hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
難治性腹膜播種の完全除去を目指す大気圧プラズマを応用した革新的腹腔内治療の開発

さらに、乳酸リンゲル液の主成分である乳酸ナトリウムが本プラズマ活性溶液の効果に重要であることを同定した。しかし、プラズマから生成されるどのような活性種が癌細胞の死滅やマウス腹腔内における腹膜播種を抑制するかについては十分に解明できていない。その作用機序の解明のためには、高い再現性を有した超精密高密度プラズマ装置の最適化を図り、プラズマ活性溶液の規格化が必須であると考えた。本活性溶液製造装置の試作1号機において生成されるプラズマ活性リンゲル液は、供給される反応性ガスの種類や混合比の違いにより抗腫瘍効果が異なることがわかった。その要因として生成される活性酸素・窒素種の種類や濃度が異なることを見出した。卵巣癌細胞に対し強力な抗腫瘍効果を示す条件で作成したプラズマ活性リンゲル液は、マウス卵巣癌腹膜播種モデルに対しても生存期間を有意に延長した。すなわち、反応ガスの組成や混合比をコントロールすることによって、目的とする治療効果が得られるプラズマ活性溶液の製造が可能になることが示唆された。さらに、より実用化を目指した装置として試作2号機を開発した。本機はリンゲル液を一定の流速で流しながらプラズマ活性溶液の製造が可能である。治療に必要な量のプラズマ活性溶液を作成するのに十分な能力を搭載するために、プラズマ本体の規格を変更した。このような改良を加えた2号機においても1号機同様に、生成される活性酸素・窒素種等の基本データの収集を行った。その結果、さらに強力な抗腫瘍効果を示す溶液の作成が可能となった。本研究においてプラズマ活性リンゲル液が高い抗腫瘍効果を示すことを見出し、プラズマ活性培養液を用いた培養細胞や動物実験の成果から臨床応用に向けて一歩前進した。その一方で、プラズマ活性溶液製造装置の試作1号機において、反応性ガスの種類や混合比の違いにより、活性酸素・窒素種のプロファイルが異なるプラズマ活性溶液が生成されていることが明らかとなった。間接プラズマがもたらすがん細胞に対する抗腫瘍効果のメカニズムの解明という本研究の目的を達成するためには、高い再現性を有したプラズマ装置の開発とプラズマ活性溶液の規格化が必要である。何よりもまずプラズマ装置の最適化が必須と考え、研究計画の若干の変更はやむを得ないと判断し、プラズマ活性溶液製造装置試作2号機の開発を優先した。必要量のプラズマ活性溶液の製造を可能とするため、プラズマ本体の規格を変更し基本データの収集を行った。それによりさらに強力な抗腫瘍効果を示す溶液の作成が可能とはなったが、2号機の開発とプラズマ装置の最適化に時間を要した。そのため、間接プラズマ治療のがん細胞に対する網羅的解析による包括的分子メカニズム評価と腹膜微小環境における間接プラズマの免疫逃避への関与の評価に関して、進捗状況としてはやや遅れている。
R/C骨組の塑性ヒンジ発生領域の制御とその効果に関する研究

梁降伏型のR/C骨組は,繰返し水平力の作用下で柱梁接合部内の梁主筋の定着弛緩による復元力特性の劣化を生じ易いが,これを阻止し骨組の靭性を確保するために,梁主筋を付加して梁の塑性ヒンジ発生位置を柱面から隔離する場合の諸条件,梁の塑性ヒンジ域ならびに柱梁接合部パネルの横補強の効果,および高強度太径鉄筋使用時の梁主筋の柱梁接合部内定着性状を実験により検討し,大要次の知見を得た.1.梁主筋に90°フック付の添筋を付加して梁の塑性ヒンジ発生位置を所期の通りに移動させて接合部内での定着弛緩を阻止することは可能であるが,ヒンジ発生位置を柱面から離し過ぎるとヒンジに大きな塑性回転能が必要となり,ヒンジ域でのずれ剪断変形が顕著となる.2.梁上端筋と下端筋への添筋に異なる長さを興えて,正負の曲げに対する塑性ヒンジ発生域を重複させないようにするとヒンジ域のずれ剪断変形を避けることができ,骨組に大きな靭性とエネルギ吸収能をもたらす.3.柱成と梁主筋径の比が23の柱梁接合部を対象として梁の塑性ヒンジ域の横補強の高低と接合部パネルの横補強の高中低の組合せにより梁主筋定着弛緩防止の効果を検討した結果,梁のヒンジ域高補強は効果が少なく,接合部パネルの高補強が効果的であることを確かめた.パネルの補強には横補強と合わせて柱中間筋の存在が有効である.4.高強度太径鉄筋(SD50, D57)の柱梁接合部(_Cσ_B=350Kg/cm^2)への通し配筋は,主筋径との比23程度の定着長では抜け出しが大きく,約1.5倍の定着長が必要である.梁主筋折曲げ定着は,水平定着長を鉄筋径の17倍とし,折曲げ背後に柱主筋まで開角45°の応力伝達域を形成するコンクリート厚を与えれば靭性に富む定着ができる.定着板による定着長削減は,パネル高補強との組合せで可能である.梁降伏型のR/C骨組は,繰返し水平力の作用下で柱梁接合部内の梁主筋の定着弛緩による復元力特性の劣化を生じ易いが,これを阻止し骨組の靭性を確保するために,梁主筋を付加して梁の塑性ヒンジ発生位置を柱面から隔離する場合の諸条件,梁の塑性ヒンジ域ならびに柱梁接合部パネルの横補強の効果,および高強度太径鉄筋使用時の梁主筋の柱梁接合部内定着性状を実験により検討し,大要次の知見を得た.1.梁主筋に90°フック付の添筋を付加して梁の塑性ヒンジ発生位置を所期の通りに移動させて接合部内での定着弛緩を阻止することは可能であるが,ヒンジ発生位置を柱面から離し過ぎるとヒンジに大きな塑性回転能が必要となり,ヒンジ域でのずれ剪断変形が顕著となる.2.梁上端筋と下端筋への添筋に異なる長さを興えて,正負の曲げに対する塑性ヒンジ発生域を重複させないようにするとヒンジ域のずれ剪断変形を避けることができ,骨組に大きな靭性とエネルギ吸収能をもたらす.3.柱成と梁主筋径の比が23の柱梁接合部を対象として梁の塑性ヒンジ域の横補強の高低と接合部パネルの横補強の高中低の組合せにより梁主筋定着弛緩防止の効果を検討した結果,梁のヒンジ域高補強は効果が少なく,接合部パネルの高補強が効果的であることを確かめた.パネルの補強には横補強と合わせて柱中間筋の存在が有効である.4.高強度太径鉄筋(SD50, D57)の柱梁接合部(_Cσ_B=350Kg/cm^2)への通し配筋は,主筋径との比23程度の定着長では抜け出しが大きく,約1.5倍の定着長が必要である.梁主筋折曲げ定着は,水平定着長を鉄筋径の17倍とし,折曲げ背後に柱主筋まで開角45°の応力伝達域を形成するコンクリート厚を与えれば靭性に富む定着ができる.定着板による定着長削減は,パネル高補強との組合せで可能である.梁降状型のR/C骨組では、柱梁接合部からの梁通し筋の滑り出しによって骨組全体の復元力特性の劣化を生じ易いので、これを抑制,改善し、接合部周辺の設計條件を緩和する上で有効な方法を明らかにすることが本研究の目的である。本年度は、接合部パネルの横補強筋,柱側面の中間主筋,梁接合端部降伏域の横補強筋の梁主筋滑り出しに対する抑制効果に関する実験的検討を行った。試験体は昨年度の実験と対比させて、実大の大凡1/2の寸法の十字型柱梁接合模型(柱成と梁成の比:0.86,柱成と梁主筋径の比:23)とし、接合部パネルの高補強(NZ Code),中補強(ACI Code),低補強(わが国慣行)と梁降伏域の高補強,低補強の組合せの他に、梁通し筋の付着を切ったものである。柱に定軸力を導入し、柱,梁に正負逆対稱曲げ剪断加力を繰返し与えて各種の計測を行った。主な結果は次の通りである。

