hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自然災害や社会インフラ維持管理のための衛星測位による多点同時計測の研究

自然災害や社会インフラ維持管理を対象に,衛星測位による多点計測に新たな誤差補正法の確立する本研究1年目となる今年度は,まず多点同時計測を可能とするための受信機の導入,および観測データを保存してデータを引き出せるシステム構築に取り組んだ.受信機は当初導入を予定していたローコストなシングルバンド受信機から,新たに登場したローコストなマルチバンド受信機に変更した.マルチバンド対応では,受信機がローコストであってもアンテナの価格が高く,総合的なシステムコストが大きく上昇するが,マルチバンド対応アンテナの性能を幾つかテストしたところ,性能を満たすローコストなアンテナが見つかったことから,初期化時間にメリットがあるマルチバンドに移行した.誤差補正法を適用するために,受信機で毎秒取得するデータを記録して,自由に必要なデータを取り出すことが可能なソフトウェアの仕様を検討,決定した.当初予定していたシングルバンド受信機に対してデータ量は2倍となったことへの対応,データの引き出す単位(データ容量)の標準化,多点に対応するための複数受信機の対応など,仕様を検討する上で追加が必要となった.当初の計画では,保存データを引き出すソフトウェアの導入までを予定していたが,マルチバンド受信機の発売が遅れたことや,ソフトウェアの仕様の検討に時間がかかったことから,導入までには至らなかった.ソフトウェアの仕様をほぼ決定できたことから,次年度早々に導入できる見通しとなった.次年度は,構築したソフトウェアを使って誤差補正法のアルゴリズムの性能確認から始め,アルゴリズムの検証とともにシステム運用を試験する予定である.導入する受信機をマルチバンド対応に変更したが,当初の予定より発売が遅れたこと,さらに新たにローコストなマルチバンド対応アンテナの選定に時間を要した.ソフトウェアの仕様検討では,新たな機能実現のための実現方法など仕様決定に時間が掛かり,当初の計画よりやや遅れることとなった.しかし,ほぼ仕様の決定が完了したことから,遅れを取り戻せる見通しである.記録したデータを自由に取り出すソフトウェアが稼働開始することで,誤差補正法の確認,アルゴリズムの検証,他の衛星システムへの拡張の検証を速やかに進められる.消費電力の観点から新たなに間欠動作を想定したアルゴリズムについても検討する.自然災害や社会インフラ維持管理を対象に,衛星測位による多点計測に新たな誤差補正法の確立する本研究1年目となる今年度は,まず多点同時計測を可能とするための受信機の導入,および観測データを保存してデータを引き出せるシステム構築に取り組んだ.受信機は当初導入を予定していたローコストなシングルバンド受信機から,新たに登場したローコストなマルチバンド受信機に変更した.マルチバンド対応では,受信機がローコストであってもアンテナの価格が高く,総合的なシステムコストが大きく上昇するが,マルチバンド対応アンテナの性能を幾つかテストしたところ,性能を満たすローコストなアンテナが見つかったことから,初期化時間にメリットがあるマルチバンドに移行した.誤差補正法を適用するために,受信機で毎秒取得するデータを記録して,自由に必要なデータを取り出すことが可能なソフトウェアの仕様を検討,決定した.当初予定していたシングルバンド受信機に対してデータ量は2倍となったことへの対応,データの引き出す単位(データ容量)の標準化,多点に対応するための複数受信機の対応など,仕様を検討する上で追加が必要となった.当初の計画では,保存データを引き出すソフトウェアの導入までを予定していたが,マルチバンド受信機の発売が遅れたことや,ソフトウェアの仕様の検討に時間がかかったことから,導入までには至らなかった.ソフトウェアの仕様をほぼ決定できたことから,次年度早々に導入できる見通しとなった.次年度は,構築したソフトウェアを使って誤差補正法のアルゴリズムの性能確認から始め,アルゴリズムの検証とともにシステム運用を試験する予定である.導入する受信機をマルチバンド対応に変更したが,当初の予定より発売が遅れたこと,さらに新たにローコストなマルチバンド対応アンテナの選定に時間を要した.ソフトウェアの仕様検討では,新たな機能実現のための実現方法など仕様決定に時間が掛かり,当初の計画よりやや遅れることとなった.しかし,ほぼ仕様の決定が完了したことから,遅れを取り戻せる見通しである.記録したデータを自由に取り出すソフトウェアが稼働開始することで,誤差補正法の確認,アルゴリズムの検証,他の衛星システムへの拡張の検証を速やかに進められる.消費電力の観点から新たなに間欠動作を想定したアルゴリズムについても検討する.当初計画していたソフトウェア作成が仕様決定の遅れたため,予算執行できなかった.しかし,既にほぼ仕様決定できていることから次年度早々に予算執行が可能となる状況である.
