hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乱流プロモ-タの設置による非共沸混合媒体の凝縮促進

伝熱促進管を内管とする水平二重管型凝縮器が環状部で非共沸混合冷媒R114/R113(沸点差43.8K)の凝縮実験を行い,内管外面に設けられた乱流プロモ-タが混合気の物質伝達特性に及ぼす影響を実験的・理論的に検討した.実験は,凝縮器入口におけるR114の質量分率を0,0.23および0.36の3種類に変化させ,供試流体の質量速度を80270kg/m^2の範囲で変化させて行った.さらに管軸に直交する断面内における蒸気温度の分布を微細熱電対をトラバ-スさせて測定し,気相内温度分布に及ぼす冷媒質量速度,熱流束等の影響を検討した.ついで,混合気の物質伝達の整理式を提案した.得られた結果は1.管軸に直交する断面内における混合気の温度分布は,蒸気速度が大きいほど平担になる.混合気のバルク温度の測定値は,蒸気レイノルズ数Re>2*10^4の領域では断面内で相平衡を仮定して得られる平衡温度にほぼ等しく,Re>2*10^4の領域ではReの減少につれて平衡温度より低下する.本結果より,凝縮器の設計に際して管断面内で気液平衡の成立を仮定することが妥当な範囲が明かになった.2.吸い込みを伴う単相管内乱流場における熱・物質伝達の理論解析結果をもとに物質伝達の近似式を導いた.ついで,この式を混合冷媒の凝縮の場合に拡張して,混合気の物質伝達に関する本実験結果と良好な一致が得られた.本結果は管内凝縮器の設計に対して十分な精度で拡張することが可能である.3.現在,外管内壁に乱流プロモ-タを有する二重管型凝縮器を製作し,混合気の物質伝達に及ぼすプロモ-タの影響を検討中.伝熱促進管を内管とする水平二重管型凝縮器が環状部で非共沸混合冷媒R114/R113(沸点差43.8K)の凝縮実験を行い,内管外面に設けられた乱流プロモ-タが混合気の物質伝達特性に及ぼす影響を実験的・理論的に検討した.実験は,凝縮器入口におけるR114の質量分率を0,0.23および0.36の3種類に変化させ,供試流体の質量速度を80270kg/m^2の範囲で変化させて行った.さらに管軸に直交する断面内における蒸気温度の分布を微細熱電対をトラバ-スさせて測定し,気相内温度分布に及ぼす冷媒質量速度,熱流束等の影響を検討した.ついで,混合気の物質伝達の整理式を提案した.得られた結果は1.管軸に直交する断面内における混合気の温度分布は,蒸気速度が大きいほど平担になる.混合気のバルク温度の測定値は,蒸気レイノルズ数Re>2*10^4の領域では断面内で相平衡を仮定して得られる平衡温度にほぼ等しく,Re>2*10^4の領域ではReの減少につれて平衡温度より低下する.本結果より,凝縮器の設計に際して管断面内で気液平衡の成立を仮定することが妥当な範囲が明かになった.2.吸い込みを伴う単相管内乱流場における熱・物質伝達の理論解析結果をもとに物質伝達の近似式を導いた.ついで,この式を混合冷媒の凝縮の場合に拡張して,混合気の物質伝達に関する本実験結果と良好な一致が得られた.本結果は管内凝縮器の設計に対して十分な精度で拡張することが可能である.3.現在,外管内壁に乱流プロモ-タを有する二重管型凝縮器を製作し,混合気の物質伝達に及ぼすプロモ-タの影響を検討中.
自己組織化法による量子ドット列形成法の研究と３次元量子ドット太陽電池への応用

本研究は、加工方式による3次元量子ドット太陽電池形成を目的に、3次元量子ドット太陽電池形成のための基板形成および3次元量子ドット形成プロセスの確立を行った。前者では、多層トンネル接合PIN型Si太陽電池基板を提案し、3次元量子ドット太陽電池基板の構造を決定した。試作評価では、絶縁膜の膜厚の決定、多層構造の影響等を調べ、絶縁膜厚1nm、3層構造までは、太陽電池特性が出ることを実証した。また、後者では、電子線描画では達成できない10nm径以下のドット列形成を自己組織化法で行い、これを、SF6+O2プラズマエッチング耐性のあるカーボン膜に転写し、最終的には多層膜基板を加工するプロセスを確立した。H25年度は、少なくとも3次元量子ドット太陽電池形成のための基板形成プロセスおよびデバイス作製プロセスの確立を行う。特に、基板は多層トンネル接合PIN型Si太陽電池基板を形成する必要があり、P型Si基板を用いて、これに、熱酸化膜(1nm厚)、LP-CVDによるpoly-Si膜(10nm厚)、LP-CVDによるSiO2膜(1nm厚)、Pドープpoly-Si膜(50nm厚)の形成など薄膜制御方式を確立する。さらに、この基板に平成24年度に開発した(1)から(3)の微小ドット形成技術によるドットパターンをマスクに3次元量子ドットSi太陽電池を試作し、その太陽電池特性を計測し、理論と実際を比較することを目標に研究を進めた。その結果、素子試作まで至らなかったが、最低限必要なプロセス技術は確立した。以下に得られた成果を示す。基板形成プロセスとして、PIN構造でP型SiとLPCVDによって形成された真性Si層との間、また、薄膜Si層とN型Si層との間にトンネル電流が得られる薄膜絶縁膜(SiO2)を形成し、これを多層に積層する多層トンネル接合接合型PIN太陽電池基板の作成、およびその太陽電池特性を評価し、最終的には、3次元量子ドット太陽電池用基板の構造を決定した。試作では、絶縁膜の膜厚の決定、多層構造の影響などを調べ、絶縁膜厚1nm、3層構造までは、太陽電池特性が出ることを確認した。上記はZ軸方向の量子ドットのため基板構築であり、平面的に量子ドットを作成するデバイス作成プロセスを構築した。電子線描画では達成できない10nm径以下のドット列形成を自己組織化法で行い、これを、SF6+O2プラズマエッチング耐性のあるカーボン膜に転写して、最終的には多層膜基板を加工するプロセスを確立した。本研究は、3次元量子ドット太陽電池研究のため3次元量子ドット構造の形成技術の確立が必要であり、トップダウン方式の形成技術を確立することを目指し、平成24年度、25年度と2年間の研究を行う。ここでは、トップダウン方式の形成方法として、SiO2層で上下挟んだpoly-Si層(約10nm厚)を多数形成し、さらに、これをp型Siおよびn型Siで積層した多層トンネル接合PINーSi基板を形成し、上面にブロックコーポリマー(BCP)を用いた自己組織化法により微小ドットを形成し、転写により、3次元Si量子ドット太陽電池構造を形成するものである。平成24年度では、(1)BCP(ポリスチレンーポリディメチルシロキサン、PS-PDMS)を用いた自己組織化法によるドット形成法、(2)自己組織化法により形成したPDMSドットを第一レジストとして多層レジスト形成法、(3)ドット径20nm、ピッチ33nmの2次元ドットパターン形成、(4)多層トンネル接合PIN型Si太陽電池基板の予備検討である。実験の結果、(1)、(3)に関しては、PS-PDMSの分子量、30000-7500、11700-2900の2種類のBCPを用いて自己組織化実験を行い、平均ドット径20nm、10nm、平均ピッチ33nm、20nmの2次元ドットパターンを得た。目標以上の成果を得た。また、ドット形成プロセスに関しては、ドットパターン形成のため、BCPの塗布膜厚制御、アニール、CH4-、O2-反応性イオンエッチング(RIE)の条件を見出すことができた。(2)に関しては、最終エッチングをCH4-RIEとし、このRIEに耐性を持つC膜に転写する技術を開発した。(4)に関しては、LP-CVDを用いたpoly-SiとSiO2膜形成について検討した結果、10nm、1nmの膜厚制御が極めて難しいことが分かった。平成24年度の目標、(1)BCP(ポリスチレンーポリディメチルシロキサン、PS-PDMS)を用いた自己組織化法によるドット形成法の確立、(2)自己組織化法により形成したPDMSドットを第一レジストとした多層レジスト形成法の確立、(3)2次元ドットパターンの目標サイズ、平均ドット径20nm、平均ピッチ33nmの達成、(4)多層トンネル接合PIN型Si太陽電池基板の予備検討に対して、目標を達成した。

