hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
極限環境耐性動物クマムシの持つ高い放射線耐性を支える分子機構の解析

DNA結合領域のみをヒト培養細胞に一時的に発現させてDNAの存在様式を調べたところ、正常な細胞では見られない異常な凝集が多数観察された。このことから、DNA結合領域は、DNAの異常な凝集を誘起し、正常な生命活動を阻害していることが考えられた。Dsup全長を発現した細胞では異常なDNAの凝集は観察されず、細胞周期にも大きな変化は見られなかった。Dsupは、DNA結合を担うC末領域を介してDNA保護活性を示すとともに、他の領域が過剰なDNA凝集を防ぎ正常な生命活動を維持するために機能していると考えられ、DNA保護と正常な生命活動を両立する新たな放射線防護原理の存在を示唆した。クマムシは高い放射線耐性を持つ動物として知られるが、その耐性を可能にする分子基盤はまったく分かっていなかった。本研究課題では、クマムシのクロマチン分画から同定された新規タンパク質Dsupに着目し、同タンパク質がC末端側領域を介してDNAに直接結合し、動物細胞の核DNA全体と共局在することを示した。さらに、Dsupを導入したヒト培養細胞では、X線照射によるDNA傷害の発生が約半分に抑制され、放射線耐性が向上することを明らかにした。本研究は、クマムシの放射線耐性に寄与するタンパク質を同定した初めての例であるとともに、クマムシの耐性が他生物に移転可能であることを明示した成果である。クマムシの新規クロマチンタンパク質S261について、哺乳類培養細胞へ放射線からのDNA保護能を付与しうる実体であることを明らかにし、さらに一部の細胞に対し致死量の放射線に耐性を付与できることを示した。哺乳類培養細胞への機能付与実験については当初の計画から考えられる中で最高の成果を上げている。機能付与と双璧をなすクマムシ個体を用いた機能阻害実験については、CRISPR/Cas9システムを利用したゲノム編集技術の適用を試みており、もう少し検討が必要な部分はあるが実験系の整備はほぼ完了しつつある。また、アルビノ変異体の解析については耐性の定量評価が予定通り完了したが、色素の同定についてはさらなる検討が必要である。一方で、クマムシ特有の修復遺伝子がガンマ線照射によって誘導されることを見出すなど想定外の成果も得られたことを考え合わせると、研究課題の総体として順調に進展していると判断している。27年度が最終年度であるため、記入しない。極限生物学本年度の成果においてS261の導入よってヒト培養細胞の放射線耐性が向上することが明らかになった。クマムシの放射線耐性は乾燥耐性の副産物と考えられていることから、S261の導入によって放射線以外の様々な環境ストレスに耐性を獲得する可能性が考えられる。そこで、S261発現細胞株を用いて種々のストレスへの耐性能を検証する。また、S261のDNAへの結合様式、特にヒストンとの関係を中心にクロマチン構造に与える影響を解析し、放射線などのストレスからDNAを保護するメカニズムの解明を目指す。
世界的流行の兆候を示す新型病原大腸菌の国内における食品汚染実態と汚染源の究明

食品中の下痢原性大腸菌(DEC)を迅速適確に検出するには、増菌後の培養液を試料とする効率的なスクリー二グ方法を確立する必要がある。志賀毒素産生性大腸菌・腸管毒素原性大腸菌・腸管病原性大腸菌・腸管侵入性大腸菌・腸管凝集接着性大腸菌・分散接着性大腸菌・EAST1遺伝子保有大腸菌の10種類の病原遺伝子(stx1、stx2、eae、est(STp)、est(STh)、elt、aggR、astA、virB,afaB)を標的として、リアルタイム・マルチプレックスPCR法の応用を試みた。設計したプライマーおよびプローブは十分な特異性を示し、860株の大腸菌株およびその他の細菌株を用いた試験において、偽陽性を示した菌株はなかった。偽陰性を示す志賀毒素産生性大腸菌が1株あったが、プライマーとの反応および遺伝子の増幅に異常が認められなかったことから、プローブ結合部位の塩基配列に変異があり、そのためにリアルタイムPCR装置が増幅反応を検知できなかったものと考える。純培養菌液を用いた各マルチプレックス・リアルタイムPCR法の検出限界は、遺伝子の種類により異なったが約3.6×10^2-6.0×10^3cfu/mlであり、良好な感度を示した。また、マルチプレックス反応時に遺伝子問で初期鋳型量に大きな差がある競合的な条件下(各病原遺子陽性株のテンプレートDNAの割合が10^5:1または10^6:1)でも、濃度差がない場合と同程度に検出および定量することが可能であった。試験的に148件の食品増菌培養液をスクリーニングしたところ41検体(28%)から上記の病原遺伝子が検出された。本手法はDECの網羅的スクリーニングに極めて有効な手段になると期待される。今後、大阪市の卸売市場や食肉衛生検査所等の行政検査機関と連携して、市内を流通する食材や食肉さらには地下水の検査にも適用し疫学データを収集する予定である。食品中の下痢原性大腸菌(DEC)を迅速適確に検出するには、増菌後の培養液を試料とする効率的なスクリーニング方法を確立する必要がある。志賀毒素産生性大腸菌・腸管毒素原性大腸菌・腸管病原性大腸菌・腸管侵入性大腸菌・腸管凝集接着性大腸菌・分散接着性大腸菌・EAST1遺伝子保有大腸菌の8種類の病原遺伝子(stx1、stx2、eae、est(STp)、est(STh)、elt、aggR、astA、virB、afaB)を標的として、リアルタイム・マルチプレックスPCR法の応用を試みた。設計したプライマーおよびプローブは十分な特異性を示し、100株の大腸菌株およびその他の細菌株を用いた試験において、偽陽性を示した菌株はなかった。純培養菌液を用いた各マルチプレックス・リアルタイムPCR法の検出限界は、遺伝子の種類により異なったが約10^3-10^4cfu/mlであり、良好な感度を示した。また、マルチプレックス反応時に遺伝子間で初期鋳型量に大きな差がある競合的な条件下(各病原遺伝子陽性株のテンプレートDNAの割合が10^5:1または10^6:1)でも、濃度差がない場合と同程度に検出および定量することが可能であった。