1.接合部梁通し筋の付着を切った場合には、接合部パネルに亀裂を生ぜず、梁主筋の降伏後大変形に至るまで降伏耐力を概ね保持するが、各サイクルのループは完全に逆S字型となりエネルギ吸収能は非常に低い。2.接合部パネルの高補強は、梁通し筋の接合部内における付着性能の劣化を抑制し、ループ特性を向上させて優れたエネルギ吸収能を与える。3.梁接合端部の梁成1.4倍の範囲での横筋の高補強は、梁降伏域の拡大を抑制し、また梁の柱との接合面での剪断ずれを減少させるが、梁主筋の接合部からの滑り出しに対する効果はなく、ループ特性は改善されない。4.中程度以上の接合部パネルの横補強と梁降伏域の高補強を併用すると、梁の接合端部における剛体回転を抑制する効果がある。5.柱側面の中間主筋は、接合部パネルに亀裂を生じた後、パネル内で引張応力を負担するが、その値はパネルの横補強が少ないほど大きい傾向がある。
小脳のパターン形成・機能回路発達における形態形成関連遺伝子群の役割

(1)マウスZiclの神経発生における役割。Ziclは小脳において最もmRNA含量が高く、Ziclに変異を持つマウスでは小脳の低形成、小葉パターンの異常が観察される。今年度はこのマウスの行動学的解析、小脳以外の神経系の異常の検討を行った。C57BL系統に5回戻し交配した生後15週の変異Ziclヘテロマウスを用いて、自発性運動、歩行試験、高架式従事迷路、懸垂試験、牽引試験、回転棒試験、強制水泳試験、プレパルス阻害試験などの運動機能に関する試験を行った。その結果、懸垂試験にて最も顕著な成績低下が認められ、強制水泳の延長、自発運動性の低下、静止回転棒試験の成績低下が認められた。また、、生後15週へテロマウス、生後0日、ホモ及びヘテロマウス、胎児齢15日目のホモマウスについて、形態定量的解析を含む形態学的な解析を行った。その結果、生後15週齢においても、すでに3週齢で観察したのと同様なホモマウス、ヘテロマウスにおける小脳の低形成が認められた。更に、生後のホモマウスでは橋核、下オリーブ核などの後脳背側の神経組織由来の神経細胞数、脊髄の背側の感覚性の介在神経細胞数に有意な減少が認められことを見いだした。これらの部位は、筋緊張度の制御に関わる、脊髄からの知覚の伝搬経路、小脳の入出力、小脳そのものを含んでおり、行動学的異常と対応していた。(2)Zic2の神経系先天奇形への関与。最近、ヒトZIC2の変異が全前脳症という先天奇形を引き起こすことが、報告された(Brown etal.,1998)。我々の作製したZic2ノックアウトマウスも関連した症状を示しており、この疾患のモデルマウスとなる可能性がある。
良質な医療電磁環境の確立に向けた医療機器・通信機器等の電磁両立性評価に関する研究

本研究では無線通信機器や照明器具、高周波設備から発生する電磁雑音による、医療機器や映像システムへの影響を評価するため、電磁雑音の実測、干渉実験および理論的検討を実施する。また、これらの機器の電磁両立性を確保するための対策案を提示する。さらに無線通信や情報機器の安全な導入手法を発信し、患者と医療従事者、医療機器および情報通信機器等の何れに対しても、安心・安全な医療電磁環境を構築することを目標とする。
高圧熱水を用いた食品循環資源素材のケミカルリサイクルに関する研究

近年、バイオマスや環境汚染物質の分解に高圧熱水を用いる研究がなされている。本研究では、食品廃棄物やバイオマス由来の食品循環資源素材から、高圧熱水によって、バイオケミカルリサイクルに適した部分分解物を得る技術を確立することを目的とし、食品循環資源モデルとして可溶性デンプンを選び、高圧熱水による部分分解反応について反応速度論的に解析した。カラムオーブン(160210°C)内に設置したステンレスパイプに、HPLCポンプを用いて、0.1%(w/v)の可溶性デンプン溶液を連続的に供給した。管内圧力は背圧調節弁を用いて2545MPaに維持した。流出液中の還元糖(還元末端基)濃度をソモギー・ネルソン法により求め、還元末端基濃度の定常状態での部分分解反応における種々のパラメータを算出した。160190°Cでの条件で可溶性デンプンの高圧熱水処理を行った結果、滞留時間の増加とともに、還元末端基濃度が増加する傾向が認められた。しかし、200°C以上の高圧熱水処理では、滞留時間の増加とともに、還元末端基濃度が極大を示したのち減少していく傾向を示した。これらの結果から190°C以下では主にデンプンの加水分解反応が進行し、200°C以上では還元末端基濃度を増加させる加水分解反応と同時に、減少させる糖骨格分解反応も併発していることが示唆された。部分分解反応のみかけの反応初速度は、顕著な温度依存性を示し、イオン積の挙動と対応しているように思われた。また、反応速度定数の温度依存性がアレニウスプロットにより良好に記述され、活性化エネルギーは105170kJ/molの値を示した。これらの値は亜臨界水による二糖の加水分解における活性化エネルギーの報告値80170kJ/molとほぼ等しいことから、二糖の加水分解と本質的には同じ反応機構であることが考えられた。活性化体積については、160°Cおよび170°Cでの値と180°C以上での値とに大きな差が認められ、180°C以上では部分分解の反応機構が異なることが示唆された。
電気生理学的および光学的手法を用いた内向き整流カリウムチャネルの分子機構の解明