腎臓の修復を担う幹細胞とそのニッチ環境の加齢に伴う変容の解明

高齢者は急激に腎機能が低下する急性腎障害(Acute Kidney Injury: AKI)に罹患しやすく、しかも回復しにくい(Ishani A et al. J Am Soc Nephrol 2009)が、老化した腎臓の障害応答性低下のメカニズムには不明な点が多い。腎臓の機能単位ネフロンは、血液を濾過する糸球体と、糸球体で濾過された原尿から溶質を取捨選択する尿細管から成り立っている。急性腎障害では主として近位尿細管が障害されるが、若齢個体では障害後に著明な細胞増殖が起こり、元通りに修復されるのに対して、高齢個体では修復力が低下している。近位尿細管の修復を担う細胞の由来については諸説あり、議論は混迷を極めていた。申請者らは独自の遺伝子組み換え動物を用いた近位尿細管の系譜追跡実験を行い、生き残った近位尿細管に含まれる細胞が修復を担うこと、障害が強いと修復が不完全であること(Yanagita M et al. J Pathol 2015)を証明したが、近位尿細管細胞に幹・前駆細胞が存在するのか、全ての近位尿細管細胞が修復を担うのかは明らかではなかった。申請者は特定の転写因子がごく少数の近位尿細管に発現することに注目し、その細胞の系譜追跡実験を行ったところ、近位尿細管にごく少数の標識細胞が存在し、腎障害後に急激に増加することを見出した(未発表)。申請者は同標識細胞の局在や数、同細胞除去時の腎修復の変化、同標識細胞と他の近位尿細管の遺伝子発現プロファイルを比較した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。高齢者は急激に腎機能が低下する急性腎障害(Acute Kidney Injury: AKI)に罹患しやすく、しかも回復しにくい(Ishani A et al. J Am Soc Nephrol 2009)ことが知られていますが、老化した腎臓の障害応答性低下のメカニズムには不明な点が多く残されています。腎臓の機能単位ネフロンは、血液を濾過する糸球体と、糸球体で濾過された原尿から溶質を取捨選択する尿細管から成り立っています。急性腎障害では主として近位尿細管が障害されますが、若齢個体では障害後に著明な細胞増殖が起こり、元通りに修復されるのに対して、高齢個体では修復力が低下していることが知られています。近位尿細管の修復を担う細胞の由来については諸説あり、議論は混迷を極めていました。申請者らは独自の遺伝子組み換え動物を用いた近位尿細管の系譜追跡実験を行い、生き残った近位尿細管に含まれる細胞が修復を担う(Yanagita M et al. J Pathol 2015)ことを証明しましたが、近位尿細管細胞に幹・前駆細胞が存在するのか、全ての近位尿細管細胞が修復を担うのかは明らかではありませんでした。申請者は特定の転写因子がごく少数の近位尿細管に発現することに注目し、その転写因子が発現するとCreが発現するようなマウスを用いて系譜追跡実験を行ったところ、健康な近位尿細管にごく少数の標識細胞が存在し、腎障害後にはその細胞が急激に増加することを見出しました(未発表)。さらに同標識細胞の局在や数、未分化性、障害時の増殖様式や同細胞除去時の腎修復の変化を解析しました。本マウスを用いた解析はほぼ終了しており、予定どおりの進捗を得ることができたと考えています。本課題では、もう1点、ニッチとしての線維芽細胞にも着目していることから、H30年度は線維芽細胞と上皮の増殖の関連性についても検討したいと考えています。
寒冷多雪地方における流体力学的諸間題