試験的に148件の食品増菌培養液をスクリーニングしたところ41検体(28%)から上記の病原遺伝子が検出された。本手法はDECの網羅的スクリーニングに極めて有効な手段になると期待され、19年度は本手法を用いて広範な疫学調査を実施する予定である。食品中の下痢原性大腸菌(DEC)を迅速適確に検出するには、増菌後の培養液を試料とする効率的なスクリーニング方法を確立する必要がある。志賀毒素産生性大腸菌・腸管毒素原性大腸菌・腸管病原性大腸菌・腸管侵入性大腸菌・腸管凝集接着性大腸菌・分散接着性大腸菌・EASTl遺伝子保有大腸菌の8種類の病原遺伝子(stxl、Stx2、eae、est(STp)、est(STh)、elt、aggR、astA、virB、afaB)を標的として、リアルタイム・マルチプレックスPCR法の応用を試みた。設計したプライマーおよびプローブは十分な特異性を示し、860株の大腸菌株およびその他の細菌株を用いた試験において、偽陽性を示した菌株はなかった。偽陰性を示す志賀毒素産生性大腸菌が1株あったが、プライマーとの反応および遺伝子の増幅に異常が認められなかったことから、プローブ結合部位の塩基配列に変異があり、そのためにリアルタイムPCR装置が増幅反応を検知できなかったものと考える。純培養菌液を用いた各マルチプレックス・リアルタイムPCR法の検出限界は、遺伝子の種類により異なったが約10^3-10^4cfu/mlであり、良好な感度を示した。また、マルチプレックス反応時に遺伝子間で初期鋳型量に大きな差がある競合的な条件下(各病原遺伝子陽性株のテンプレートDNAの割合が10^5:1または10^6:1)でも、濃度差がない場合と同程度に検出および定量することが可能であった。本手法はDECの網羅的スクリーニングに極めて有効な手段になると期待される。今後、大阪市の卸売市場や食肉衛生検査所等の行政検査機関と連携して、市内を流通する食材や食肉さらには地下水の検査にも適用し疫学データを収集する予定である。
グローバル経済におけるリスクの波及・帰着とインフラの役割に着目した経済成長分析

本研究では,動学的確率的マクロ経済モデルを用いて,生産要素や生産物の国際的な移動と同時に,ある国や地域のリスクや災害被害が他の地域にも大きな影響を与える経済の振舞いと,インフラストラクチャの役割について定性的,定量的に分析する.サブテーマごとに,人口や労働,水資源や土砂,知識,エネルギーなど様々な要素を「移動性」の視点で性格付けした上で,市場を通じて種々のリスクがどのように配分されるのか,リスクのコントロールがどのような経済成長効果をもつのかを分析する.そして,土木インフラがもつ「動かない要素」としての性格が導くリスク配分機能を明らかにする.本研究では,動学的確率的マクロ経済モデルを用いて,生産要素や生産物の国際的な移動と同時に,ある国や地域のリスクや災害被害が他の地域にも大きな影響を与える経済の振舞いと,インフラストラクチャの役割について定性的,定量的に分析する.サブテーマごとに,人口や労働,水資源や土砂,知識,エネルギーなど様々な要素を「移動性」の視点で性格付けした上で,市場を通じて種々のリスクがどのように配分されるのか,リスクのコントロールがどのような経済成長効果をもつのかを分析する.そして,土木インフラがもつ「動かない要素」としての性格が導くリスク配分機能を明らかにする.本研究では,グローバル化に伴って国際的に資源や労働の移動,生産物の貿易が活発に行われると同時に,ある国や地域のリスクが他の地域にも大きな影響を与えるマクロ経済の動学的な振舞いと,インフラストラクチャの役割について定性的,定量的に分析する.22年度には,初めに1国が多地域により構成される動学的開放マクロ経済モデルを定式化した.そして災害のような局地的リスクの下での資本の地域間立地均衡を分析した.そして,交通基盤整備が進めば,生産要素や中間財,最終財の移動費用が減少することにより,企業の分散立地が進み,国内のリスクシェアリングが進む,その結果,リスクに曝された資本集約的なセクターが国内でより成長する可能性があり,国際貿易にも影響が及ぶ定性的な構造を示した.また,従来,利根川水系を対象に,動かない生産要素と考えられてきた水利権が移転した場合の経済成長効果を分析するための多部門動学モデルを定式化した.23年度は産業連関データを用いてパラメータを同定し,定量的分析を行う予定である.また,防災分野に特有の知識形成行動や研究開発の特徴を考慮した災害リスク下の経済成長モデルを定式化し,定性的構造の分析を行った.さらに,世代重複モデルを用いて,貨幣援助と実物援助が被災国の復興過程に与える長期的影響について分析した.とりわけ貨幣援助が,被災国家計に対して,インフラ等の資本の復興投資を行うインセンティブを与えうるかどうかに着目した.また,災害後に集中的に復旧された資本が,後の世代に更新需要などのかたちでどのような影響をもたらすかについて分析した.22年度は各問題に関するモデルの定式化と定性的な構造分析を行った.23年度は実際のデータを用いた定量的分析に進む予定である.本年度は2011年3月11日に発生した東日本大震災の長期的な経済的影響を分析する研究に取り組んだ.従属経済(Dependent Economy)の構造をもつ国内3地域のマクロ経済モデルを定式化し,電力の減少や,道路などのインフラの損壊がもたらす被災地域の復興過程を検討した.このとき東北被災地域の部品製造部門に着目し,当部門の資本が損壊し,生産の減少によってサプライチェーンがダメージを受けたときの,国内他地域への産業連関効果や,貿易への影響をマクロ動学的視点から分析した.ついで,近年進められている住宅の長寿命化政策の効果について検討した.住宅市場のマッチングモデルを定式化し,家計の住環境へのニーズの変化等の影響が市場均衡に与える影響について数値解析を行った.それによって,住宅長寿命化は耐用年数超過住宅や住宅の取り壊しの減少をもたらす一方,資産価値の減少や,ニーズが変化した家計の住替え機会の減少を導く可能性があることを明らかにした.また,長寿命化政策を補完するために,中古住宅市場の活性化を促進することが効果的であることを示した.また,長期的な防災施設整備計画を分析するための確率的動学マクロ経済モデルを定式化し,数値シミュレーションを行った.さらに,インドネシア・メラピ地域の火山災害によってもたらされる土砂資源を,被災したインフラ復興に有効に用いるための戦略を検討するためのモデルのフレームを作成した.また,地域住民のコミュニケーションによる防災知識の形成過程に着目した災害リスク下の地域経済成長モデルの定性的分析を行った.本年度は,はじめに動学的確率的マクロ経済モデルを用いて,長期的な防災投資計画に関する理論分析を行った.災害の不確実性と影響の長期性,その間のマクロ経済成長を考慮して,長い耐用性をもつ防災施設を蓄積する最適計画について検討した.社会が選択すべき防災技術水準についても分析した.次いで,2011年の東日本大震災がもたらす長期的な経済的影響について,動学的一般均衡分析を行った.とりわけ,「動かない要素」であるインフラや資本ストックの損壊と,被災をきっかけにしたエネルギー技術の方向性の変更が国際貿易に与える影響について分析した.成果を2012年9月の国際総合的リスクマネジメント国際会議(北京師範大学)等の国内外の学会で発表した.また,東北被災地域の製造業を対象に,震災後に撤退した事業所の特徴について調べた.また,東日本大震災がもたらしたエネルギー問題を集中して,二つの研究を行った.ひとつは震災後の電力供給不足に対する産業部門のレジリエンスの分析を行った.