特に、(3)に関しては、平均ドット径10nm、平均ピッチ20nmのPDMSドットパターンの形成が可能となった。今後は、3次元量子ドット太陽電池形成のための基板形成プロセスおよびデバイス作製プロセスの確立を行う。特に、基板は多層トンネル接合PIN型Si太陽電池基板を形成する必要があり、p型Si基板を用いて、これに、熱酸化膜(1nm厚)、LP-CVDによるpoly-Si膜(10nm厚)、LP-CVDによるSiO2膜(1nm厚)、Pドープpoly-Si膜(50nm厚)の形成など薄膜制御方式を確立する。さらに、この基板に平成24年度に開発した(1)から(3)の微小ドット形成技術によるドットパターンをマスクに3次元量子ドットSi太陽電池を試作し、その太陽電池特性を計測し、理論と実際を比較する。上記の高アスペクト微細構造形成法の検討と多層トンネル結合PIN型太陽電池の改良試作および発電効率特性の計測を行う。これにともないプロセス作業に必要なターゲット材料、電子材料、機械部品、真空部品、および計測に必要な電子部品などの購入費、65万円を計上する。旅費、謝金は、前年度と同様にプロセス技術者との打ち合わせおよびプロセス装置借用ための国内出張と、実験補助者への謝金、合計25万円を予定している。尚、平成24年度分につきましては、計画的に使用したが、結果7,993円の残額が生じたため、平成25年度分と合わせて計画的に使用する。
脳血管攣縮のメカニズム　ＡＢＣＡ１を介するコレステロール代謝による制御

ラットのくも膜下出血(SAH)モデルを作成し、Cranial window法を用いて脳底動脈径(SAH model, Day5)を測定することで脳血管攣縮の程度を解析したところ、高脂血症が脳血管攣縮を増悪させることが判明した。ATP-binding casscette transporter A1(ABCA1)を介するコレステロール代謝と脳血管攣縮についての解析は、ヒト血管平滑筋培養細胞を用いたoxyhemoglobin刺激によるSAH modelの作成には成功したが、SAHによるABCA1の蛋白発現の変化を証明する段階には至らなかった。本研究はくも膜下出血後に発症する脳血管攣縮のメカニズムを解明するため、コレステロール代謝で注目されているATP-bindingcassette transporter A1 (ABCA1)を介するHDL新生反応が脳血管攣縮におけるCa2+感受性機構に及ぼす影響を検討することを目的としています。既に平成24年度はSDラットを用いたCranial windowから脳底動脈および前下小脳動脈の血管径を計測し、抗ABCA1抗体による免疫染色でABCA1の発現を解析する作業は完全とは言えないまでもほぼ確立に近い状態と言えます。平成25年度はさらにCilostazolやDoxazosinをラットに投与して脳血管攣縮の抑制効果と血管平滑筋細胞のABCA1発現量との関係を解析することを目指して実験が進行中です。本来であれば経口にて薬物投与を行う予定でありましたが投与後のラットの食欲低下から体重減少を来たし、実験に影響が認められましたため、現在の投与方法で本来の薬理作用が期待出来るか否かをin vitroの実験で確認を行っています。ヒト血管平滑筋細胞の培養細胞を用いてくも膜下出血モデル(oxyhemoglobin負荷)を作成し、血管攣縮を再現し、その際のABCA1の発現をウェスタンブロッティングで解析中です。この実験で薬理作用に問題がないことを確認し、実際にラットに経口投与を行い、脳血管攣縮への影響を観察します。平成24年度の研究目標は、SDラット(8週)を用いて自家血液を大槽内に注入した実験的くも膜下出血モデルを作成し、Day 5に脳底部に作成したcranial windowから脳底動脈および前下小脳動脈を顕微鏡下に観察し、血管径を計測し、データを蓄積すること。また、4%パラホルムアルデヒド溶液を用いて灌流固定を行い、脳底動脈および前下小脳動脈分岐部の切片で抗ABCA1抗体による免疫染色を行い、ABCA1発現を解析することでした。実績状況として昨年度は、くも膜下出血モデルの作成中で実験モデルが安定して作成出来る様、トレーニングを重ねました。cranial window作成後に観察する血管径の測定も測定部位により計測結果がばらつくため、データ収集に影響することが分かりましたが、この点についても計測部位を明確に規定することで解決可能と判断しました。今後の実験でデータ収集が可能となり、引き続き、実験モデルの作成に取り組んでいきます。また、抗ABCA1抗体を用いた免疫染色もトレーニングを重ねた結果、染色手技が安定し、ABCA1の発現量の解析も可能と判断し、引き続き、実験を継続中です。本研究はくも膜下出血(SAH)後に発症する脳血管攣縮のメカニズムを解明するため、1)脳血管攣縮におけるコレステロールの影響の検討、2)ATP-binding casscette transporter A1(ABCA1)を介するコレステロール代謝が脳血管攣縮におけるCa2+感受性機構に及ぼす影響の検討を目的とする。本年度は、正常ラット群、高脂血症ラット群、コレステロール除去剤投与ラット群を用いてSAHモデル(double hemorrhage model)を作成し、コレステロールがSAH後の脳血管攣縮に及ぼす影響を検討した。各群の内頚動脈を採取し、ガスクロマトグラフ法にて血管平滑筋内における総コレステロール濃度を測定したところ高脂血症群で有意に高く、コレステロール除去群では総コレステロール濃度の上昇は抑制された。Cranial window法を用いて各群の脳底動脈径(SAH model, Day5)を測定することで脳血管攣縮の程度を解析したところ、正常群と比較して高脂血症群で著名な脳血管攣縮が認められた。コレステロール除去剤投与群では、コレステロールの負荷が引き起こす血管攣縮の増悪は抑制された。正常群の脳血管攣縮はRho-kinase阻害剤のY27632の後投与にて軽減した。我々はすでにRho-kinaseが引き起こす血管平滑筋のCa2+感受性機構が血管平滑筋内に含まれるコレステロールによって制御されることを報告しているが、本研究結果から、このメカニズムがSAH後の脳血管攣縮の病態にも関与していることが示唆された。