内向き整流カリウムチャネル(Kir)の生理機能である細胞内から細胞外へのK^+輸送を制御する分子機構について研究を行った.Kir2を介するK^+輸送の際に細胞内ポリアミンによる孔ブロックが低親和性であるのは、ポリアミンが細胞膜領域に侵入できない様な孔の構造変化が生じ、細胞質領域でブロックが起きるからであることが分かった.細胞内pH酸性化よるKir2のK^+輸送抑制には未知の細胞内粒子が関与するという新知見を得た. G蛋白質で制御されるKir3とされないKir2がヘテロチャネルを形成し得ることを明らかにした.内向き整流カリウムチャネル(Kir)の生理機能である細胞内から細胞外へのK^+輸送を制御する分子機構について研究を行った.Kir2を介するK^+輸送の際に細胞内ポリアミンによる孔ブロックが低親和性であるのは、ポリアミンが細胞膜領域に侵入できない様な孔の構造変化が生じ、細胞質領域でブロックが起きるからであることが分かった.細胞内pH酸性化よるKir2のK^+輸送抑制には未知の細胞内粒子が関与するという新知見を得た. G蛋白質で制御されるKir3とされないKir2がヘテロチャネルを形成し得ることを明らかにした.(1)Kir2.1内向き整流カリウムチャネル機能の分子メカニズムを調べるために、Kir2.1チャネル孔内面に位置するアミノ酸残基に点変異を加えた変異体チャネルの機能を電気生理学的手法(パッチクランプ法)によって調べ、野生型チャネルの機能と比較する実験を行った。その結果、有機陽イオンであるポリアミンによるチャネルブロックには、高親和性ブロックと低親和性のブロックが認められるが、高親和性ブロックの際にはポリアミンの結合部位として細胞膜領域のチャネル孔内面に存在するアスパルギン酸残基(D172)の有する陰電荷が重要な働きを担い、細胞質内に突出したチャネル領域の孔内面に位置するグルタミン酸残の有する陰電荷(E224とE299)はブロックとアンブロックの反応速度を著しく促進する役割を持つことがわかった。一方、低親和性ブロックの際には細胞質内領域のグルタミン酸残の有する陰電荷(E224とE299)がポリアミンの結合部位を形成していると考えられる事が分った。また、チャネル細胞質側溶液のpH低下(プロトンの増加)によって誘発される極めて遅い時間依存性のゲーティング機構の分子メカニズムには、細胞質溶液に含まれる何らかのイオンによるブロックのメカニズムは関わっていないという実験結果を得た。さらに、我々が低親和性ブロックにおけるポリアミン結合部位であると考えている細胞質内領域の陰電荷はこれに関与していないが、高親和性ブロックの際のポリアミン結合部位であると考えていうる細胞膜領域の陰電荷が深く関わっている事を示唆する結果を得た。(2)蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)を用いた内向き整流カリウムチャネル分子の機能と動的構造変化の関係については、実験機器のセットアップを行い、予備実験を開始した。(1)Kir2.1チャネルの細胞内pH依存性の電位依存性ゲーティング機構について酸性の細胞内pH下で活性化されるKir2.1内向き整流カリウムチャネルのゲーティング機構のメカニズムについて詳細に検討を行った。その結果、このpH依存性のゲーティングには、生理的条件下でKir2ファミリーに属するチャネルを電位依存性にブロックする細胞内のスペルミン(ポリアミン)やマグネシウムイオンは関与しておらず、また実験に用いた人工の細胞内側液中に存在する荷電性粒子も関与しておらず、未知なる内因性の荷電性粒子による電位依存性ブロックが関与することが示唆された。細胞内pHが低下する様々な病態において、このチャネルを制御する分子メカニズムが変化する可能性が示唆された。(2)蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)を用いた内向き整流カリウムチャネル分子の機能と動的構造変化の関係の探索Kir2ファミリーに属する種々の内向き整流カリウムチャネルサブユニットに分子生物学的手法によって蛍光色素(CFPまたはYFP)を結合させたタンパクを、HEK細胞等の哺乳動物培養細胞に発現させ、FRETを行うための予備実験として共焦点レーザー顕微鏡によってそれらの細胞内局在を検討した。その結果、新たな知見として、Kir2.3サプユニットとKir2.1サブユニットやKir2.2サブユニットはその局在カミ必ずしも一致しないことが明らかになった。
光誘起励起子移動を経由して高効率的に生成する高スピン共役電子系の創出

本研究は、光励起された増感剤からのエネルギー移動あるいは電子移動過程を用いてスピン前駆物質を分解することによって、新規反応中間体の発生の可能性を探るとともに、高スピン有機分子の発生過程を光化学的に眺め直してその機構を明らかにし、光化学的に効率よく生成する高スピン共役電子系を設計することを目的としている。本年度は、次の二点について研究を進め、それぞれ以下のような進展があった。(1)芳香族炭化水素を増感剤とするジアゾ化合物の光分解反応・・ペリレンを増感剤として(p-ニトロフェニル)ジアゾ酢酸メチルを光分解すると、励起増感剤からジアゾ化合物への一重項エネルギー移動過程を経由してジアゾ化合物の分解が進行し、カルベンに由来する生成物が得られた。この増感光反応をアミンの存在下で行なうと、添加するアミンの酸化電位、あるいは系内で発生するアミンラジカルカチオンの求電子性やプロトン供与性の違いによって生成物分布が著しく変化することが判明した。特に、トリエチルアミンを添加した系では、ジアゾ化合物のラジカルアニオンの特異的な生成物であるアジンが主生成物として得られた。(2)増感部位を持つ基底五重項ジカルベン前駆物質の合成・・光吸収部位としてピレンを分子内に持つジカルベン前駆物質の合成を行なった。分子軌道理論を用いてこのビス(ジアゾ)化合物の電子状態を検討したところ、最高被占および最低空軌道ともピレンにほとんど局在しており、分子内エネルギー移動によって複数のジアゾ基を分解することが可能かどうかを検討するためのよいモデル化合物になることが判明した。
貧困低所得高齢者の実態と支援の研究 －最低生活費・貧困率算定と4都県事例調査－

