(i)衝撃波管を用いた流体力学及び燃焼化学。(ii)極超音速流中における混合実験。(iii)数値解析による極超音速混合、三次元せん断乱流の構造、斜めデトネ-ションによる定常燃焼の問題点、二次元せん断乱流火炎の構造、超音速空気流中への水素噴射による燃焼の二/三次元乱流解析である。衝撃波管内に短時間実現される極超音速流、高温、マッハ反射後方のせん断流を用いて、極超音速混合のパタ-ン、酸水素着火過程、管壁表面効果などが明らかにされた。衝撃波管を衝撃風洞にした極超音速流実験では、1000ー2000Kの澱点温度で、極超音速混合実験が開始されている。ア-クジェット電気推進器からの排気噴流を用いて、容易に実現される秒速8kmかつ澱点温度数万度の定常極超音速流は、運転時間として30分は十分とれるので、横からのジェットとの混合実験に適している。現在の処、ヨウ素をシ-ドしたアルゴン連続レ-ザ-誘起蛍光法により、乱流混合の可視化に成功した。発振時間0.23マイクロ秒の、パルス型色素レ-ザ-による可視化が次の課題である。これにより高速の乱流混合の様子が見られるだろう。数値解析によって扱われている問題は、上述の如く極めて多岐に渡っている。直接シミュレ-ション手法によって、乱流混合、乱流火炎、斜めデトネ-ションが解析され、これらの知識に基いて、最終的に最適の乱流模型に基く、極超音速燃焼の問題が解かれる。現在の処、乱流模型として最も簡単なBaldwinーLomax型が用いられている。燃焼反応と分子拡散の効果を含む乱流模型を作りたい。

三次元現象としては、弓形衝撃波、境界層のはく離、はく離衝撃波などが観測された。これらのデ-タは、数値解析との比較のためにも貴重なデ-タである。数値解析としては、この反応流に直接関連する乱流混合、斜めデトネ-ションなどの構造が解明され、渦度拡散ならびに化学反応による反応熱が乱流混合に大きく影響を与えると理解出来た。
高発熱機器からの放射熱量と対流熱量の測定法とその割合に適した換気・空調方式

工場や厨房内には熱を発生する機器(以降、高温発熱機器と記す)が多く存在し、これらは高温となり、対流と放射により放熱する。対流による熱は局所排気装置を設置すれば効率的に除去することができるが、放射による熱(以降、放射熱と記す)は局所排気装置では除去することができず、冷房負荷となる。また、放射熱が室内温熱環境に与える影響は大きく、放射熱量を正確に把握することは重要である。これに対し、2017年度には高温発熱機器からの放射熱量を可能な限り正確に測定するために実験室内に黒色ペイントにより放射率を一定とした内壁を設けるなど種々の配慮を行った上で実験を実施した。2018年度は実験室内での簡易的な測定方法を検討し、さらに工場や厨房などの現場測定法について検討した。(1)実験室内における簡易測定法の検討高温発熱機器を設置した実験室において、機器を取り囲む物体の表面温度を熱電対で測定し、高温発熱機器の表面温度を赤外線サーモグラフィで測定した。簡易測定法では内壁などがなく、黒色ペイントなどを施さない一般的な状態の実験室で測定し、測定面数を少なくしたが、概ね2017年度の結果と対応した。(2)工場や厨房などでの現場測定法の検討工場や業務用厨房などの現場を想定した測定法を検討する。東京都市大学建築学科棟1階環境実験場内実験室から実験室外にグリドルを移動し、その周りを紙パイプで2m×2m×2mのグリッドに区切って機器表面と周囲物体表面の温度を測定した。現場測定法では高温発熱機器を実験室から移動し、サーモグラフィのみを使用して各面の温度を測定し、放射熱量を算出したが、概ね2017年度の結果と対応した。2018年度に実施した放射熱の簡易測定法による結果と模擬的現場測定法の結果が2017年度の詳細測定法の結果と概ね対応し、測定方法の妥当性が検証された。これは当初のスケジュールに沿ったものである。2019年度は実際の現場、例えば、社員食堂の厨房でグリドルなどの高温となる機器からの放射熱を測定する予定である。さらに放射熱による不快感を無くし、空調負荷を削減する方法を提案し、仮設的に実施する。この効果を厨房の利用者や管理者に提示し、厨房の温熱環境の改善と省エネルギーにつなげていく予定である。また、上記の現場測定は複数の現場で行い、実際に問題となっている現象を把握し、種々の解決方法を提案していくことを想定している。a.高発熱機器からの放射熱・対流顕熱・対流潜熱の測定法の検討平成29年度は、東京都市大学が所有する実験室内中央に高発熱機器として業務用のグリドル(鉄板焼き器)を設置し、グリドルから周囲物体表面への放射熱量を測定した。4.0m×4.0m×2.5mhの実験室に置換換気用給気口を2か所設け、排気フードを天井中央部に設ける。この実験室内に断熱材の壁を設け(以降、内壁と呼ぶ)、形態係数が容易に求められるように2.5m×2.5m×2.5mの単純な立方体の空間を作った。この内壁内側空間の表面には放射率が既知である黒体塗料を塗り、内壁の下部に0.1mの隙間を開け、この隙間から内壁内側空間に0.1m/s程度の低風速で給気することにより内壁内側空間を静穏な状態にし、グリドル上の熱上昇流に対する排気フードの捕集率を100%にする。この状態で、グリドルおよび内壁内側空間の表面温度を測定し、グリドルからの放射熱量を算出するためのデータを取得した。内壁内側空間の表面は約200点を熱電対により測定し、温度分布が大きいグリドル表面はサーモカメラにより測定した。b.高発熱機器からの放射熱の数値解析法の検討形状が複雑な高発熱機器と床・壁・天井などの周囲物体との放射熱授受を計算するために必要となる形態係数をモンテルロ法により求める。高発熱機器や床・壁・天井の表面をメッシュ(表面要素)に区分し、適切なメッシュの大きさを検討した上で各メッシュ間の形態係数を求めた。さらに、複数回の相互反射を考慮した形態係数(吸収係数)を算出し、放射熱授受の詳細を検討する。以上により高発熱機器からの放射熱量を測定し、測定方法の精度を検証した。当初計画した実験は全て実施でき、数値解析にまで進んだ。この結果、4種類の高温発熱機器については放射熱量の算定まで完了した。実験では十分な精度で熱収支が取れていることを確認し、放射熱量の算定結果にも矛盾がないと考えられる。(1)実験室内における簡易測定法の検討