ABCA1を介するコレステロール代謝と脳血管攣縮についての解析は、ヒト血管平滑筋培養細胞を用いたoxyhemoglobin刺激によるSAH modelの作成には成功したが、SAHによるABCA1の蛋白発現の変化を証明する段階には至っていない。脳神経外科学SDラットのin vivoモデルでcilostazolを投与しましたが、飼料に混ぜて投与した結果、ラットが食欲不振に陥り、体重減少が認められました。このような状況でCilostazolの薬理作用が期待出来るものか確認する必要があり、Cilostazolの血中濃度を測定するなど、確認作業に手間取っている状況です。SDラット(8週)を用いて自家血液を大槽内に注入した実験的くも膜下出血モデルを作成しますが、この実験手技の安定にトレーニングを要しました。また、4%パラホルムアルデヒド溶液を用いて灌流固定を行い、脳底動脈および前下小脳動脈分岐部の切片で抗ABCA1抗体による免疫染色を行うにあたり、免疫染色の手技が安定しませんでした。以上の理由からデータ収集の開始に至っていませんが、いずれも実験手技が安定し、今後の実験の継続によりデータ収集が可能と判断しました。ヒト血管平滑筋細胞の培養細胞を用いたプロト実験においてCilostazolの薬理作用を確認し、ラットのin vivoモデルでの投与を再開して脳血管攣縮の抑制効果を確認します。平成24年度の実験計画の履修。具体的にはラットを用いた実験的くも膜下出血モデルにおける脳底動脈および前下小脳動脈の血管径の計測および動脈切片の免疫染色によりABCA-1発現の解析を行います。同時に平成25年度の研究計画として上記、実験モデルに対し、DoxazosinおよびCilostazolを投与したラットを用いて脳血管攣縮の抑制効果を検討します。また、ABCA-1発現に対するDoxazosinやCilostazolの効果を免疫染色により組織学的に検討します。ラットを使用したin vivo実験に先行し、ヒト血管平滑筋細胞を用いたin vitro実験の途中で研究の進行が若干遅延しているため。in vitro実験を終了してin vivo実験を再開し、動物実験の費用として使用します。本年度の実験内容に変更はありませんが昨年度の実験の進行状況から606,235円の未使用額が発生しました。この未使用額については平成25年度の実験費用(試薬の購入など)に充てる予定です。
算数・数学科の「研究授業」における「集団思考」の様相に関する日米豪比較文化的研究

本研究の目的は、算数・数学科における「研究授業」の役割と機能を「集団思考」の質に焦点を当てて明らかにすることである。そのためにわが国の「授業研究」及び「研究授業」に関心の高い米国と、わが国の算数・数学科の授業の特長を「集団思考」とみているオーストラリアの研究者を海外共同研究者とし、異文化の光の元で「研究授業」における「集団思考」の質にメスを入れていくことで、「研究授業」の役割と機能を「集団思考」の質に焦点を当てて明らかにした。わが国の「授業研究」およびその中で中核となる「研究授業」は、近年、急速に海外に普及してきているが、その質が問題となってきている。実際、算数・数学科においては、「研究授業」において、確かにわが国で望ましいとされる問題解決型の授業展開となっているが、そこでの「集団思考」の場面が形骸化し、思考が深まっていない実態が見いだせる。そこで、本研究では、わが国の「授業研究」及び「研究授業」に関心の高い米国と、わが国の算数・数学科の授業の特長を「集団思考」とみているオーストラリアの研究者を海外共同研究者とし、異文化の光の元で「研究授業」における「集団思考」の質にメスを入れていく。このことにより、「研究授業」における「集団思考」の質を左右する要因が解明され、海外においてより良い「研究授業」を行う上でも示唆が得られよう。(1)国内の「授業研究」における「研究授業」および「研究授業」後の研究討議会の実態を解明するために、ビデオによる映像及び音声データ、教師へのインタビュー、ノートや板書などの各種データの収集・分析を行う.(2)国外のLesson Studyにおける「研究授業」および「研究授業」後の研究討議会の実態を解明するために、ビデオによる映像及び音声データ、教師へのインタビュー、ノートや板書などの各種データの収集・分析を行う。(3)国外において、「研究授業」を問題解決型授業として実施し、その実際を観察し、「集団思考」の様相を分析する。実際、算数・数学科においては、確かにわが国で望ましいとされる問題解決型の授業展開となっているが、「集団思考」の場面が形骸化し、思考が深まっていない実態が見いだせる。そこで、本研究では、わが国の「授業研究」「研究授業」に関心の高い米国と、わが国の算数・数学科の授業の特長を「集団思考」とみているオーストラリアの研究者を海外共同研究者とし、異文化の光の元で「研究授業」における「集団思考」の質にメスを入れていくことで、「研究授業」の役割と機能を「集団思考」の質に焦点を当てて明らかにする20年度は、日豪の算数・数学科「研究授業」を「集団思考」の様相に焦点をあてて分析した。(1)日本の小学校第一学年「繰り下がりのある引き算」の「研究授業」および「研究授業」後の研究討議会の実態データを収集し分析した。(2)豪国の小学校第一学年の算数「何番目」の「研究授業」を収集し分析した。(3)日本と豪州の授業を共通の視点(発話者とその受け手)で図化し、その特徴を考察した。(1)(2)(3)を統合的にみて「集団思考」の様相をとらえる枠組みの構築を試みた。その成果を日本数学教育学会論文発表会に発表した。そこで、本研究では、わが国の「授業研究」「研究授業」に関心の高い米国と、わが国の算数・数学科の授業の特長を「集団思考」とみているオーストラリアの研究者を海外共同研究者とし、異文化の光の元で「研究授業」における「集団思考」の質にメスを入れていくことで、「研究授業」の役割と機能を「集団思考」の質に焦点を当てて明らかにする。21年度は、ギリシャで行われた第33回PME国際会議において「集団思考」に特化したリサーチフォーラムを本研究の海外協力者Susie Groves氏が中心になり、企画申請し、許可されて2日間に渡り研究討議を行った。