1990年代以降、貧困低所得者の増加や所得格差の拡大が社会問題となる中、見えにくい貧困の実態を正確に把握するための最低生活費と貧困率の適切な算定方法の確立が求められている。最低生活費と貧困率は貧困対策の重要指標となり、生活保護法や生活困窮者自立支援法の運用、他の貧困対策の政策形成過程にも影響を与える。そこで本研究では、総務省『全国消費実態調査』等の匿名データを使用し、貧困率の高い高齢者を対象にして、独自の実態生活費方式により最低生活費と貧困率を算定し、貧困低所得高齢者の生活実態や分布を明らかにする。その上で、少子高齢化や人口減少が進む先端的地域を事例として、地域特性を考慮した生活実態を把握し支援のあり方を探究する。この検討により、貧困低所得高齢者に対するナショナル・ミニマム保障水準を決定する根拠、貧困対策の範囲や程度、社会保障制度設計の際の配慮点が明らかにしようとしているものである。昨年度は、独立行政法人統計センターに全国消費実態調査の匿名データ利用を申請し、貧困低所得者に焦点化して、先行研究や全国消費実態調査集計データを参照しながら、世帯類型、雇用状況、住居形態、家計収支、資産保有に着目しながら、最低生活費を消費支出の各費目に着目し詳細に検討しているところである。さらに、事例調査および行政資料・歴史資料収集を行い、横浜・寿町、岩手県、栃木県を訪問し、地域性や地域住民の状況について把握と情報整理、支援のあり方の探求を行っている。独立行政法人統計センターに全国消費実態調査の匿名データ利用を申請し、低所得者に焦点化して、最低生活費を消費支出の各費目を詳細に検討しているところである。また、事例調査および行政資料・歴史資料収集に関して、横浜・寿町、岩手県、栃木県を訪問し、地域性や地域住民の状況について把握と情報整理、調査票の設計を行っている。また、先行研究や関係資料を分析しているところである。本年度は、更に先行研究や関係資料の収集と分析を進めつつ、最低生活費研究、貧困率算定に関して、世帯類型、雇用状況、住居形態、家計収支、資産保有に着目しながら、最低生活費を消費支出の各費目に着目し詳細に検討する。その際、経年の変化や構造的要因にも着目して分析を行う。事例調査および行政資料・歴史資料収集に関して、横浜・寿町、東京・山谷、岩手県、栃木県を訪問し、地域性や地域住民の状況について把握と情報整理、調査票の設計を行っていく。2018年度遠方の調査の一部を見合わせたため、他の調査に重点をおいたが、そのため予定していた旅費・謝金が一部支出できなかった。2019年度に調整し調査を遂行する。
シリコン微細加工技術を用いたレセプターイオンチャンネルアレイの開発

本研究では,半導体の微細加工によって作成したナノスケールの孔やナノテクノロジーにより作成したナノ構造体を用いて脂質二分子膜の安定化を行った.モデルチャネルを包埋した二分子膜において機械的強度を評価し,多数回にわたる溶液交換にも耐えるという結果を得た.また,膜形成の再現性の向上を日指し,シリコン基板上にアガロース支持二分子膜が形成していく過程を,多重内部反射型赤外分光法を用いて観察することに成功した。平面脂質二分子膜にレセプターイオンチャンネル蛋白質を包埋したイオンチャンネルセンサーは,レセプターチャンネルのもつ高感度なリガンド認識能や高い選択性を活用した,高感度かつ高選択性を有する優れたセンサーである.しかし,レセプターチャンネルがその機能を発現できる唯一のマトリクスである脂質二分子膜は,振動や溶液交換などですぐに破れてしまう物理的脆弱さがあり,チャンネルセンサーの一般化への障害となってきた.本研究では,半導体の微細加工によって作成したナノスケールの孔やナノテクノロジーにより作成したナノ構造体を用いて,脂質二分子膜の安定化を行うことを目的としている.平成19年度は,窒化膜付シリコン基板を用いて,異方性エッチングとウェットエッチングによって脂質二分子膜作成用の孔を作成し,その孔の中に脂質二分子膜を形成することに成功した.また,ポーラスナノ構造体を支持体として用いることによる,脂質二分子膜の安定化にも着手している.また,安定化脂質二分子膜作成の基礎知見を得るために,表面赤外分光を用いた分光学的検討も行なった.本研究室のもつ多重内部反射型赤外分光法(MIR-IRAS)を用いて,シリコン基板上にアガロース支持二分子膜が形成していく過程を観察し,脂質溶液から自発的に脂質二分子膜が形成していく過程を,標識を用いることなくその場観察することに成功した(投稿準備中).その他,シリコン基板表面上における種々の生体分子反応(DNAのハイブリダイゼーション,抗原抗体反応,細胞死)をMIR-IRASを用いて非標識でその場観察することに成功した.本研究では,半導体の微細加工によって作成したナノスケールの微細孔や,ナノテクノロジーにより作製したナノ構造体を用いて,脂質二分子膜センサーの安定化を行い,さらに,生体より抽出したレセプターチャネルタンパク質を包埋することにより,イオンチャネルセンサーおよびイオンチャネルアレイを構築することを目的としている。平成20年度は,半導体基板上に堆積した窒化ケイ素ナノ薄膜中に微細孔をリソグラフィ技術によって作製し,その微細孔の中で脂質二分子膜を形成することにより,二分子膜センサーの安定化を試みた.作製した微細孔の中で二分子膜を単分子膜貼り合せ法によって形成した結果,二分子膜に高い機械的強度を付与することに成功した.モデルチャネルのグラミシジンを包埋した二分子膜において機械的強度を評価し,多数回にわたる溶液交換にも耐えるという結果を得た(論文投稿中).現在,構築した脂質二分子膜系に,ラット大脳より抽出した神経伝達物質受容体チャネルを包埋して,神経伝達物質を投与した際のチャネル電流を記録し,神経伝達物質センサーをしての機能について評価している。また,脂質二分子膜形成の再現性の向上を目指し,脂質二分子膜の形成過程を半導体表面赤外分光法によって追跡し,その結果,膜形成に伴って脂質分子に由来する吸収ピークが増大すること,またそれと同時に,脂質の溶媒であるn-デカンに由来する吸収ピークが減少していくことを観測した(論文投稿中).その他,シリコン基板上における生体分子反応や細胞の動的応答過程を,表面赤外分光法を用いて非標識その場観察するこをに成功した。
肝癌遺伝子治療法をめざした特異的かつ強力な二重感染アデノウイルスベクター系の開発