高温発熱機器を設置した実験室において、機器を取り囲む物体の表面温度を熱電対で測定し、高温発熱機器の表面温度を赤外線サーモグラフィで測定した。簡易測定法では内壁などがなく、黒色ペイントなどを施さない一般的な状態の実験室で測定し、測定面数を少なくしたが、概ね2017年度の結果と対応した。(2)工場や厨房などでの現場測定法の検討工場や業務用厨房などの現場を想定した測定法を検討する。東京都市大学建築学科棟1階環境実験場内実験室から実験室外にグリドルを移動し、その周りを紙パイプで2m×2m×2mのグリッドに区切って機器表面と周囲物体表面の温度を測定した。現場測定法では高温発熱機器を実験室から移動し、サーモグラフィのみを使用して各面の温度を測定し、放射熱量を算出したが、概ね2017年度の結果と対応した。2018年度に実施した放射熱の簡易測定法による結果と模擬的現場測定法の結果が2017年度の詳細測定法の結果と概ね対応し、測定方法の妥当性が検証された。これは当初のスケジュールに沿ったものである。a.高発熱機器の放熱特性に関する測定法と数値解析法の開発と検証平成29年度の成果を基にして、測定結果に矛盾がないことをさらに確認する。高発熱機器の電力消費量、あるいはガス消費量が測定した放射熱量と対流熱量の和になっていることを検討する。許容される誤差はその数値の用途によって異なるため、先ずその許容値を検討した上で、平成29年度の測定結果が十分な精度であるかをさらに検討する。十分な精度での測定値ではないと判断された場合には測定法の改良を行う。b.他の高発熱機器への測定法と数値解析法の適用平成29年度は高発熱機器の代表としてグリドル(鉄板焼き器)を対象とした。本研究で開発した測定法と数値解析手法をフライヤなどの他の高発熱機器に対して適用し、測定結果が十分な精度を有していることを確認する。精度が十分でない場合には測定法を見直すこととする。2019年度は実際の現場、例えば、社員食堂の厨房でグリドルなどの高温となる機器からの放射熱を測定する予定である。さらに放射熱による不快感を無くし、空調負荷を削減する方法を提案し、仮設的に実施する。この効果を厨房の利用者や管理者に提示し、厨房の温熱環境の改善と省エネルギーにつなげていく予定である。また、上記の現場測定は複数の現場で行い、実際に問題となっている現象を把握し、種々の解決方法を提案していくことを想定している。平成29年度の実験や数値解析は順調に進んでおり、予定通りの成果が得られた。さらに平成29年度は予定以上の実験を実施するように進めていたが、実験で使用していた機器の一部が故障した。この機器の修理を平成30年度の予算で行い、研究を進めたい。なお、平成29年度は残額424,656円が発生した。これは効率的に実験や数値解析が進んだことと、前述のように平成30年度に測定器の一部を修理する必要があったため、支出を抑制し、その費用に充てるように調整したためである。本研究での研究成果の発表に関わる旅費などを別予算で支出したことにより、効率的な予算処理を行った。この結果、2019年度に使用できる予算をやや多めに確保し、現場測定などに利用する予定である。