もうひとつは,今後のエネルギー政策の在り方を論じるために,原子力リスクの下で新エネルギー開発投資にどれだけの資金を充てていくべきか,どのくらいの年数によって原子力発電を閉じてエネルギー転換を図れるのかを分析するためのモデルを定式化した.さらに,地域のインフラである地域資産や文化の継承や,それに関わる個人のアイデンティティの形成の問題を研究した.とりわけ津波災害後の高台移転などによって,人々の習慣や地域社会の人間関係を形成していた環境や文化が失われるときに,人々が居住地選択をどのように考えるのかに着目した.グローバル経済におけるローカルなアイデンティティの存続の可能性について検討した.ここでは社会心理学の実践共同体理論と経済学の選択モデルを融合したモデルの開発を試みた.東日本大震災が発生し,被害状況調査等を行ったため.24年度が最終年度であるため、記入しない。23年度より東日本大震災の長期的影響の分析に取り組んでいる.本サブテーマは当初は予定していなかったが,グローバル化経済における要素移動などが本課題の関心と大きく関連しているため,研究計画に取り入れることとする.24年度が最終年度であるため、記入しない。
トポロジカル欠陥が織りなす新奇で普遍的なダイナミクスの探求

本研究では、結晶や磁性体、超流動のような秩序を持つ系に着目する。秩序構造は特徴的なトポロジーの構造を持っており、系は非平衡状態において、そのトポロジーによって決まるトポロジカル欠陥を有する。様々な系の様々なトポロジカル欠陥に普遍的に現れる統計法則を探求し、理解するという目的のもとで研究を行った。本研究おける最大の成果は、1次元状のトポロジカル欠陥である量子渦によって構成される量子乱流と呼ばれる非平衡状態において、量子渦同士の間に力学的ではなくトポロジカルな相互作用を導入したときに、乱流の最も普遍的であると言われるコルモゴロフ則が破れ、新しい乱流の統計法則が現れることを明らかにしたことである。本研究の目的は、様々な物理系および相で現れるトポロジカル欠陥について、普遍的に現れる新奇なダイナミクスを探求し、統一的に理解することである。26年度には以下に述べる2つのテーマに基づいた研究を行った。トポロジカル欠陥が存在すると時空の対称性が自発的に破れることになるが、この自発的対称性の破れに対する南部・ゴールドストーンモードの解析を行った。特に興味深い現象の1つとして、本来独立であるべきである時空対称性と内部対称性であるが、系のローレンツ対称性が自発的に破れている系では、これら2つの対称性の破れに対する南部・ゴールドストーンモードが結合し、1つのモードとして振る舞うことができるという事実を明らかにした。また、トポロジカル欠陥に対する南部・ゴールドストーンモードは、従来の内部対称性の破れに対する南部・ゴールドストーンモードとは異なって、分散が非整数になりうることを明らかにした。これは系のローレンツ対称性が自発的に破れ、モードが結合しているときに起こりうる。もう1つ行った研究として、2次元系におけるKosterlitz-Thouless転移の研究を行った。2次元系では、3次元系で見られるような対称性の破れに伴う熱力学的な相転移は起こらず、熱ゆらぎを介して生成した量子渦対が、対として束縛状態にあるか、乖離して自由に運動できるかという転移が起こり、熱力学量ではなく系の流れに対する動的な応答に対する特異性が生じることが知られている。この転移に関しては量子渦が主要な枠割を果たしており、KT転移自体が量子渦のトポロジーを大きく反映したものになることを明らかにした。本年度は以下の2つのトピックに焦点を当てて研究を行った。量子渦は主にボース凝縮など、連続対称性の破れによる熱力学的相転移の結果生じる。量子渦は対称性の破れが起こった後、熱ゆらぎによっても生じるが、3次元系において量子渦のパーコレーション転移と相転移との関係が議論されてきた。本研究では有限温度のボース凝縮を議論するための確率論的非線形シュレディンガー方程式の数値シミュレーションを用いて、両者の関係を調べたところ、幾何学的転移である量子渦のパーコレーション転移と、対称性の破れに対する熱力学的転移がそれぞれ別の温度で生じることを明らかにした。この結果はそれぞれの転移が独立であることを意味している。また対称性が破れていない高温状態から低温状態へのクエンチを行うと、秩序化の過程において系は臨界状態となるが、その臨界状態が熱力学転移点上の臨界状態ではなく、パーコレーション転移点上の臨界状態に対応することが分かった。この結果は臨界状態が熱力学的転移点上の緩和時間の発散ではなく、量子渦の緩和によって支配されていることを意味している。また、量子渦の典型的な非平衡状態である量子乱流についての研究も行った。これまでの量子乱流研究は主に発達した量子乱流に関するものであったが、今回は逆に量子渦が全くない層流状態と量子渦が存在する乱流状態との転移点近傍に関して、数値シミュレーションを用いて調べた。その結果、この層流-乱流転移が平衡状態との2次相転移と類似の、いくつかの臨界指数を用いて特徴づけられ、その普遍クラスが向き付きパーコレーション転移と呼ばれる非平衡相転移のクラスに属したものであることが分かった。当初の目的である、トポロジカル欠陥の特徴を示す、2つの興味深い現象を明らかにすることができた。本研究の目的は、様々な物理系および相で現れるトポロジカル欠陥について、普遍的に現れる新規なダイナミクスを探求し、統一的に理解することである。本年度は量子渦の典型的な非平衡状態である量子乱流に着目した。量子渦のトポロジカルチャージは系が持つ対称性およびその自発的な破れ方によって決まるが、非可換群で特徴づけられる非可換量子渦となったとき、特に量子渦の衝突ダイナミクスが著しく変化する。具体的には量子渦の空間的なトポロジー(結び目あるいは絡み目構造)を変化させるものがトポロジカルに禁止されることがすでに分かっている。私は非可換量子渦によって構成される非可換量子乱流の大規模な数値シミュレーションを行い、以下に述べるような結果を得た。非可換量子乱流ではエネルギーだけでなく、量子渦の結び目・絡み目を特徴づける物理量であるヘリシティが新たな保存量として乱流の統計的な性質を支配することが分かった。ヘリシティは量子渦の絡み数と自己絡み数の和として与えられ、非可換量子渦の衝突の前後で保存されるため、可換量子乱流と異なり、系全体の保存量となる。非可換量子