本研究により以下の成果が得られた。1)肝癌特異的発現を行うα-フェト蛋白遺伝子(AFP)プロモーターから目的遺伝子産物をアデノウイスルベクターを用いて特異的に発現させる際に、その強度を約50倍増強する方法(「二重感染法」)を確立した。2)播種性肝癌の動物モデルとしてヌードマウスの肝臓にヒト肝癌細胞を播種的に腫瘍化させることに成功した。そしてこのマウスモデルに上記組換えウイルスを静脈内投与することにより、マーカー遺伝子を肝癌細胞にだけ発現させることに成功した。3)マーカー遺伝子の代わりに肝癌治療用遺伝子であるTK遺伝子を組み込んだアデノウイルスベクターを作製した。培養細胞系では、このウイルスベクターでの二重発現法で肝癌細胞を従来より約1/5のウイルス量で選択的に癌細胞を殺滅することができた。4)この二重発現法を上記の動物実験に用いた結果、腫瘍の増殖を阻止する傾向が一部に認められたがこの腫瘍を用いる限り治療効果に有意差を示すことはできなかった。5)本法は肝癌以外の多くの癌に対し応用可能であり、胃癌、甲状腺癌をはじめとして検討が行われている。ベクターを更に改良することにより、本法が特異的癌治療法として有望な手法となる可能性がある。遺伝子治療において発現を厳密に制御する方法を確立し、その機能を持ったベクターを構築することは、有効かつ安全な遺伝子治療法の確立のために重要と考えられる。本研究では、組換え酵素Creを用いて強力なプロモーターからの発現を厳密なOFF状態からONの状態へスイッチする技術をさらに応用し、その発現を特異的プロモーターの支配下に制御するというベクターを構築した。「制御ウイルス」として特異的プロモーターから組換え酵素Creを発現するウイルスを、「発現制御ウイルス」として強力な汎用プロモーターからLacZ遺伝子を発現するスイッチユニットを持つウイルスを作製した。特異的プロモーターとして肝癌特異的AFPプロモーターを用いた場合、この二種類のウイルスを同時に胆癌ヌードマウスに静脈注射を用いて投与した結果、腫瘍部に特異的に約10-15%の肝癌細胞でLacZ遺伝子の発現がみられたのに対し、正常肝部および他臓器では全く発現が検出されず、極めて高い発現特異性が保持された制御法であることが示された。さらに培養細胞を用いた定量実験で、肝癌以外の細胞株での発現量は肝癌細胞株の1/200以下であることが示された。以上の結果から、ここに開発された発現制御系は極めて特異的な発現制御を可能とし、正常細胞組織に対する安全性を考慮した遺伝子治療法の基礎となりうると考えられた。さらに本法は他の特異的プロモーターを用いても特異性を維持したまま格段の発現増強が得られると考えられ、神経系等への応用や分化細胞に特異的な遺伝子の機能を研究するためにも有効な手段を提供すると考えられる。遺伝子治療において発現を厳密に制御する系を確立することは、安全性の面から最も重要な課題であると考えられる。特に自殺遺伝子を用いた癌の遺伝子治療では、癌細胞特異的な自殺遺伝子の発現が必須である。昨年度の本研究で、組換え酵素Cre/loxP系による発現のON/OFF制御系と癌特異的プロモーターを併用することによる癌細胞特異的な発現を確認した。本年度は、その方法を用いて癌細胞特異的に自殺遺伝子を発現する方法をin vitroとin vivoで行い、安全性・有効性両面から検討を加えた。本年度は肝癌特異的AFPプロモーターからCreを発現する「制御ウイルス」と、Cre存在下でのみ強力な汎用プロモーターからHSV-TK遺伝子を発現するスイッチユニットを持つ「発現制御ウイルス」を使用した。In vitroによる解析の結果から、AFPを発現していない肝癌由来細胞ではガンシクロビルによる細胞死は観察されなかったが、AFP発現細胞では50μg/mlで90%以上の細胞死が確認され、有用性が示唆された。そこで胆癌ヌードマウスに静脈注射を用いて投与した結果、腫瘍部の縮小効果は認められたが、AFPプロモーターから直接HSV-TK遺伝子を発現するアデノウイルスベクター(直接発現法)と比べ有意な差は認められなかった。

しかしin vitroでは直接発現法よりも少ないガンシクロビル濃度で細胞死が確認されたこと、昨年度LacZ遺伝子を用いたin vivoの予備検討においては、直接発現法と比べ癌細胞特異的に有意な発現細胞が認められていたことから、本法の方が直接発現法より発現量が高いことが推測された。そこで今後はTK遺伝子の発現の確認、よりガンシクロビル感受性のTK遺伝子による検討などを行っていく予定である。
学校現場の多層的なシステムにおける学習評価の機能の解明と新しい学習評価法の提案

学習評価がマクロレベルで学習者の動機づけに与える影響を見るために,中学校・高校を対象にした大規模調査を実施した。具体的には,昨年度と今年度に新たに開発した尺度を実施し,教室での評価構造が学習者の動機づけに直接・間接的にどのような影響を与えているのかをみると同時に,そうした評価構造がもつ交互作用項かも検討した。その結果,相対評価を多く用いているクラスでは,全体として学習者の内発的動機づけや自己概念が低いこと,またそうしたクラスにおいては,競争的な志向性をもった生徒たちが適応的に学習に関わっていることが明らかになった。また,別の実験研究では,学習者の潜在的な自己認知を測定するための新しい手法を開発し,その評価を行った。具体的には,Payne(2006)の開発した感情誤帰属手続き(affect misattribution procedure;AMP)をベースに,潜在的自己評価を数学モデルで分離するモデルを提案し,実際のデータに適用した。まだ開発途上ではあるが,評価研究に一定の示唆を与えるものと考えられる。最後に,昨年に引き続き,教師の学ぶ意欲の評価の信頼性・妥当性に関する研究を継続して実施した。昨年度の調査から,観察者の学ぶ意欲の評価は信頼性は高い(複数の評価者で評価は一貫している)が,妥当性は低い(実際の意欲を捉えられていない)ということが明らかになっていたが,その現象が,実際の教育現場に関わる教師でも見られることが明らかになった。本年度は1)学習評価が学習者に与える影響に関する実証的検討2)実際の学校場面における学習評価の機能に関する探索的検討,3)学習評価の背後にある認知過程に関する基礎的検討,の3つの研究を行った.1)に関しては,学習評価が学習者に影響を与える際に,"テスト形式スキーマ"という,テストそのものに対する学習者の素朴な信念が関与していることを明らかにした.その上で,こうした学習者の素朴な信念を考慮しながら,学習評価を実施することを"インフォームドアセスメント"と名づけ,その重要性を主張した.2)に関しては,東京大学附属中等教育学校でのフィールドワークのデータをもとに,特に総合学習において,学習評価がどのような機能を持っているかに関する探索的な検討を行った.その結果,総合学習の評価では,特に学習者の主体的な能動性や,情報収集・探索能力のような要因が,学習評価との相関が高いことが明らかになった。そして,学習者は総合学習で得られた評定に関して,長期的な記憶を有し,その影響力が非常に大きいことが見出された.3)に関して,先行研究では再認形式のテストに回答する際に,学習者が熟知性と想起という2種類の質的に異なる認知的プロセスに依拠していることが分かっていた.研究代表者はその理論の問題点を指摘し,その問題点を別の観点から捉えるための枠組みを提唱した.本年度は,学校における動機づけと評価との関係を見るのに不可欠な尺度の作成を行った.具体的には,達成目標の尺度のこれまでの問題点を理論的観点から考察し,その考察に基づいて新しい尺度を作成し,信頼性と妥当性を検討した.その尺度の文化間(アメリカと日本)の等価性も実証された.また,教師が生徒の動機づけをどのように評価しているのかという問題意識に立ち,授業観察実験を行った.具体的には,実験協力者にある特定の授業を長期間観察してもらい,生徒の動機づけや学習行動の評価を求め,実際の生徒の自己報告との関係を検討した.その結果,観察者は生徒の動機づけに関して信頼性の高い評価はできるが,正確には評価できないこと(妥当性が低い),しかも時聞が経過するにつれむしろその正確さは低下することが明らかになった.メカニズムを検討したところ,観察者は時間の経過とともに生徒の学習行動に基づいて動機づけを推論するが,生徒の動機づけはそれほど学習行動との相関が高くないため,推論がうまくいかなくなることが示唆された.最後に,教師の評価が生徒の学習にどのような影響を与えるかを調べるための実験的検討を行った.その結果,相対評価的なメッセージを与えることで,生徒の短期的な記憶は向上するが,長期的な記憶はむしろ低下することが明らかになった.こうした結果は,日本で問題になっている学力の剥落現象に示唆を与えるものと思われる.来年度もこれらの研究を継続して深めていく予定である.学習評価がマクロレベルで学習者の動機づけに与える影響を見るために,中学校・高校を対象にした大規模調査を実施した。