1.防雪柵の効果,雪による道路の視程障害,水の凍結面の時間変化,などに関連する最も基本的な流れ現象は剥離再付着流れである。基本的2次元および3次元流れについて乱流剥離再付着流れの乱流特性,組織的渦構造,非定常性,制御方法などを求めた。2,送電線,碍子連,船体などへの着氷に関する調査を行ない,あわせて着氷・除氷挙動の模型実験を行なって,その有効性を検討した。塩水中における氷塊の融解,曲管部・オリフイス下流・分技管における凍結,凍結界面まわりの流れの可視化実験,LDVによる流速・乱れ分布の測定を行なった。これによって凍結融解挙動におよぼす流速,温度,水の物性,幾何学的条件の影響などを明らかにすることができた。3,防雪柵周辺の流れと防雪効果を風洞実験において模型雪粒子を用いることによって明らかにした。吹雪による道路の視程障害を軽減するための防雪柵および道路形状の適切な組み合わせを,風洞実験および水路実験における模型雪粒子の運動を解析することによって明らかにした。4,防雪柵の効果を基礎的な流れ特性から把握するために,有孔平板の後流の乱流構造を位相平均法によって明らかにした。また,境界適合座標を用いた数値解析によって,楕円翼からなる防雪柵のまわりの流れを求め,楕円翼柵材に作用する流体力,速度分布,雪の吹き払い効果などを明らかにした。5,建物周辺における雪の吹きだまりの形成を解明するための風洞実験を模型雪を用いて行う方法を確立した。6,突風による雪の舞い上り挙動を,明らかにするために,衝撃波背後の気流による粒子の挙動と流速の関係を求めた。7,水道管凍結の多発地方における実態調査およびアンケ-ト調査を行ない,凍結被害の現状と水道管配置状態・気象条件との関係を求めた。1.積雪寒冷地住宅の断熱材の結露防止のために設けられる道気層の流れおよび熱移動について実験的・理論的検討を行った。また室内気流分布の数値解析のための数値解法に対する調査を行い、適切な数値解析法に対する見通しをえた。2.実際の雪を用いた吹雪発生用風洞を製作し、種々の形状をもつ防雪柵に対する流体力学的検討を行った。3.水路実験によって微固体粒子による吹雪の可視化を行ない、粒子の追跡をもとめた。この結果、盛り土による路面からの立ち上げによって、粒子が路面上の薄い層内に集中し、ドライバーの視程確保に有効であることがわかった。4.文献調査と実地調査を行ない、各種防雪柵の推雪吹き払い機能を検討して、防雪柵に要求される流体力学的特性を明確にした。ちれをふまえて、風洞による防雪柵周辺の流れの可視化実験手法を確立した。また、活性白土を模型雪とした吹雪風洞を製作し、性能実験の結果、当該装置の有用性を確認した。5.防雪柵の形状と防雪効果の関係を、現在日本で使用されている防雪柵について調査した。防雪効果は吹止め柵の方が高いが、早期に埋没してその機能を失う。これに対して吹抜け柵では、柵からかなり下流に推雪が生ずるため、柵の寿命は比較的長い。吹払い柵の張立材を翼形断面としたときは、吹払い領域が50%以上拡大することがある。6.建物の屋上に形成される雪庇の防止方法を、活性白土を模型雪とする風洞実験および屋外実験によって研究した。この結果、パラペット部分にノズル状のスソットを設けることが有効であることがわかった。

7.突風による吹雪の発生機構を調べるために、衝撃波背後の気流による微粒子の舞い上り実験を行った。8.種々の流速および冷却温度条件のもとで、直管および45°曲り管の凍結実験を行ない、凍結閉塞条件および管破壊機構を明らかにした。これにより実用実験式を誘導することができた。1.各種の道路構造模型について水路画像処理実験を行い、吹雪障害防止のための最適形状を求めた。また吹雪風洞による定量的な性能評価も行った。2.寒冷地住宅の通気層内の流れ状態を明らかにした。3.活性白土を模型雪とした吹雪風洞の性能試験を行ない、風速分布、地吹雪量などの吹雪特性は実際の状態を模擬していることを確認した。さらに本装置により、空隙率、端末形状の異る各種防雪柵の吹溜り特性を測定し、防雪柵設計に対する有用な基礎資料を得た。