乱流では、乱流の最も重要な統計的物理量であるエネルギースペクトルが、従来の乱流の統計則であるコルモゴロフ則には従わず、その原因がヘリシティの保存にともなう、ヘリシティカスケードと呼ばれるカスケード過程によって引き起こされることが分かった。この結果は乱流を構成する渦のトポロジーを制御することによって、乱流を制御できる可能性を示唆する新たな結果であると言えよう。当初の目的の1つである、トポロジカル欠陥である量子渦のトポロジーを用いた、新たな非平衡ダイナミクスである非可換量子乱流、およびヘリシティカスケード過程を発見することができた。これはトポロジカルのトポロジーによって非平衡状態を制御している一種のデモンストレーションであり、これもまた当初の目的の1つである。本研究の目的は、様々な物理系および相で現れるトポロジカル欠陥について、普遍的に現れる新規なダイナミクスを探求し、統一的に理解することである。29年度には28年度に得られた、非可換量子渦で構成される新奇な非可換量子乱流が引き起こすヘリシティカスケードが何故起こるのかを探るべく、より詳細なシミュレーションを行った。具体的には量子乱流を駆動するための外力スケールを変え、注入されたエネルギーやヘリシティなどの物理量が波数空間上でどのようにカスケードするのかを調べた。その結果分かったことは、28年度に得られたヘリシティカスケードは外力の空間変化が比較的大きなときに起こり、一方で、外力の空間変化が小さなときにはエネルギーが波数空間上をヘリシティとは逆向き、つまり波数の小さな方向へカスケードすることが分かった。この結果は非可換量子乱流において、エネルギーとヘリシティが逆向きに流れることにより、それぞれ独立な乱流の統計則を生み出していることを強く示唆している。また、このようなエネルギーとヘリシティの2重カスケードは、例えば電磁流体乱流のようなカイラリティが陽に破れた系における乱流において存在しうることが理論的に示唆されているが、今回の系はカイラリティは破れておらず、全く新しい乱流系であるといえよう。また、その他にも、2つの異なる超流動秩序が存在し、かつその秩序がジョセフソン結合しているような系を考え、空間2次元の場合におけるKostelitz-Thouless (KT)転移の性質を調べた。この系はジョセフソン結合により異なる成分の渦が分子状態を作る。その結果、KT転移は従来の渦対ではなく、渦分子対によって引き起こされ、渦対は転移ではなくクロスオーバーを引き起こすことが分かった。この結果はマルチギャップ超伝導のKT転移の性質を理解するのに役立つであろう。本研究では、結晶や磁性体、超流動のような秩序を持つ系に着目する。秩序構造は特徴的なトポロジーの構造を持っており、系は非平衡状態において、そのトポロジーによって決まるトポロジカル欠陥を有する。様々な系の様々なトポロジカル欠陥に普遍的に現れる統計法則を探求し、理解するという目的のもとで研究を行った。本研究おける最大の成果は、1次元状のトポロジカル欠陥である量子渦によって構成される量子乱流と呼ばれる非平衡状態において、量子渦同士の間に力学的ではなくトポロジカルな相互作用を導入したときに、乱流の最も普遍的であると言われるコルモゴロフ則が破れ、新しい乱流の統計法則が現れることを明らかにしたことである。
ＡＴＬＡＳでの消失トラックを用いた長寿命チャージーノ探索

2015/2016年のデータを用いたATLASでの消失トラックを用いた長寿命チャージーノ探索に関する研究結果は、Moriond 2017にて初めて発表された。また、2017年5月にPhenomenology 2017 Symposiumにおいて、本研究内容を含むATLASの超対称性粒子探索結果について自身で発表を行った。その後、解析方法の改善や、ATLAS外の研究者の利用するデータの整備などを行った上で、2017年12月に論文をarXivに公開し、JHEPに投稿中である。解析手法の改善として、レプトンバックグラウンドの推定において、関係のないイベントの分布を推定して差し引き、精度を向上させることができた。また、ATLAS外の研究者の利用するデータとして、モデル依存のない、標準理論を超えるようなイベントに対する断面積の上限を与えた。95 %の信頼水準で、SRに含まれるようなイベントの断面積の上限は0.12 fbである。最終的に、荷電ウィーノの寿命を0.2ナノ秒と仮定したとき、直接生成チャンネル探索による上限である荷電ウィーノ460 GeVで、グルイーノ質量1650 GeV以下を棄却した。また、荷電ウィーノとグルイーノの質量差が100 GeVの領域において、荷電ウィーノ質量1050 GeV以下を棄却した。さらに、荷電ウィーノの寿命を1.0ナノ秒と仮定したとき、荷電ウィーノ580 GeVで、グルイーノ質量1750 GeV以下を棄却した。また、荷電ウィーノとグルイーノの質量差が100 GeVの領域において、荷電ウィーノ質量1200 GeV以下を棄却した。29年度が最終年度であるため、記入しない。LHCでのATLAS実験において、消失トラックを用いた長寿命チャージーノ探索を進めている。これまではチャージーノの直接生成を狙った解析をしていたが、新たにグルイーノ対生成からの崩壊でチャージーノが生成する事象を狙った解析を追加した。グルイーノの方がLHCでの生成断面積が大きいため、グルイーノ質量がLHCで生成可能な大きさであれば、こちらの方が早く発見できる可能性があり、両方の解析を進めることで相補的になる。この解析では、グルイーノとチャージーノの質量比を固定せず、より広いパラメータを探索することとした。Run 1では、約30 cmの飛跡で長寿命チャージーノの飛跡を探索していたが、Run 2では最内層にIBLという飛跡検出器が1層追加され、これを用いてピクセル検出器4層、約12 cmのより短い飛跡を用いた探索手法を開発した。Wino-LSPではチャージーノの寿命が0.2 nsと予想されているため、ピクセルのみの飛跡を利用することによって大幅に感度を上げることができる。しかし、飛跡が短いせいで運動量分解能が大幅に悪化したため、それに対応した解析方法の開発を行った。2015/2016年のデータを用いた解析結果はMoriond 2017にて発表されている。結果は推定したバックグラウンドと一致しており、寿命0.2 nsのチャージーノについて、直接生成では430 GeV,グルイーノ対生成ではチャージーノ430 GeVならグルイーノ1.6 TeV,質量差が100 GeVまでならグルイーノ1.15 TeVまでを棄却した。これらの結果は論文にまとめているところであり、近日中の出版を目指している。28年度は、ピクセル検出器4層のみを使った飛跡を用いた解析手法を確立し、Run2最初の物理結果を公表することができたので、おおむね順調に進展していると評価した。特に背景事象の評価において、先行研究から大幅な修正を必要とした。この探索のバックグラウンドの一つはレプトンの制動放射等により、飛跡が途中までしか再構成されなかったものである。Run 1では、レプトンがそのような飛跡を作る比率をtag & probeという手法で測定していた。Tag & probeとは、Zボソンが2つのレプトンに崩壊する事象を用いるもので、一方のレプトンはタグとして厳しい条件を課して確実にレプトンであるようなものを使い、もう一方のレプトンはプローブとして条件を緩くしておいて、タグと再構成した質量がZボソン質量程度になるという条件を入れることによりイベントを選別し、プローブを使って対象としているような特徴を持つレプトンになる比率を測定する手法である。これによって、レプトンとして同定されないようなイベントを対象にした測定が可能となる。Run 1でのTag & probeは、プローブのレプトンはトラックのみを使って、タグのレプトンと再構成した質量がZボソン質量程度になるかどうかでイベントを選んでいた。しかし、ピクセルのみの飛跡は運動量分解能が悪く、これをプローブとして使おうとするとZボソン再構成質量の分解能が非常に悪くなってしまい、イベント選別がうまくいかない。そこで、Run 2ではプローブとして、電子の場合は電磁カロリメータのクラスター、ミューオンの場合はミューオンスペクトロメータの飛跡、いずれも内部飛跡検出器に同じ方向のトラックがあるものを使うことによって、イベント選別の問題は解決した。