昨年度の調査から,観察者の学ぶ意欲の評価は信頼性は高い(複数の評価者で評価は一貫している)が,妥当性は低い(実際の意欲を捉えられていない)ということが明らかになっていたが,その現象が,実際の教育現場に関わる教師でも見られることが明らかになった。
アジアゾウの知覚・認知の実験的検討

1.アジアゾウの相対的数量判断能力について長鼻類内の種間比較昨年までの実験結果の分析を進めた結果、アジアゾウの相対的数量判断成績が霊長類を含む他種に比べて優れていることが示された。そこで、こうした成績が長鼻類全般に共通のものかどうかをアジアゾウと、アジアゾウから約800万年前に分岐したとされるアフリカサバンナゾウおよびマルミミゾウを対象とした実験を実施した。その結果、相対的数量判断課題において特異な成績傾向を示すのは、長鼻類の中でもアジアゾウだけである可能性を示唆する結果が得られた。この研究結果は、国際学術誌へも投稿中である。2.アジアゾウの音声コミュニケーションについてこれまでにアフリカゾウを対象とした野外調査の結果から、アフリカゾウが多様な音声パターンを使ったコミュニケーションを用いていることが報告されているが、アジアゾウでは野外における観察が困難であるという理由から、アジアゾウの音声コミュニケーションを検討した報告はほとんどない。そこで、昨年より熊谷組の協を得て、「音カメラ」を用いてアジアゾウの音声を録音し、その音声パターンを解析する作業を進めてきた。その結果、市原ぞうの国においてアジアゾウが発した低周波音を15パターン録音することに成功した。現在その音声パターンを詳しく解析している。今後、国際学術誌への投稿を目標としている。3.アウトリーチ活動研究協力者の入江を中心に、一般公開シンポジウム、新聞等の取材に積極的に応じるなど、アウトリーチ活動にも積極的に取り組んだ。1.19年度に終了した実験(1)アジアゾウの記憶実験(音声)現在日本国内で飼育されているアジアゾウが、現地の言葉(タイ語)を記憶しているかを音声プレイバック課題により検討した。2頭の象を対象に実験した結果、音声(ヒトの号令)を理解していることは示されたが、タイ語を記憶していることは確認されなかった。(2)アジアゾウの総和の相対的数量判断研究飼育アジアゾウを対象に、彼らが総和を把握し、その相対的大小判断ができるかを実験した。実験には、恩賜上野動物園・京都市立動物園・天王寺動物園の3園に協力していただいた。実験した3頭のうち2頭が実験に協力し、データを得ることができた。その結果、アジアゾウが総和を把握し、その相対的な大小判断をできることが示唆された。実験結果の1部は日本動物心理学会例会および第二回シンポジウム「ゾウを知る、ゾウから学ぶ:ゾウオロジー2008」で発表した。2.19年度末時点で進行中の実験等上記の(2)アジアゾウの相対的数量判断能力研究の結果を受け、の総和の相対的数量判断研究から、1から6までの数量について、アジアゾウの相対的数量判断能力がかなり正確であり、提示された2つの数量差に正答率が影響されないことなどが示された。その結果を受け、提示する数量をより大きくした場合の彼らの正答率への影響に関する検討を進めている。されに、被験体数を大きくするため、30頭のアジアゾウを飼育しているタイのゾウキャンプ(ランパン)での実験の実施を検討している。また、これまでの実験データを論文にまとめ、学術誌(Animal Cognition)に投稿中である。19年度までに得られていた、アジアゾウに大小異なる2つの数量の報酬を提示し、どちらか選択した方をゾウに与えるという実験事態では、全頭が高い頻度で数量の多い方を選択する、すなわち、提示された報酬の数の大小を弁別し、より多くの報酬を得られるほうを選択するという結果を受け、今年度は、上野動物園のメス・アーシャと京都市動物園のメス・美都を被験体とした実験を実施し、昨年までの結果を確認すると共に、時間的遅延が相対的数量判断に影響しないという新しい知見を得ることができた。こうした結果を国際学会(ISBE2008)で発表し、さらに国内の学会でも数件の発表を行った。さらに、論文にまとめ現在投稿中である。また、国内外のメディアでも取り上げられた。被験体を増やすことが容易な海外(タイ)での実験を計画していたが、現地の政情不安のため中止せざるを得なかった。その代わり、国内で精力的に実験を実施した。視力測定に関しては、予備実験を実施した結果、試行数の多い実験の実施は難しく、これまで想定していた手法ではデータ取得が出来ないことが判明したので、少ない試行数である程度の推定値を得られ、かつ、他の種のデータとの比較に耐える手法の検討を開始した。論文一編がAniinal Cognition誌に受理された他、日本心理学会および日本動物心理学会の学術雑誌からゾウ研究に関する総説論文の依頼を受け執筆中である。アウトリーチ活動としては、メンバーの入江が第3回ゾウオロジーフォーラムの企画・運営のメンバーを務め、現在7月の開催に向けて活動している。