具体的には日米英豪の研究者がCritical Perspectives on Communities of Mathematical Inquiryというテーマで発表し討議した。研究の成果は「集団思考」が生起するメカニズムとその継続における「思考内容」の深まりをとらえる枠組みの概略が最終的に提案されたことである。発表された研究論文はProceedingsに収録された。また、国内においては「集団思考」の様相をとらえる枠組みの構築を引き続き試み、その成果を日本数学教育学会論文発表会に発表した。本研究の目的は、算数・数学科における「研究授業」の役割と機能を「集団思考」の質に焦点を当てて明らかにすることである。わが国の「授業研究」およびその中で中核となる「研究授業」は、近年、急速に海外に普及してきているが、その質が問題となってきている。実際、算数・数学科においては、確かにわが国で望ましいとされる問題解決型の授業展開となっているが、「集団思考」の場面が形骸化し、思考が深まっていない実態が見いだせる。そこで、本研究では、わが国の「授業研究」「研究授業」に関心の高い米国と、わが国の算数・数学科の授業の特長を「集団思考」とみているオーストラリアの研究者を海外共同研究者とし、異文化の光の元で「研究授業」における「集団思考」の質にメスを入れていくことで、「研究授業」における「集団思考」様相をその質において具体的に明らかにする。実際、授業研究に関する種々の誤解が問題になってきている。算数・数学科においては、問題解決型の授業展開となっているが、「集団思考」の場面が形骸化し、思考が深まっていない実態が見いだせる。そこで、本研究では、わが国の「授業研究」「研究授業」に関心の高い米国と、わが国の算数・数学科の授業の特長を「集団思考」とみているオーストラリアの研究者を海外共同研究者とし、異文化の光の元で「研究授業」における「集団思考」の質にメスを入れていくことで、「研究授業∫における「集団思考」様相をその質において具体的に明らかにする。平成23年度は、「授業研究を推進する過程で見出された困難点」と題して、学者・専門家交流事業『授業研究による数学及び理科教師の教授能力向上に関する東アジア4ヵ国国際会議』(広島大学)及び日本数学教育学会論文発表会(上越教育大学)等において研究発表を行った。中学校数学問題解決型の授業に焦点を当て、そこでの「集団思考」の様相を変数概念の理解に焦点を当てて明らかにした。また、本研究の海外協力者Susie Groves氏らと連名の研究論文"The CriticalRole of Task Development in Lesson Study"を執筆し、これを基にAERAにおいてシンポジウムを行い、論文はSpringer社から出版(2011)されたLesson Study Research and Practice in Mathematics Education: Learning Togetherに所収された。
小脳顆粒細胞・細胞系譜における細胞死・細胞生存調節

高等動物でニューロンの数がどのようにして決められているのかに関しては不明の点が多いが、神経栄養因子仮説が示唆するように、ニューロンの生存調節が大きな役割を果たしているように思われる。しかしながら神経栄養因子仮説は飽くまでも最終分裂を終え分化を開始したニューロンの生存調節に関する仮説であり、神経栄養因子を競合することによる淘汰を受ける以前の分化直後のニューロンの数がどのようにして決められているか、また最終分裂前のニューロン前駆細胞がどのような生存調節を受けているかについては何も教えてくれない。本研究では小脳顆粒細胞・細胞系譜の分化の各段階で細胞がどのような生存調節を受け、それがどのように変化していくのかを詳細に解析することを目的とした。早期小脳顆粒細胞・前駆細胞(rhombic lip cells,RLC)を胎生14日目のC57BL6マウス胎児小脳原基のrhombic lipから、外顆粒層細胞(external granule cells,EGC)を生後7-8日目のC57BL6マウス小脳から調製し、各々のin vitro培養系における生存調節を比較した。両者共に高細胞密度では高い生存率を示したが細胞密度が低い条件では細胞死が誘導された。RLCではIGF-1及びbFGFなどの添加により低細胞密度培養系の生存率は上昇したが、EGCでは既知の因子を様々に組み合わせて添加しても低細胞密度培養系の生存率を上昇させることはできなかった。またRLCでは高細胞密度培養系からの馴らし培地により低細胞密度培養系の生存率が上昇したが、EGCでは高細胞密度培養系からの馴らし培地に顕著な効果は認められなかった。これらの結果より、RLCではその生存に自己分泌性の液性因子が必要で、あること、EGCもその生存に他のEGCからの何らかのシグナルが必要であることが示唆された。
大阪京都を中心とするセルフヘルプグループの現状調査、名簿作成と分析

初年度は大阪京都を中心とするセルフヘルプグループ(以下SHG)の名簿を作成し、それを元に研究2年目に京都においてセルフヘルプグループ支援センターを立ち上げ、情報提供とSHGの交流の場を設定できたこと、さらにSHGの運営・支援の一助ともなった。SHGのリーダーとのインタビュー調査から、運営上の困難さや後継者育成上の課題およびSHGによる医療費軽減の効果、専門職の関わり方について検討した。また、社会福祉士にアンケート調査を実施して、その周知度をみた。京都・大阪を中心としてセルフヘルプグループの調査を実施し次の知見を得た。(1)グループ名(2)代麦者名(3)会員数(4)発足年月日(5)グループの設立目的(6)連絡先(7)沿革(8)共有するテーマ(9)活動地域(10)会費(11)括動内容(12)グループの制限さらに、以上の情報を掲載した情報誌を作成した。掲載したグループ数は、京都府69グループ、大阪府76グループ、それ以外の全国組織をもつ8グループ、計163グループであった。発足年は1960年代が最初で1980年代より増加傾向にある。その活動の目的は情報の獲得、孤立による不幸感からの解放、さらに活動を通してエンパワメントし、自分らしく地域で暮らすことである。また、共有するテーマを次のように分類した。前に記した数字は京都府に存在するグループ数で、後の数字は大阪府である。1.身体に障がいのある人たち(家族を含む):9/32.難病・病気を抱える人たち(家族を含む):16/233.手術や事故の後遣症をもつ人たち:6/14.発達障がいをもつ人たち(家族を含む):4/05.精神障がいをもつ人たち(家族を含む):6/116.アルコール・薬物・摂食障がい・ギャンブルなど依存や嗜癖のある人たち(家族を含む):3/57.子どもや伴侶を亡くした人、離婚した人たち等:0/48.不登校やひきこもり等の状況にある人たち(家族を含む):9/139.性について悩む人たち:0/210.多胎児など子育てする人たち:1/1011.介護者家族の会:12/012.上記以外の生きづらさを抱える人たち:1/3313.支援グループ:3/1さらに、グループのリーダーが活動を通してエンパワメントする点についても述べた。1.19年度に作成したセルフヘルプグループ(以下、SHGと記す)の名簿を元に各SHGの世話人が交流する場を設け、それぞれが抱えるSHG運営上の課題やセルフヘルプ支援センターへの要望などについて議論し、それらを記録してKJ法によって整理、分析した。その結果、セルフヘルプ支援センターの役割として(1)援助専門職が公的機関・一般市民・SHGメンバーや世話人にSHGの本質について説明し、広報する(2)SHGでのミーティングの進め方について学ぶ機会の設定(3)SHGが充分に機能するための具体的支援として、メンバーのリクルート、事務所の確保支援、パソコンや会計処理、公的文書の作成などについての技能習得支援、の3点に集約された。2.SHGの世話人7人との面接調査をナラティブに分析して、SHGの成果と課題について分析した。SHGを通して障害を受容すると言われてはいるものの、SHGを立ち上げた世話人については、既に障害を受容し、一定程度エンパワメントしてから立ち上げに関わっていた。さらに、難病の患者会や身体障害のポリオの会では病気や障害との付き合い方についての情報誌を作成し、メンバーや医療者に配布している。その成果としてメンバーが医療にかかる回数が減少した事例が多くみられることから、SHGの活動が医療費の軽減に役立っていることが明白になった。3.大阪社会福祉士会の協力を得たアンケート調査(270名回収)を見ると、周知しているSHGは1、難病・慢性病2、身体障害3、精神障害、4薬物依存、の順に多く、摂食障害や不登校、手術や事故の後遺症といったSHGについては周知が不十分であった。また、機能については地域社会に援助のネットワークを築くことによる、援助専門職者が社会資源として活用できる、という認識は薄いことが明らかになった。
界面エネルギー制御による金属基鋳造複合材料の製造法に関する研究