4.建築物の屋上に形成される雪庇の防止工法について、模型雪を用いた風洞実験により検討した。この結果、パラペット高さの1020%のスリットをつけることによって、屋上雪庇の形成が軽減されることがわかった。5.吹雪の発生機構解明の基礎資料として、突風による微粒子の舞い上り機構に関する実験を行った。その結果、微粒子の舞い上り高さは気流速度と初期推積高さに依存することがわかった。6.室内気流分布を数値解析するために、ポアソン方程式を用いた格子形成法、マコ-マック法の数値解析法、および人工粘性項の効果を調べた。また、寒冷地工場暖房問題の調査検討を行った。7.管内で水と空気が成層をなすときの凍結熱伝達および凍結閉塞に関する実験を行った。主流のないとき、管内水は過冷却された後、突然気液界面端部より樹技状氷が成長し、その後壁面より通常の氷が成長することがわかった。主流があるときの管内凍結挙動および凍結熱伝達におよぼす諸因子の効果を明らかにし、管内閉塞時刻の予測および熱伝達に関する整理式を導いた。8.翼列から成る防雪柵の数値解析を行ない、防雪柵の性能評価が可能であることを示した。9.防雪柵の柵板として、有孔平板を用いた風洞実験を行った。この結果、有効平板後流の減速効果は空隙率に大きく依存し、空隙率30%のとき減速率が最も高く、平板の約60%以上の減速効果が得られることがわかった。1.各種の道路の模型について水路を用いた画像処理実験を実施し,吹雪障害防止のための最適形状を求める研究を継続した。また風洞実験によってより高いレイノルズ数における定量的な流速分布測定を行った。2.送電線,碍子連,船体などへの着氷模型実験を行ない,同時にこれらの関連文献を調査した。氷の融解,曲り管の凍結挙動,凍結界面まわりの流れの可視化観測・LDVによる流速測定に関する実験を行なった。この結果,流速,温度,比熱などの関数として凍結・融解挙動の流れ特性・伝熱特性を求めることができた。3.水道管凍結の多発地方における実態調査およびアンケ-ト調査を行ない,凍結被害の現状と気候条件との関連を求めた。4.防雪柵の効果,道路の視程障害,凍結界面の時間変化などに関連する最も基本的な流れ現象のひとつは,剥離・再付着流れである。そのため基本的な厚板,鈍頭円柱の前縁剥離流れに関する実験を行ない,結果のとりまとめを行った。同時に剥離流れの制御方法を試みた。5.突風による雪の舞い上り挙動を調べることを目的として,衝撃波背後の気流による粒子の舞い上りを調べた。6.吹雪および吹きだまり形成時における雪の運動を調べるための画像処理法を確立し,これを防雪柵をよぎる流れに適用した。
可逆・不可逆的なクロマチン環境を制御する新たなエピゲノムコードの解明

「研究の目的」時期や組織特異的な遺伝情報の伝達において、ヒストン八量体からなるヌクレオソームを基本単位としたクロマチン高次構造(環境)は、絶えず多様に変化する。一般にクロマチン環境は、体細胞でのホルモン応答や栄養状態による可逆的な変化と、個体発生や細胞分化時の不可逆的な変化が生じる。近年、これら変化は、遺伝子の配列や修飾に基づく情報に加え、ヒストンの修飾や置換を伴うエピゲノム制御機構と考えられるようになった。本研究では、申請者がこれまで転写制御機構を解析した転写因子群を基軸として、新たなクロマチン環境制御因子群を同定することで、クロマチン環境の可逆性と不可逆性を規定するエピゲノムコードを見出すことを目的とした。「研究実施計画とその成果」間葉系幹細胞の中でも骨芽細胞、脂肪細胞、B細胞など分化系譜に必須となるZincfingerタンパク質(Zfp)の機能解析のため、核内におけるZfpタンパク複合体精製を行った。興味深いことに既知のクロマチンリモデリング因子複合体構成因子に加え、これまで染色体上では着目されていない酵素を見いだした。