2.アジアゾウの音声コミュニケーションについてこれまでにアフリカゾウを対象とした野外調査の結果から、アフリカゾウが多様な音声パターンを使ったコミュニケーションを用いていることが報告されているが、アジアゾウでは野外における観察が困難であるという理由から、アジアゾウの音声コミュニケーションを検討した報告はほとんどない。そこで、昨年より熊谷組の協を得て、「音カメラ」を用いてアジアゾウの音声を録音し、その音声パターンを解析する作業を進めてきた。その結果、市原ぞうの国においてアジアゾウが発した低周波音を15パターン録音することに成功した。現在その音声パターンを詳しく解析している。今後、国際学術誌への投稿を目標としている。3.アウトリーチ活動研究協力者の入江を中心に、一般公開シンポジウム、新聞等の取材に積極的に応じるなど、アウトリーチ活動にも積極的に取り組んだ。
プレパックド工法及びポストパックド工法への建設副産物コンクリート塊の利用

標記課題に関して得られた研究結果の概要は次の通りである。1)原コンクリートの強度レベルが250および570kgf/cm^2のコンクリート塊を現有のジョークラッシャにより一次破砕して1540および1040mmの2種類に粒度調整した再生粗骨材を製造して物理試験を行った。その結果,普通および高強度のコンクリート塊から得られた再生粗骨材AおよびBは,それぞれ3および2種に分類される低品質のものであった。2)プレパックドコンクリート用混和剤を使用し,W/C+F=50%,F/C+F=20%,流下時間1620秒となる注入モルタルのS/C+Fは0.8となること,破砕時に発生する0.15mm以下の微粉を単位細骨材量の5%まで置換えても,注入モルタルの流下時間,ブリーディング率,膨張率および圧縮強度は,微粉無添加の場合と同等となることが明らかとなった。3)透明プラスチック板付角柱型枠に粗骨材を詰め,上記注入モルタルの充填状況をビデオに録画して観察した結果,注入速度一定の場合の充填速度は,再生粗骨材種別が異なってもほぼ等しいこと,川砂利を用いた場合より劣ることが明らかとなった。4)新規購入のコア採取機によりコアを採取してプレパックドおよびポストパックドコンクリートの圧縮強度試験を行った結果,再生粗骨材使用と川砂利使用の場合でほぼ同等となること,注入モルタルに微粉を添加することによって強度が損なわれないこと,粗骨材の粒度の違いは強度に影響を及ぼさないこと,また,原コンクリートの強度レベルが大きいほど強度は増加し,動弾性係数も増加することが明らかとなった。5)以上の結果より,破砕エネルギーを小さくして得られる低品質再生粗骨材および微粉は,プレパックドおよびポストパックドコンクリートに使用できる可能性があることが明らかとなった。平成6年度はプレパックドコンクリートの実験を行い次の結果が得られた。1.原コンクリートの強度レベルが250および570kgf/cm^2のコンクリート塊を現有のジョークラッシャにより一次破砕して4015および4010mmの2種類に粒度調整した再生粗骨材を製造して物理試験を行った。その結果,普通および高強度のコンクリート塊から得られた再生粗骨材AおよびBは,それぞれ3および2種に分類される低品質のものであることが明らかとなった。2.プレッパクドコンクリート用混和剤を使用し,W/C+F=50%,F/C+F=20%,流下時間1620秒となる注入モルタルのS/C+Fは0.8となること,再生粗骨材製造時に発生する0.15mm以下の微粉を単位細骨材量の5%まで置換えても,注入モルタルの流下時間,ブリーディング率,膨張率および圧縮強度は,微粉無添加の場合と同等となることが明らかとなった。3.透明プラスチック板付角柱型枠に粗骨材を詰め,上記注入モルタルの充填状況をビデオに録画して観察した結果,注入速度一定の場合の充填速度は,再生粗骨材種別が異なってもほぼ等しいこと,川砂利を用いた場合より劣ることが明らかとなった。4.新規購入のコア採取機によりコアを採取して圧縮強度を比較した結果,再生粗骨材を用いた場合の方が川砂利を用いた場合より圧縮強度が大きく,注入モルタルに微粉を添加することによって強度が改善できること,粗骨材の粒度の違いは強度に影響を及ぼさないこと,また,圧縮強度の増加に伴って動弾性係数が増加することが明らかとなった。5.以上の結果より,破砕エネルギーを小さくして得られる低品質再生粗骨材および微粉は,プレパックドコンクリートに使用できる可能性があることが明らかとなった。

今後,長期材令における強度や再生粗骨材洗浄の有無が強度に及ぼす影響について解明する必要がある。平成7年度は,前年度に引続きポストパックドコンクリートの実験を行い次の結果が得られた。1.平成6年度の実験で使用したプレバックドコンクリート用モルタルと同配合のモルタルと1040mmの再生粗骨材を用いて,ポストパックドコンクリートの単位粗骨材量を軽盛の単位容積質量と等しくした場合,粗骨材種別によらず締固め時における突き数を10回に低減でき,このことが圧縮濃度に影響を及ぼさない。2.1に述べたコンクリートの圧縮強度は,再生粗骨材の原コンクリートの強度レベルが大きい場合程大きく,川砂利使用の場合と同等かそれ以上となるが,引張強度は低下する場合のあること,弾性係数は幾分低下する傾向にあることが明らかとなった。3.再生粗骨材製造時に発生する微粉をモルタルに添加してポストパックドコンクリートを製造した場合,強度は損なわれない。4.角柱供試体からコアを採取してポストパックドコンクリートの圧縮強度を材齢28日で比較した結果,再生粗骨材を用いた場合と川砂利を用いた場合においてほば等しくなった。
波動および温度変動・拡散現象を伴う内燃機関のガス流動数値予測に関する研究