その後、解析方法の改善や、ATLAS外の研究者の利用するデータの整備などを行った上で、2017年12月に論文をarXivに公開し、JHEPに投稿中である。解析手法の改善として、レプトンバックグラウンドの推定において、関係のないイベントの分布を推定して差し引き、精度を向上させることができた。また、ATLAS外の研究者の利用するデータとして、モデル依存のない、標準理論を超えるようなイベントに対する断面積の上限を与えた。95 %の信頼水準で、SRに含まれるようなイベントの断面積の上限は0.12 fbである。最終的に、荷電ウィーノの寿命を0.2ナノ秒と仮定したとき、直接生成チャンネル探索による上限である荷電ウィーノ460 GeVで、グルイーノ質量1650 GeV以下を棄却した。また、荷電ウィーノとグルイーノの質量差が100 GeVの領域において、荷電ウィーノ質量1050 GeV以下を棄却した。さらに、荷電ウィーノの寿命を1.0ナノ秒と仮定したとき、荷電ウィーノ580 GeVで、グルイーノ質量1750 GeV以下を棄却した。また、荷電ウィーノとグルイーノの質量差が100 GeVの領域において、荷電ウィーノ質量1200 GeV以下を棄却した。探索の感度を上げるため、複数の手法を検討している。一つは、Run1で行っていたSCTヒットを要求したトラックを利用した解析である。ピクセル4層のトラックのみを使った28年度の解析では、新粒子の寿命が数nsec以上の場合に感度が落ちてしまう。より長いトラックを用いた解析によって、そのような領域をカバーする。また、より短い、23ヒットのみのトラッキングを開発中である。寿命は指数関数的な分布であるため、要求するヒット数が少ないほどシグナル効率が上がる。一方で、背景事象も増えてしまうので、衝突点が飛跡上にあること、トラックが2本あること、検出器内でのエネルギー損失が大きいことを要求するなどして抑えることを検討している。グルイーノ対生成探索に関しては、トラックが2本あるイベントを用いることで、これらの和が横方向消失エネルギーと一致するはずであるから、それぞれのトラックの運動量を連立方程式にして求めることができる。これを利用して、グルイーノの質量再構成が可能である。消失トラックを用いない一般的な解析では、質量再構成は非常に困難であるので、有望な手法である。また、トラッキングにおいて衝突点の情報をフィッティングで考慮することも検討されている。ピクセル4層のトラックの場合は、これで運動量分解能を2倍程度にすることができる。また、スカラートップの対生成からの長寿命チャージーノ生成や、長寿命スカラータウの探索なども検討している。29年度が最終年度であるため、記入しない。
グリオーマ上皮間葉転換と治療抵抗性の機序解明- 薬剤耐性と幹細胞性維持への関与

上皮間葉転換(Epithelial mesenchymal transition;EMT)は、上皮細胞がより運動性の高い間葉系細胞にダイナミックに形質変化する現象で、癌細胞の浸潤や転移への関与が明らかとなっているものの、グリオーマにおいては、詳細な解析がなされていない。そこで、今回は、細胞環境を調節するEMT転写因子のグリオーマにおける関与を検討した。ヒトグリオーマ細胞株(A172, KG1C, T98G, U251, U87)とマウスグリオーマ細胞株(GL261)を用い、EMT転写因子ZEB1およびZEB2の発現を定量的PCR及びウエスタンブロット法により検討した。次に、T98G、U251、GL261細胞株を用いてZEB1 and/or ZEB2のsi RNAノックダウン細胞を作成し、transmigration assay (TMA)にて浸潤能をコントロールと比較した。U87siRNAによるZEB1/ZEB2のダブルノックダウン細胞を作成後、BALB/cAJcl miceの頭蓋内に細胞を移植して、生存期間をカプランマイヤー法でコントロール群と比較した。ZEB1とZEB2双方のmRNAと蛋白レベルがヒト及びマウスグリオーマのすべての細胞株で高発現していた。TMAでは、ZEB1かZEB2単独のノックダウンでは、1050 %程度の浸潤抑制能を示すのみであったが、両者のノックダウンにより最大約90%の相乗的な抑制効果が示された(P<0.01)。ヌードマウスにおける頭蓋内移植実験では、コントロール群に比べてZEB1/2ダブルノックダウン細胞群で、生存期間が長い傾向を認めたが、有意差を認めなかった(P=0.2 )。グリオーマにおける上皮間葉転換転写因子の発現は非常に高く、浸潤能との関連が解明された。今後、化学療法抵抗性についてさらなる知見が必要であるが、概ね予定通り研究が進行している。悪性グリオーマにおいて、ZEB1およびZEB2は強発現し、組織学的な悪性度との相関が見られた。両者の発現が相乗的に浸潤能に関与している可能性が示唆された。この転写因子阻害による生体内での抗腫瘍効果については、さらなる解析が必要である。平成29年度は、4種のヒト細胞株を用いて、VEGF抗体として臨床で頻用されているベバシズマブを使用して、浸潤能に与える影響を以下の実験で検討し、EMT関連転写因子の増減を検討した。1.Wound healing assay (創傷治癒試験)細胞は、A172,KG1C,T98G,U251を使用した。各細胞を10cm dishで培養し、セミコンフルエントになった時点で、200μチップで培養面の細胞をこすり取り、その後、以下の条件で、培養を継続する。経時的にカメラ撮影を行い、細胞を除去したスペースへ浸潤した細胞の距離を計測し定量化した。通常の培養液/+ベバシズマブ各濃度で8時間、16時間、24時間の各ポイントで観察し比較した。その結果、ベバシズマブは、2.5ー5.0μg/mlの濃度で細胞の浸潤能が促進された。2.Trans migration assay(細胞遊走能試験)ウェル底部がポアサイズ8.0μmのポリエステルメンブレンで仕切られた上層内に一定量の細胞をまき、メンブレンを透過して移動した細胞をカウントし、遊走能を比較しベバシズマブ依存性の細胞遊走能を各細胞で比較した。その結果、遊走能では、ベバシズマブ5.0μg/mlにて細胞の形態がより浸潤性となり浸潤細胞も多くなった。3.MTT assay各細胞の培養におけるベバシズマブの濃度依存性の細胞増殖の差についてベバシズマブを各濃度72時間、96時間培養後の細胞数をMTT assayにて比較した。この結果、ベバシズマブ依存性の細胞増殖能の変化はみられなかった。4.BEV依存性のEMTに関連した転写因子の変化EMT関連因子について定量的PCRにて比較した。現在、ベバシズマブと関連するEMT転写因子について、定量的PCRを行っており、標的転写因子について確証を得ている。