金属基複合材料の1つにNi-W共晶合金がある。この場合、強化相であるWの形態が重要で、層状よりは棒状であることが望ましい。そこでNi-W系共晶合金の固液界面を詳細に観察した結果、共晶W走は液相中でファセット形状を呈しており、これに対して初晶のW相はノンファセット凝固する現象を明らかにした。また共晶組織でのW相とNi相の方位関係を明らかにすることができた。これらの結果、W相の形態はNiのγ相との整合性で決まることを突き止めた。即ち、Ni(100)方位が凝固方向に平行な場合、W相は棒状を取ることを明らかにすることができた。これらの結果は金属学会で発表し、現在は論文を2つ、金属学会に投稿及び投稿準備中である。更にポーランドでのこの秋の鋳造複合材料の国際会議での発表を予定している。またNi-W共晶系のモデルとしてもちいいたAl-SI合金系では、固液界面におけるSrのSi相への吸着がSiの微細化をもたらすことを明らかにした。Al-Si系に関してはSrの影響を明確にし、日本金属学会和文誌及び鋳物協会誌に投稿し、掲載された。この系に関しては界面エネルギーの測定実験も順調に進んでおり、現在は博士論文の取りまとめも終わり、Siの微細化のメカニズムをWの棒状かとの対比で取りまとめたいと考えている。本年は一方向凝固させたNi-W系合金の共晶組成、及び共晶Wの形態に対するAl添加の影響、またWとNiの界面反応(Ni_4Wの生成)に対するAlの影響を検討した。一方、この系のモデル材としてのAl-Si系における共晶Siの形態に対するSrの影響を中心に検討を加えた。これらの結果、Ni-W系においては2)5mass%Al添加したNi-W共晶合金は、2元系と同様に繊維状Wが生成する。3)凝固速度の増大により、共晶Wの形態はロッド状からラメラー状へと変化する。4)これらの実験結果は、Wとγ-Ni,Wと溶融金属との界面エネルギーの相違から説明できる。5)Ni-W系にAlを5mass%添加しても、両者の界面反応の進行には大きな影響を及ぼさない。ことが判明した。またAl-Si系では共晶Siの形態と、Siと溶湯との界面エネルギーの間には密接な関連が存在することを認めた。Ni-W合金の凝固組織は凝固速度により層状から棒状へと変化する。この場合、従来から特定の凝固速度でこの組織変化が生じると言われてきた。しかし、実際の組織を厳密に検討すると、層状と棒状の組織が混在することが多い。そこでこれらの現象に対して種々検討の結果、基地のオーステナイト相の方位とW相の形態の間に密接な関連があることを突き止めた。これらの結果は現在、論文に執筆中である。Ni-W合金へAlを添加することで共晶組成が変化することを認めた。更にAlを添加することで、層状から棒状への組織変化が起こり易くなる現象を認めた。これらの現象はWとNi基のオーステナイト相の間の界面エネルギーに変化が生じた結果であることを突き止めた。すなわち、Alを添加することでオーステナイト相の格子定数が変化し、組織変化をもたらすことを推察させる結果である。この点に関しては今後更に検討を進める予定である。Al-Si合金の凝固に関してはSrによる微細化機構の検討を進め、Si/液相界面にSrが吸着することで微細化に作用することを見いだし、論文に取りまとめた。W-Ni系共晶合金の固液界面を詳細に観察した結果、W相は液相中でファセット形状を呈しており、これに対して初晶のW相はノンファセット凝固する現象を明らかにした。またW相とNi相の方位関係を明らかにすることができた。更にポーランドでこの秋の鋳造複合材料の国際会議での発表を予定している。

またAl-Si合金系では固液界面におけるSrのSi相への吸着がSiの微細化をもたらすことを明らかにした。Al-Si系に関してはSrの影響を明確にし、日本金属学会和文誌及び鋳物協会誌に投稿し、掲載された。この系に関しては界面エネルギーの測定実験も順調に進んでおり、現在は論文の取りまとめを急いでいる。
マイクロ電極を用いる高速掃引微分パルス法による時間分解電気化学検出法の開発と応用