数値シミュレーションの手法が,内燃機関の流動現象の分析や開発設計に活用されており,より一層の予測精度の向上が望まれている.問題点の一つは,温度,圧力,流速,乱れ,成分ガス濃度の値が,格子点位置で与えられるので,解を求めるに当たって,離散化に伴う偽拡散(数値拡散)が避けられず,予測精度の向上を妨げていることである.偽拡散の少ない高精度の手法を用いての検討を行い,以下の成果を得た.1.三次元の成分ガス濃度の対流・拡散方程式の計算手法として,偽拡散が小さく高精度のCIP法を用いることにより,二次元ガス噴流において噴出ガスが渦運動に伴って拡散する過程を明らかにした.また,火花点火機関における燃料ガス・空気混合気の拡散過程の解析を行い,層状混合気の形成過程を明らかにした.さらに燃料噴霧解析モデルを組み込み,吸気ポート内燃料噴射機関の混合気形成過程を解析し,液滴挙動と燃料蒸気濃度分布を予測した.2.一次元の排気管内ガス流動解析の汎用化と高精度化を目的として,特性曲線法をもとに,管端で急激な温度,ガス組成の変化の生じる場合の扱い方を明らかにした.このガス流動解析手法を応用したディーゼル機関性能予測プログラムを利用して,過給機関システムの整合手法の検討を行い,性能予測プログラムが機関システムの開発設計に有用であることを明らかにした.3.波動を伴う三次元ガス流動解析では,CIP法に一般曲線座標変換の手法を適用し,任意断面形状流路内の圧力波の伝ぱと,ガス粒子の移動とともに伝ぱする状態量とを高精度で解析できるようにした.円形断面の一段膨張形消音器について,消音器前後の圧力差を一定に保った場合のガス流動計算を行って,圧力損失を実験データと比較し,消音器寸法の差異による圧力損失の変化傾向が予測可能であることを確認した.数値シミュレーションの手法が,内燃機関の流動現象の分析や開発設計に活用されており,より一層の予測精度の向上が望まれている.問題点の一つは,温度,圧力,流速,乱れ,成分ガス濃度の値が,格子点位置で与えられるので,解を求めるに当たって,離散化に伴う偽拡散(数値拡散)が避けられず,予測精度の向上を妨げていることである.偽拡散の少ない高精度の手法を用いての検討を行い,以下の成果を得た.1.三次元の成分ガス濃度の対流・拡散方程式の計算手法として,偽拡散が小さく高精度のCIP法を用いることにより,二次元ガス噴流において噴出ガスが渦運動に伴って拡散する過程を明らかにした.また,火花点火機関における燃料ガス・空気混合気の拡散過程の解析を行い,層状混合気の形成過程を明らかにした.さらに燃料噴霧解析モデルを組み込み,吸気ポート内燃料噴射機関の混合気形成過程を解析し,液滴挙動と燃料蒸気濃度分布を予測した.2.一次元の排気管内ガス流動解析の汎用化と高精度化を目的として,特性曲線法をもとに,管端で急激な温度,ガス組成の変化の生じる場合の扱い方を明らかにした.このガス流動解析手法を応用したディーゼル機関性能予測プログラムを利用して,過給機関システムの整合手法の検討を行い,性能予測プログラムが機関システムの開発設計に有用であることを明らかにした.3.波動を伴う三次元ガス流動解析では,CIP法に一般曲線座標変換の手法を適用し,任意断面形状流路内の圧力波の伝ぱと,ガス粒子の移動とともに伝ぱする状態量とを高精度で解析できるようにした.円形断面の一段膨張形消音器について,消音器前後の圧力差を一定に保った場合のガス流動計算を行って,圧力損失を実験データと比較し,消音器寸法の差異による圧力損失の変化傾向が予測可能であることを確認した.数値シミュレーションの手法が、内燃機関の流動現象の分析や開発設計に使用されつつあるが、これらの活用には予測精度の向上が必要である。問題点の一つは、温度、圧力、流速、乱れ、成分ガス濃度の値が、格子点位置で与えられるので、解を求めるに当たって、離散化に伴う偽拡散(数値拡散)が避けられず、予測精度の向上を妨げていることである。本年度は、偽拡散の少ない高精度の手法について検討を行い、以下の成果を得た。1.一次元非定常ガス流動解析に用いる特性曲線法では、一般に管断面積に変化があるとき、流量の予測精度あるいは質量の保存性が悪化することが知られている。管断面積に変化がある場合の特性曲線および断面積の変化を表す基礎式の扱い方を明らかにすると同時に、この扱いをテストモデルに適用して、エネルギーおよび質量の保存性ともに十分な精度を持つ扱いであることを明らかにした。2.一次元非定常流れで生じる管内の大振幅の圧力および温度の変化を計算して実験値と比較し、CIP法の適用により、圧力波およびガス粒予の移動速度で伝ぱする現象を数値拡散誤差なく追跡できることを確認できた。この方法を用い、一般膨張形吸気消音器について、実機流動変動に模した状態を境界条件に与えて三次元ガス流動計算を行い、流動抵抗と騒音レベルに及ぼす消音器形状の影響を検討できることを示した。3.噴流において、噴出ガスが周囲ガスと拡散・混合して行く過程を精度良く解析するための計算手法として、Lagrange的に濃度輸送方程式を計算する手法であるCIP法について、一次元および二次元のもとで基礎的検討を行った。その結果、本手法はHYBRID法、QUICK法などの従来の手法に比ベて、偽拡散、波形歪みのいずれも小さく、対流・拡散による濃度輸送過程の高精度解析が可能であることが明らかとなった。

数値シミュレーションの手法が,内燃機関の流動現象の分析や開発設計に使用されつつあるが,これらの活用には予測精度の向上が必要である.問題点の一つは,温度,圧力,流速,乱れ,成分ガス濃度の値が,格子点位置で与えられるので,解を求めるに当たって,離散化に伴う偽拡散(数値拡散)が避けられず,予測精度の向上を妨げていることである.偽拡散の少ない高精度の手法を用いての検討を行い,以下の結果を得た.1.火花点火機関における燃料ガス・空気混合気の拡散過程を,偽拡散の小さい高精度のCIP法を用いて解析した.縦渦またはスワールを利用した層状混合気形成方式では,燃焼室内燃料濃度分布は燃料供給時期によって異なり,層状または一様に近い分布となることを明らかにした.さらに,燃料噴霧挙動の解析モデルを組み込み,吸気ポート内燃料噴射時の混合気形成過程を解析し,液滴挙動と燃料蒸気濃度分布を予測できることを示した.2.一次元のディーゼル機関性能予測プログラムについては,性能予測プログラムを利用した過給機関システムの整合手法を検討した.このとき,タービン流入ガス温度,特に排気弁開時に管端に生じる急激な温度変化を正確に表現する必要が生じた.この温度変化を一つの不連続面として表すことにより数値拡散の少ない温度場を表現し,過給機関システムの整合に性能予測プログラムを活用するときの予測精度を高めた.3.波動を伴う三次元ガス流動解析では,CIP法に一般曲線座標変換の手法を適用し,任意断面形状流路内の圧力波伝ぱとガス粒子の移動とともに伝ぱする状態量とを高精度で解析できるようにした.円形断面の一段膨張形消音器について,消音器前後の圧力差を一定に保った場合のガス流動計算を行って,圧力損失の計算値と実験データとを比較し,消音器寸法の差異による圧力損失の変化傾向が予測可能であることを確認した.
マルチスケール構造を有する固体高分子形燃料電池の大規模水輸送解析手法の開発

固体高分子形燃料電池は次世代の自動車等の移動動力用電源として期待され、ここ数年、活発に研究・開発が行われている。しかし、普及にあたっては電池全体としての水管理の最適化を行い、出力密度を向上しコストの低減を実現する必要がある。このためには、ミリスケールのセパレータ、マイクロスケールの空隙を有するガス拡散層を含む大規模水輸送解析を実現し、各要素の最適構造を明らかにしなければならない。そこで、本研究では燃料電池内水挙動に及ぼす電池構造・運転条件の影響を明らかにするために、格子ボルツマン法を用いた申請者独自の高速解析手法を発展させ、大規模水輸送解析を構築する。