TMAでは、ZEB1かZEB2単独のノックダウンでは、1050 %程度の浸潤抑制能を示すのみであったが、両者のノックダウンにより最大約90%の相乗的な抑制効果が示された(P<0.01)。ヌードマウスにおける頭蓋内移植実験では、コントロール群に比べてZEB1/2ダブルノックダウン細胞群で、生存期間が長い傾向を認めたが、有意差を認めなかった(P=0.2 )。グリオーマにおける上皮間葉転換転写因子の発現は非常に高く、浸潤能との関連が解明された。今後、化学療法抵抗性についてさらなる知見が必要であるが、概ね予定通り研究が進行している。現在明らかにしつつあるグリオーマのEMT転写因子であるZEB1/2に加え膠芽腫の大規模アレイ解析のmesenchymal subtypeで高発現が指摘されているTwistの発現レベルを、ヒトグリオーマ細胞株で明らかにする。さらに、ゲノム編集法によりZEB1/2などをノックアウトした細胞株を作成し、細胞外マトリックス、薬剤感受性因子、幹細胞性維持への影響をマイクロアレイ解析により明らかにする。薬剤耐性及び幹細胞性維持に関与している既知の遺伝子群の変化と転写因子を制御するmicroRNA200 (miR200)を使用して転写阻害効果を解明する。薬剤感受性については、テモゾロミドやベバシズマブとEMT転写因子阻害の相乗効果について、in vivo/ in vitroの系を用いて明らかにする。悪性グリオーマにおいて、ZEB1およびZEB2は強発現し、組織学的な悪性度との相関が見られた。両者の発現が相乗的に浸潤能に関与している可能性が示唆された。この転写因子阻害による生体内での抗腫瘍効果については、さらなる解析が必要である。当該年度は、マウスの購入が予定より少なくなったこと、抗体の購入が少なかったことなどから、予算案との差が生じた。繰越額と平成30年度研究費については、マウスの移植実験を積極的に行い、新規抗体購入も予定しており、過不足なく予算を使用する予定である。マウスを用いた動物実験が遅れており、支出額が少なくなっていることに起因していると考えられた。ZEB1のノックダウンのみでは有意な腫瘍抑制効果がなかったため、今後は、化学療法や分子標的薬を投与して相乗的な抗腫瘍効果を検討する予定である。
新素材を用いた高機能制震ダンパーの開発

ブレース材および拘束材ともA50830-0よりなるアルミニウム製座屈拘束ブレースを6体製作し,繰り返し引張-圧縮載荷による性能実験を実施した.それと同時に,前年度開発したアルミニウム合金の精緻な構成則を用いた数値解析を実施し,実験結果の検証を行った.得られた主要な成果は以下のようである.1)鋼製BRBで用いた全体座屈防止条件式(安全係数=3.0)はアルミニウム製BRBにも適用できる.2)全体座屈が生じないBRBは目標性能(変形性能=2%,累積塑性変形=70%)に達する前に端部リブ溶接止端部の低サイクル疲労により破断した.これは,アルミニウム合金はひずみ硬化が大きく,繰り返し載荷により素材の引張強度近くに達してしまうことによる.3)ただし,BRBの地震時応答ひずみが2%以内で,レベル2地震1回程度に対して耐えうる性能は十分保持しているので,配置場所を選定することにより実構造物に使用可能と考えられる.本研究は,中央防災会議が指摘する「1日以内に緊急車両の通行機能を確保する橋梁の耐震化」あるいは,更に一歩進めて「1日以内に普通車両の通行機能をも確保する橋梁の耐震化」実現を目指す.従来の耐震補強法のように,主構造(例えば,橋脚,アーチリブ)の塑性変形によって地震のエネルギーを吸収させる構造では,主構造の損傷のため修復に長期間を要し,通行機能に重大な支障を来す場合がある.そこで,主構造は出来るだけ健全な状態に保ち,その代わり複数回の地震に耐えうる高度のエネルギー吸収・消散機能を持つ制震ダンパーに塑性変形(損傷)を集中させ,地震直後から通行機能を確保する橋梁の制震構造化に注目する.本研究は,その要となる制震ダンパーとして,座屈拘束ブレース(BRB)を取り上げ,新素材を活用することにより,従来よりも格段に高い性能を持つBRB(高機能BRBと称する)を開発し,研究目標達成の基礎を築く.本年度は,鋼材よりも軽量で,安全性の要求性能の大きい素材として,アルミニュームを取り上げた.アルミニュウムは,鋼材と違い,繰り返し荷重下での性質がほとんど研究されていないため,繰り返し引張りー圧縮載荷実験を行い,その結果を基に,鋼材に用いられている修正2曲面の考えを発展させて構成則の開発を行った.ブレース材および拘束材ともA50830-0よりなるアルミニウム製座屈拘束ブレースを6体製作し,繰り返し引張-圧縮載荷による性能実験を実施した.それと同時に,前年度開発したアルミニウム合金の精緻な構成則を用いた数値解析を実施し,実験結果の検証を行った.得られた主要な成果は以下のようである.1)鋼製BRBで用いた全体座屈防止条件式(安全係数=3.0)はアルミニウム製BRBにも適用できる.2)全体座屈が生じないBRBは目標性能(変形性能=2%,累積塑性変形=70%)に達する前に端部リブ溶接止端部の低サイクル疲労により破断した.これは,アルミニウム合金はひずみ硬化が大きく,繰り返し載荷により素材の引張強度近くに達してしまうことによる.3)ただし,BRBの地震時応答ひずみが2%以内で,レベル2地震1回程度に対して耐えうる性能は十分保持しているので,配置場所を選定することにより実構造物に使用可能と考えられる.
力学用総合教材と評価システム開発による教育効果の見える化