科学や科学技術が自然環境の保全ならびに生命の安全性の確保と調和を保ちつつ高度に発展していくためには,今後,トレースキャラクタリゼーションの研究がますます重要となり,そのためには,高感度,高選択的で時間分解能に優れた物質認識法の開発が急務であるとの考えから,高速掃引微分パルスボルタンメトリー(FSDPV)法の開発と,その分析化学的展開について研究してきた。まず,高速クロノアンペロメトリー測定装置を試作して,マイクロ電極での容量性電流の時間応答特性を測定,解析した結果,代表者が開発した内部シールド型マイクロ電極では,10マイクロ秒以内に容量性電流が減衰することがわかった。その結果に基づいて,マイクロ秒領域の電圧パルスを三角波掃引電圧に重畳かるための高速パルスユニットを設計,平成3年度に導入し,FSDPV装置を完成させた。本装置は,クロノアンペロメトリー,DC,サンプルドDC,ノルマルパルス及び微分パルスボルタンメトリーの各モードでの高速測定ができる上に,ストリッピング法の併用も可能な,多機能高速電子化学測定システムである次に,本測定装置に用いて,パルス電解時間やパルス待つ時間を変化させた場合のFSDPVについての基礎検討を行い,理論式による計算やデジタルシミュレーション結果との考察から,測定システムの評価を行った。その結果,50μm径のマイクロ電極では20μ秒のパルス印加が可能であること,さらに,本法により標準酸化環元電位の測定が高精度で行えることを明らかにした。本法の時間分解検出器としての応用については,FSDPVがミリ秒領域での時間分解能を有していることは実証されたが,市販デジタイザーでは1本のボルタモグラムしか記憶できないので,現在,512本のボルタモグラムを記憶できるデジタイザーを開発中であり,今後,発展させていきたいと考える。本年度はまず、高速電気化学分析法に適したマイクロ電極の開発を目的として、マイクロ電極のセル応答特性に関する詳細な基礎検討を行い、新しく内部シ-ルド型ガラス封入マイクロ電極の開発に成功した。本シ-ルド型マイクロ電極では、電極セル系に発生する浮遊容量を極限まで減少できるため、セル時定数が200ナノ秒という超高速応答が得られ、高速掃引微分パルスボルタンメトリ-(FSDPV)の開発が可能であることが明かとなった。次ぎに、高速応答クロノアンペロメトリ-装置を製作の上、本年度補助金により導入した高速デ-タ入出力装置を駆使して、ナノ秒領域における容量性電流の時間過渡応答特性を世界で初めて明らかにした。さらに、上記研究で得られた成果に基づいて新しく開発された高速微分パルスユニットを導入し、現有の高速掃引サイックリックボルタンメトリ-(FSCV)装置と組み合わせて、高速掃引微分パルスサイクリックボルタンメトリ-装置として完成した。FSDPV法の分析化学的展開に関する研究では、まず、FSCV法に適用して、高速掃引微分パルスサイクリックボルタンメトリ-(FSDPCV)法について検討した結果、アセトニトリル中での有機化合物の酸化還元電位が低濃度溶液(10^<-4>10^<-5>M)でも分解能よく測定できた。次いで、陽極溶出ボルタンメトリ-(ASV)法に応用した高速掃引微分パルスASV法は、トレ-ス量鉛イオン(10^<-8>M)の高感度迅速分析法として有効であることが分かった。さらに、流液試料の時間分解電気化学検出法への応用についての基礎検討を行った結果、100μm径の白金円盤電極では、パルス電圧10mV、パルス幅200μs、掃引速度10V/sで、10^<-5>M濃度の可逆系の時間分解FSDPVの測定が可能であることが明らかとなった。現在、ド-バミン類などの検出への応用について研究中である。

前年度に導入した高速掃引微分パルスボルタンメトリー(FSDPV)装置を用いて,各種マイクロ電極での容量性電流の時間応答特性を詳細に測定,解析し,本測定システム並ぴにマイクロ電極セル系の評価を行った.その結果,代表者が開発した内部シールド型マイクロ電極(SME)は,溶液抵抗の大きい溶媒中でも非常に優れた応答性能を示し,また,容量性電流の絶対量が著しく低滅し,さらに,10マイクロ秒以内にほぼ減衰することを確認した.なお,このFSDPV装置をクロノアンペロメトリー,DC,サンプルドDC,ノルマルパルス及び微分パルスボルタンメトリーの各モードでの高速測定ができる上に,これらにストリッピング法の併用が可能な多機能高速電子化学測定システムとして完成されるために,ソフトウェアーの開発を行った.次に,本装置と各種半径のSMEを用いて,パルス電解時間やパルス待ち時間を変化させた場合の微分パルスボルタモグラムについて,詳細な基礎検討を行い,理論式による計算やデジタルシミュレーション結果と比較考察した。その結果,50μm径のマイクロ電極では20μ秒のパルス電解時間並びにパルス待ち時間で測定が可能であり,時間分解測定法として有効であることがわかった.また,フェロセンのような可逆系で得られる酸化還元ピーク電位差は,印加パルス電圧に等しくなり,理論的予測と一致した。結論として,FSDPVは標準酸化元還電位の高精度測定法として有効であることを実証した.なお,FSDPV法の時間分解検出法としての応用については,本法がミリ秒領域での時間分解能を有していることは実証されたが,データ記憶用に使用している市販デジタイザーはボルタモグラムを1本しか記憶できないので,現在,512本のボルタモグラムを記憶できるデジタイザーを開発中であり,今後,時間分解検出器としての応用面を発展させていきたいと考える.
有害化学物質曝露マウスにおけるマイクロダイアリシス法による神経免疫機能の検出

最近、我々はナノ粒子を気管内投与して炎症性細胞の肺への浸潤や免疫担当細胞間の情報伝達に働く物質の産生、及びリンパ節への粒子の移行について調べた。その結果、肺胞洗浄液中の炎症性細胞数の増加や炎症誘発性のサイトカイン、ケモカイン産生及びmRNA発現の増加、リンパ節への粒子の移行などが認められた。しかしながら、有害化学物質の脳への移動の有無、または、神経免疫機能への影響についての知見は不十分である。本提案は、in vivoマイクロダイアリシス法を用いて、有害化学物質を曝露したマウスの海馬における免疫反応を検出することである。本年度は、マウスでin vivoマクロダイアリシス法を確立して、マウスの海馬におけるサイトカイン及びケモカイン産生の検出を目的とした。ラットでのマクロダイアリシス法はすでに確立されているが、マウスでは非常に例数が少ない。また、マウスを用いたマイクロダイアリシス法によるサイトカイン及びケモカインの測定報告はほとんどない。8週齢のBALB/c雄マウスに、麻酔下で、海馬にガイドカニューレを植え込み、ダイアリシスするまでに、stylet(ダミープローブ)を入れておいた。回復のため、6日以上マウスをケージにおいた。測定日に、styletをマクロダイアリシスプロープに交換し、ポンプからartificial cerebrospinal fluidを流して、マウスでのマクロダイアリシス方法を確立した。その後、LPS(10μgおよび100μg/匹)を腹腔内投与し、海馬内灌流液を採集し、サイトカイン及びケモカイン産生についてELISA法で測定した。しかしながら、最初の測定では、LPS投与による脳内サイトカインであるInterleukin-1beta産生の誘導が明確には示されなかった。その原因として、マクロダイアリシスプロープの膜の小孔が小さすぎ、蛋白質であるサイトカインの通過が困難であることが考えられた。そのため、プロープの膜を除去し、push pull perfusion法に変更し、大きな分子でもプローブ内に取り込めるように改良した。その方法を採用した結果、LPS(10μgおよび100μg/匹)の腹腔内投与による、嗅球、海馬、扁桃体,視床下部におけるInterleukin-1betaの投与濃度依存的な増加および、LPS投与後(2および4時間後)の時間依存的な増加も明らかとなり、現在実験を続行中である。
獲得免疫システムの起源と進化