本研究では、主として機械系講義科目の材料力学を学ぶ上で効果的な教材開発を行っている。教材は記述ノート式教材と材料力学を学ぶ上で力学現象の理解度を高めるための簡単な実験用教材である。ここでは、記述ノート形式の演習用教材として、講義の際に教科書と併用する形で、穴埋めや記述、計算問題等を含めたプリント教材を作成した。この教材は、新しい概念の導入やそれに関わる実際の力学事象を内容に記載することで、理解を深めるための工夫をしている。また、実験用の教材としては、回転モーメントやトルクを理解するための教材、光弾性法による外荷重と内部に発生するひずみとの関係を理解するための教材、はりおよび軸の曲げやねじりと断面形状との関係を理解するための実験用教材を製作した。ここでは、曲げを受けるはりとねじりを受ける軸の断面形状を変化させることで、たわみやねじり角がどのように変化するかについて実験を通じて理解することで、教科書の理解を深めることを目的としている。特に、教科書で展開されている断面二次モーメントや断面二次極モーメントについて、数式とその意味について実験を通じて概念的に理解することが出来る。平行して、2学年分の材料力学の前期と後期の中間試験および期末試験の問題を分野毎に分類するとともに、学生の成績について分析を行い、学習単元と理解度に関わる調査を行った。この調査結果をデータベース化、理解度に関わるシステム構築を図っている。材料力学を学ぶ上で必要な教材作成を行った。具体的には、記述ノート形式用教材をプリント教材を作成した。ここでは、教科書の単元に合わせて、要点や注意事項、また関連する知識のための実例の紹介、また、計算問題を解く上でのヒントや具体的な計算の演習問題についてもプリント中にまとめた。合わせて、教科教育のための実験用教材についても製作している。回転モーメントやトルクの概念理解のためのトルクレンチを利用した見える化教材、はりの曲げやねじり変形理解のためのゴム製見える化教材、荷重と変形の関係を理解するための、光弾性実験教材等である。この実験用教材を通じて、教科書の理解が深まるため、体験型の教材は学生全般に好評である。上記を踏まえて、教材の作成が進行しているので、順次学生に教材を利用してもらい、教育効果について検討を行っている。筆記試験の結果についてもデータ分析し、結果の見える化のデータベースを作成中である。データベースの利用によって、単元別の得点分布や、個人の得意、不得意分野の抽出等が可能となる。このデータベースを利用して学習の到達状況の見える化を目指すが、この部分の開発が遅れているため、完成を目指す。昨年度までに作成した教材をバージョンアップ、より効果的な教育方法について検討を行う。プリント教材については、記述ノートを完成させて冊子化する。また、実験用教材については、実験内容の動画化教材を作成するとともに、教材数を増やすことで学生が実験を一度に体験できる人数を増やすことを目指す。ここでは、これらの作成した教材の有効性を検討するためのアンケート調査を行う。この教材に関わる教育効果については、日本機械学会年次大会「技術と社会」部門の工学教育分野で発表予定である。また、昨年度までの試験結果の分析結果を基に、学習単元や学習目標と達成状況を判定することの出来るマトリックス型評価システムの構築を図る。このアプローチにより、教科目における学習の到達状況を見える化することで、学習者が得意な分野、苦手な分野を明確化し、弱点強化につなげる。更に、教科指導者にとっては、教科目の学習状況と目標達成状況について数値化し、学習到達度の全体像の理解を目指す。これらの一連の研究を通じて、材料力学の教科教育のための見える化教材と評価システム構築を完成させて、両者の教育効果について検討、研究結果を公表する。高専や大学工学部の機械系科目において力学科目は重要な科目であるが、試験中心の科目達成評価が進んだ結果、数学化した力学教育になっている傾向があるため、学習者のモチベーションや工学的なセンスの向上が必ずしも図られていない。ここでは、材料力学の教育効果を具体化するための教材として、学習内容に連動した実験型教材を開発し、平行して演習力養成を図るための記述式演習ノート、予習・復習を前提としたeラーニング教材の開発を行う。本研究を通じた、座学科目への効果的な教材の組込みと演習力、応用力養成を考慮した新しい演習教育システムについて提案することの学術的意義は非常に大きい。現状の教育システムの長所、短所を顕在化するアプローチ手法は、他の科学教育の教育スタイルの模範としても、発展性が広い。合わせて、教材の利用と教材の履修および学習単元と教育目標達成状況の確認できる学習評価システムの構築とを連動させることで、平行して学習者が自分自身で科目の達成状況を理解する。具体的には、荷重や応力状態を視覚化する実験用教材の開発と実社会で経験している現象を取り入れた演習用テキストの制作を行う。ここでは、光弾性を利用した応力概念理解、ひずみゲージや変位計を利用した応力、ひずみ評価を用いて、「現象の見える化」とビデオ教材化を通じて学習者にとって応力やひずみなどの概念を分かりやすく説明できるようにする。演習用のテキストは、実験教材を有効に活用した記述ノート形式演習用教材を採用する。現在、教材開発と演習用ノート作成を継続して行っている。実験用教材として、光弾性樹脂を利用して荷重負荷による材料の変形や応力状態をイメージするための、実験系を揃えた。ここでは、圧縮、曲げを中心に光弾性縞からひずみ概念の理解を深めることが出来る。

更に、おもりによる静荷重負荷によって発生する応力を三点曲げ試験、片持ちはり試験を通じて、ひずみゲージを平行して利用することで、教科書における応力計算やひずみの計算と比較検討をしながら、実験を行うことが出来る。演習用のノートは、学習者が教科書に同時進行する形で、穴埋めや独自の演習問題を組み込むことで、講義と平行しながら書き込みをしながら進めることが出来る。これに対してeラーニング教材開発が遅れている。eラーニング教材は予習・復習の自学教材を前提に、上記実験を動画として組み込むことや応力や変形の概念を具体化することで、工学的センスを養うことを目的としているが、教材のための独自の図の作成が遅れ全体の進行に影響を及ぼしている。本研究では、主として機械系講義科目の材料力学を学ぶ上で効果的な教材開発を行っている。教材は記述ノート式教材と材料力学を学ぶ上で力学現象の理解度を高めるための簡単な実験用教材である。ここでは、記述ノート形式の演習用教材として、講義の際に教科書と併用する形で、穴埋めや記述、計算問題等を含めたプリント教材を作成した。この教材は、新しい概念の導入やそれに関わる実際の力学事象を内容に記載することで、理解を深めるための工夫をしている。また、実験用の教材としては、回転モーメントやトルクを理解するための教材、光弾性法による外荷重と内部に発生するひずみとの関係を理解するための教材、はりおよび軸の曲げやねじりと断面形状との関係を理解するための実験用教材を製作した。ここでは、曲げを受けるはりとねじりを受ける軸の断面形状を変化させることで、たわみやねじり角がどのように変化するかについて実験を通じて理解することで、教科書の理解を深めることを目的としている。特に、教科書で展開されている断面二次モーメントや断面二次極モーメントについて、数式とその意味について実験を通じて概念的に理解することが出来る。平行して、2学年分の材料力学の前期と後期の中間試験および期末試験の問題を分野毎に分類するとともに、学生の成績について分析を行い、学習単元と理解度に関わる調査を行った。この調査結果をデータベース化、理解度に関わるシステム構築を図っている。材料力学を学ぶ上で必要な教材作成を行った。具体的には、記述ノート形式用教材をプリント教材を作成した。ここでは、教科書の単元に合わせて、要点や注意事項、また関連する知識のための実例の紹介、また、計算問題を解く上でのヒントや具体的な計算の演習問題についてもプリント中にまとめた。合わせて、教科教育のための実験用教材についても製作している。回転モーメントやトルクの概念理解のためのトルクレンチを利用した見える化教材、はりの曲げやねじり変形理解のためのゴム製見える化教材、荷重と変形の関係を理解するための、光弾性実験教材等である。この実験用教材を通じて、教科書の理解が深まるため、体験型の教材は学生全般に好評である。上記を踏まえて、教材の作成が進行しているので、順次学生に教材を利用してもらい、教育効果について検討を行っている。筆記試験の結果についてもデータ分析し、結果の見える化のデータベースを作成中である。
トレーサーガス試験による高気密住宅の換気性状診断システムに関する研究

本研究は,最近の高気密住宅における換気・通風性状の把握を目的に,1)トレーサーガス実験による各室の換気性状の評価法,2)通風性状の評価法,及び3)設置された換気システムに及ぼす気密性能や外界条件の影響の解明を目的としたものである。まず,第1の目的に対して,実大モデル住宅における基礎実験を実施し,トレーサーガスの放出法をパルス法とし,放出間隔を30分程度に設定すると精度の高い各室定常濃度の推定及び各室間換気量の評価が可能なことを明らかにした。この結果を受けて,超高層集合住宅の一住戸を対象に開発手法を適用し,数種類の汚染質発生モードに対応した各室定常濃度分布の推定,空間換気量の評価を行い,このような評価が現場にて迅速に可能であることを確認した。第2の目的である窓開放時の通風性状の評価に当たっては,中層集合住宅における実測を行い,トレーサーガスを開口部にて放出した場合,風下側の室内濃度及び風下側開口部における濃度は概ね均一になることを見出したが,室濃度の時間変化は各室一様混合とした場合の微分方程式の解との対応が十分でなく,トレーサーガスの放出法や,室内空気の攪拌などについて一層の検討が必要であることが分かった。この点について一部風洞模型実験と現場における圧力測定結果を併用する試みを一部開始した。最後の換気システムと外界条件,気密性能との関連については,首都圏の超高層集合住宅を対象として多数の実測調査を実施し,超高層住宅のドア部分の気密性状が建物によって大きく異なり,これが建物全体の気密性能そのものに重大な影響を与えること,またドアの隙間相当面積が換気設備による室内各部の換気性状に重大な影響を与え得ることが判明した。この結果に基づき、センターコア型の住宅に関し,風洞実験結果,気象データ,気密性能に関する調査資料を統合して検討する手法を開発した。本年度は、高気密住宅・密閉時における各室任意汚染質発生に対応した定常濃度分布を迅速に評価するための測定法確立を目的として、まず建築研究所シリンダーハウスを用いたトレーサーガス試験に関する基礎実験を実施した。実験では、ステップダウン実験のほか、パルス実験を試み、後者においては放出間隔を可変とした。また、一部のケースでは想定した汚染質発生を実際に再現した定常放出実験を実施し、比較データを得た。その結果、トレーサーガス放出をパルス実験とし、放出間隔を30分程度とすれば極めて精度の高い定常濃度分布の予測・評価が可能となるとの知見を得た。また、併せて各室相互換気量の評価を試みたが、従来行っていたステップダウン実験よりも精度の高い評価が可能となることが分かった。これらにより、密閉時の換気性能評価法は確立されたと判断し、超高層集合住宅1軒を対象に本手法を適用し、4種類の汚染質放出モードに対応した定常濃度分布及び、各室相互換気量を評価し、実験室実験と同様、30分×室数程度の時間で評価可能であることを確認した。次に、通風の利用を考慮した窓開放時の換気性能評価法開発を目的とし、中層集合住宅にてトレーサーガス実験を行った。今回はトレーサーガス放出条件に対応した室内濃度分布の評価を試みたが、風下側開口部においては、濃度分布は概ね一様になること、風上側開口部においてトレーサーガス放出を行うと、風下室では概ね室内濃度が一様になる等の知見を得たが、室濃度の時間変化は、各室一様拡散を想定した連立常微分方程式では十分記述できないことが判明し、今後更にトレーサーガスの放出法や室空気の攪拌について検討が必要なことが分かった。

本年度は研究最終年度に当たり,1)両構想集合住宅における気密性能の実測調査,2)超高層集合住宅に換気システムを設置する際の設計段階での検討手法の開発,3)通風時の換気量把握のための屋外模型実験,を実施した。第1のテーマについては,首都圏の超高層集合住宅を対象として多数の実測調査を実施した。その結果,超高層住宅のドア部分の気密性状が建物によって大きく異なり,これが建物全体の気密性能そのものに重大な影響を与えること,またドアの隙間相当面積が換気設備による室内各部の換気性状に重大な影響を与え得ることが判明し,今後も継続して調査が必要であることが分かった。第2のテーマについては,センターコア型の住宅に関し,別途実施した風洞実験結果,気象データ,気密性能に関する調査資料を統合して検討する手法を開発した。今秋開発した手法により建物が建設される地域により,どの程度の頻度で換気設備による正常な室内換気が可能となるか,どの部位の気密性能の変更が建物全体の換気バランスに影響があるか,などの検討が可能となった。現在は更にセンターボイド条件への拡張を考慮している。第3のテーマについては,風洞実験との関連性評価の段階にとどまっており,今後風圧力,トレーサーガス実験,室内風速測定などを同時に実施するなど,実験方法の改善が必要であることが分かった。