脊椎動物には、一度感染した病原体に対して抵抗性を持つ「獲得免疫」が備わっている。原始的な脊椎動物である無顎類の免疫系を調べることによって、獲得免疫システムの起源とその進化を理解しようと試みた。本研究では、無顎類のヌタウナギにおいて自己に反応する抗体を排除する負の選択機構が存在することを示すとともに、MHCに相当する候補分子としてアロ白血球抗原を同定することに成功した。この研究成果は、獲得免疫の理解やMHC分子の進化的な起源に迫るのみでなく、クローン選択説の自己免疫寛容のメカニズムを再考する上で重要な知見であり、将来的には組織移植時の拒絶反応や自己免疫疾患の理解にも繋がることが期待される。魚類から哺乳類までの有顎類では、immunoglobulin (Ig)タイプの抗原受容体を発現するリンパ球が中心となって高次免疫機能を発揮していることが広く知られている。それに対して原始的な脊椎動物である無顎類は、近年の研究から、Leu rich repeat (LRR)配列を有するvariable lymphocyte receptor (VLR)が遺伝子再編成され、抗原受容体として機能することが少しずつ明らかになってきた。本研究では、獲得免疫システム成立の為に重要な次の命題である、自己反応性抗原受容体の排除の分子機構を解明することを目指した。予備実験から、無顎類ヌタウナギ血清中に含まれる分泌型VLR-Bの中に、同種異個体の白血球を認識するアロ白血球抗原が存在することが示唆されていた。糖鎖切断酵素処理では変化無いが、タンパク質分解酵素処理によって抗原性が消失したことから、VLR-Bが白血球に高発現し多型性を持つ膜タンパク質を白血球抗原として認識している可能性が強く示唆された。そこでヌタウナギ白血球のcDNAライブラリーから、白血球で高発現し、多型性を持つ膜タンパク質をコードする遺伝子を、マイクロアレイ法等を駆使して絞り込んだ。VLR-Bとアロ白血球の交差反応性がALAの多型具合に依存しているかについて、複数のヌタウナギ個体を用いて血清学的な交差試験を行い確かめた。さらに、アロ白血球抗原の候補分子に対する抗体を作製し、予め中和抗体として抗体を白血球に振り掛けておくと、VLR-Bによる交差反応性が無くなるかを指標に、アロ白血球抗原(allogenic leukocyte antigen: ALA)を同定することに成功した。魚類から哺乳類までの有顎類では、イムノグロブリン型の抗原受容体を発現するリンパ球が中心となって高次免疫機能を発揮している。それに対して原始的な脊椎動物である無顎類は、Leu rich repeat (LRR)配列を有するvariable lymphocyte receptor (VLR)が遺伝子再編成され、抗原受容体として機能することが近年少しずつ明らかになってきた。前年度までの研究から、無顎類ヌタウナギのアロ白血球抗原(allogenic leukocyte antigen: ALA)を同定することに成功した。自己のALAに反応するVLRが遺伝子再編成によって偶然作られた場合、何らかの選別がリンパ球の分化の過程で起こっていると考えられる。そこで、哺乳類における胸腺のように、無顎類のどこでリンパ球の選別が行われているかを免疫組織学的な解析を行った。ALAと共にVLRが集積している場所をヌタウナギ全身に渡って解析した結果、小腸にある造血巣(hematopoietic nest)がその場らしいことを見出した。また、無顎類においてMHC様の分子の存在は報告されておらず、VLRリンパ球の選別機構は全く不明である。無顎類におけるALAが、有顎類におけるMHCと相同の機能を有すること想定し、ALAが抗原提示分子である可能性について、免疫応答反応を組織学的に解析した。その結果、免疫した抗原がマクロファージに貪食された後、細胞内でALAと共局在を示すことを明らかにした。魚類から哺乳類までの有顎類では、イムノグロブリン型の抗原受容体を発現するリンパ球が中心となって高次免疫機能を発揮していることが広く知られている。それに対して原始的な脊椎動物である無顎類は、近年の研究からLeu rich repeat配列を有するvariablelymphocyte receptor (VLR)が遺伝子再編成され、抗原受容体として機能することが明らかになってきた。前年度までの研究から、無顎類ヌタウナギ血清中に含まれる分泌型VLR-Bの中に、同種異個体の白血球を認識するアロ白血球抗原(allogenic leukocyte antigen: ALA)を同定することに成功した。自己のALAに反応するVLRが遺伝子再編成によって作られた場合、何らかの選別がリンパ球の分化の過程で起こっていると考えられるが、無顎類においてMHC様の抗原提示分子の存在は報告されていない。そこでこのALAが、MHCと同様の抗原提示能を持ち、VLRリンパ球の選択に関与する可能性を検証した。ALAはアミノ酸レベルでMHCと相同性を持たないが、多型性に富む膜タンパク質という共通の特徴を持っていた。

また、ヌタウナギに抗原を免役すると、抗原を貪食したマクロファージがALAを使って抗原を細胞外に提示する示唆を得た。本研究では、ALAの生体内での生理機能解明までは至らなかったが、得られた研究成果は、自己反応性VLRがどの様にして排除されるかを明らかにする手掛かりとなり、獲得免疫の成り立ちや進化の起源を知ることに役立つ他、将来的には組織移植時の拒絶反応や自己免疫疾患の解明にも繋がる事が期待される。脊椎動物には、一度感染した病原体に対して抵抗性を持つ「獲得免疫」が備わっている。原始的な脊椎動物である無顎類の免疫系を調べることによって、獲得免疫システムの起源とその進化を理解しようと試みた。本研究では、無顎類のヌタウナギにおいて自己に反応する抗体を排除する負の選択機構が存在することを示すとともに、MHCに相当する候補分子としてアロ白血球抗原を同定することに成功した。この研究成果は、獲得免疫の理解やMHC分子の進化的な起源に迫るのみでなく、クローン選択説の自己免疫寛容のメカニズムを再考する上で重要な知見であり、将来的には組織移植時の拒絶反応や自己免疫疾患の理解にも繋がることが期待される。哺乳類における胸腺のように、無顎類のどこでリンパ球の選別が行われているかを免疫組織学的な解析を行い、小腸にある造血巣がその場らしいことを見出した。また、免疫応答実験により、無顎類におけるALAが有顎類におけるMHCと同様に、抗原を提示する示唆を得た。この様に、免疫組織学的な解析、及び、細胞レベルでの解析は計画通り終了する事が出来た。但し、ヌタウナギ生体内におけるALAの機能を検証するために欠かせない「RNAiによってALAをノックダウンする実験」まで手が回らなかった。分子生物学研究期間の延長が認められたので、RNAiによってALAをノックダウンする実験などを行い、ヌタウナギ生体内におけるALAの生理的な機能を解明する。更に、ALAを認識するVLRを単離し、VLR遺伝子にreceptor editingやsomatic hypermutationが生ずるかを解析する。最終的には、これまでの本研究成果をまとめ、発表することを目指す。予備実験によって存在が示唆されていた白血球抗原ALAを、大きな障害もなく同定出来た事は非常に幸運であった。但し、計画していたALAを認識するVLRを単離する所までは進まず、VLR遺伝子にreceptor editingやsomatic hypermutationが起こるかまで解析できなかった点だけが反省点である。翌年度に持ち越して解析を行う。平成26年度に、ヌタウナギを用い、アロ白血球抗原ALAが抗原提示分子である可能性について検証し、本研究の成果をまとめて発表する予定であった。分取したリンパ細胞内による実験までは終えられたが、この実験に手間取ったため、ヌタウナギ生体内におけるALAの機能を解明するために必須な「RNAiによってALAをノックダウンする実験」が行えず、未使用額が生じた。自己反応性VLRが遺伝子再編成によって偶然作られた場合、何らかの選別がリンパ球の分化の過程で起こっていると考えられる。
高圧雰囲気場における天然ガス-空気希薄予混合場での未燃排ガス低減手法の提案

天然ガスを燃料としたエンジンから排出される未燃のメタンは,二酸化炭素に比べて温暖化係数が高く,排出量の削減が求められている.この未燃メタン排出低減手法として,未燃部からの自着火誘発による急速燃焼と,高圧雰囲気化による消炎距離の短縮化を狙った.その結果,燃焼(圧力上昇)に影響を及ぼさない程度の自着火では,未燃メタン量を低減することはできなかったが,燃焼開始時の雰囲気圧力を2.0MPaから4.5MPaに増加させることによって,約25%のメタン濃度の低減が実現できた.天然ガスを燃料としたエンジンから排出される未燃のメタンは、二酸化炭素に比べて温暖化係数が高いため、排出量を削減することが求められている。この天然ガスの主成分であるメタンと空気予混合気における高圧雰囲気場での未燃メタン排出を低減するために用いる手法は、燃焼ガスによって未燃混合気を圧縮着火させるSACI(Spark AssistedCompression Ignition)と呼ばれる急速燃焼と高圧雰囲気化によるQuenching distanceの短縮化である。この手法により未燃メタン量を減少させながら、希薄化を促進することによって希薄予混合ガスエンジンの高効率化に貢献することを目的とする。H25年度は、燃焼室容積を変更するためのピストンの設計・製作を行った後、エンジン内の高温、高圧状態を模擬できる急速圧縮装置を用いて、燃焼室容積、当量比(メタン-空気混合比)、雰囲気圧力を変更して実験を行った。当量比は約0.7から0.9まで、点火時期の雰囲気圧力は約2.4から5.8MPaまで変更している。なお、点火時期の雰囲気温度は約350°Cであることを線径25μmの熱電対により確認している。燃焼室形状は直方体とし、火炎進行方向距離を変更、予混合気の着火にはスパークプラグを用いている。実験を行った結果、未燃メタン量は燃焼室容積の影響が最も大きくなるが、同一燃焼室ならば当量比、雰囲気圧力が高い方が排出量を低減できることが明らかになった。また、H26年度に行う予定である可視化用ピストンに関する検討も行った。天然ガスを燃料としたエンジンから排出される未燃のメタンは,二酸化炭素に比べて温暖化係数が高いため,排出量を削減することが求められている。本研究で,天然ガスの主成分であるメタンと空気の予混合気におけるエンジンシリンダ内を想定した高圧雰囲気場での未燃メタン排出を低減するために用いる手法は,燃焼ガスによって未燃混合気を圧縮着火させるSACI(Spark Assisted Compression Ignition)と呼ばれる急速燃焼と高圧雰囲気化によるQuenching distanceの短縮化である。この手法により未燃メタン量を減少させながら,希薄化を促進することによって希薄予混合ガスエンジンの高効率化に貢献することを目的とする。H26年度は,前年度に行った燃焼実験について,当量比,雰囲気圧力を変更した条件で火炎進展に関する可視化を行うことで燃焼状態の把握を行った。燃焼室の形状は直方体とし,予混合気の着火にはスパークプラグを用いている。高圧化によって未燃メタン量は減少するが,火炎進展との相関性は明らかになっておらず,最終年度に実験条件を増やして両者の関係を求める予定である。なお,同時に未燃予混合気の圧縮着火現象の発生する条件を当量比,温度,圧力を変更して探索したが,現状圧縮着火が生じる温度-圧力-当量比の領域を見つけることはできておらず,最終年度に発生する領域を明確にすることを予定している。天然ガスを燃料としたエンジンから排出される未燃のメタンは,二酸化炭素に比べて温暖化係数が高いため,排出量の削減が求められている.天然ガスの主成分であるメタンと空気の予混合気における高圧雰囲気場でのメタン排出低減の手法として,燃焼ガスによって未燃予混合気を圧縮し,自着火を誘発させるSACI(Spark assisted Compression Ignition)による急速燃焼と,高圧雰囲気化による消炎距離の短縮化を狙った.実験には急速圧縮装置を使用し,定容条件下での燃焼状態を圧力,可視化,排気により評価した.予混合気の着火にはスパークプラグを用いている.平成27年度は,雰囲気圧力を2.05.0MPa,燃焼室形状(直方体の火炎進行距離)を60100mmに変更して,圧縮着火する領域を探索し,火花点火による通常の火炎伝播から,SACI,点火前の過早圧縮着火までの燃焼形態を観察,分類した.なお,燃焼室形状の変更によって圧縮比も変更され,点火時雰囲気温度も同時に変更されている.当量比は0.7に固定した.SACIによって,圧力上昇率は通常の火炎伝播と比較して増加することが確認された.なお,過早着火の場合には更に圧力上昇率は増加する.火炎進行距離が長い燃焼室を用いることで未燃メタン濃度を減少させることができた.また,SACIが生じても未燃メタン量は大きく変化せず,雰囲気圧力の効果の方が大きいことが明らかになった.実際のエンジンにおいては圧力上昇率の増加によって燃焼重心が進角化するため,よりメタン濃度の低減が顕著になると想定される.なお,点火時圧力を2.0から4.5MPaに変更することで,約25%のメタン濃度が低減した.天然ガスを燃料としたエンジンから排出される未燃のメタンは,二酸化炭素に比べて温暖化係数が高く,排出量の削減が求められている.この未燃メタン排出低減手法として,未燃部からの自着火誘発による急速燃焼と,高圧雰囲気化による消炎距離の短縮化を狙った.