更にこの酵素活性が複合体中に存在することが判明し、この酵素活性が不可逆的なエピゲノムの分子機構を説明する糸口となると期待された。今後、Zfpタンパクとこの酵素の複合体が標的とするクロマチン上における新たな基質の同定を次の課題とし、更なる解析を進める予定である。その成果により、本研究課題の不可逆性を示すクロマチン環境の一端を理解できると予想する。本研究計画当初、本研究課題の一つである「不可逆的なエピゲノム制御機構の解明」において、研究の切り口が非常に難しいと考えていたが、Zfpタンパク複合体の精製によりその構成因子の一つの酵素が取得でき、この酵素の機能解析により大きく進展できると期待される。Zfpタンパク複合体の精製により取得された新たな酵素が、不可逆的なエピゲノム制御を担うことが予測され、本研究課題の今後の推進対策として、この酵素の機能解析を中心に、細胞分化の現象をどの程度明確に説明できるかを明らかにしたいと考える。本研究計画の変更や問題点は該当しない。時期や組織特異的な遺伝情報の伝達において、ヒストン八量体からなるヌクレオソームを基本単位としたクロマチン高次構造(環境)は、絶えず多様に変化する。平成22度の実績として具体的には、ショウジョウバエの成熟ホルモン・エクダイソン作用にかかわるエピゲノム制御因子の一つ、ヒストンシャペロンを同定し、その機能を見出した。ヒストンシャペロンDEKがヒストンH3をH3.3に置換する重要な因子であり、クロマチン環境の可逆性あるいは不可逆性を規定するエピゲノムコードの一つとして見出すことに成功した。また、クロマチン環境制御機構がタンパク機能では理解し難い作用機序も考え、新たな機能的RNA分子の探索を行ったところ、熱ショックの様な一過的にかつ豊富に産生されるmRNAの安定化制御にはRNA interference機構にかかわるDicerが機能し、自身のRNAを積極的に消化する機構を見出した。Dicerはヘテロクロマチン化に重要であることも判明しており、RNAの安定化とクロマチン構造変化の相互関係の解明は非常に興味深く展開できると考えている。本研究計画

当初、本研究課題の一つである「不可逆的なエピゲノム制御機構の解明」において、研究の切り口が非常に難しいと考えていたが、Zfpタンパク複合体の精製によりその構成因子の一つの酵素が取得でき、この酵素の機能解析により大きく進展できると期待される。Zfpタンパク複合体の精製により取得された新たな酵素が、不可逆的なエピゲノム制御を担うことが予測され、本研究課題の今後の推進対策として、この酵素の機能解析を中心に、細胞分化の現象をどの程度明確に説明できるかを明らかにしたいと考える。本研究計画の変更や問題点は該当しない。
重窒素トレーサー法を用いた土壌微生物による亜酸化窒素発生機作の解明

本研究においては、土壌からの微生物反応による亜酸化窒素(N_2O)発生メカニズムを明らかにすることを目的とする。そのため、まず、予備試験により、土壌培養実験による測定系と同位体比質量分析計を用いた分析系を確立した。これらの方法を用いて、黒ボク土畑においてハクサイを栽培した際の土壌を施肥直前および施肥後に採取し、重窒素(^<15>N)で標識されたアンモニウム態窒素(NH_4-N)と硝酸態窒素(NO_3-N)を個別に土壌に添加して培養実験を行い、N_2Oや他の生成物の^<15>N存在比を測定した。また、窒素肥料の施用と田畑輪換がN_2O発生に及ぼす影響を同様の培養実験により調べた。その結果、0dayおよび4dayの土壌ではN_2O生成ピークが培養12-14日後に見られたのに対し、36dayおよび72dayの土壌では培養2-5日後に見られた。36dayおよび72dayの土壌におけるNH_4-N起源のN_2O生成量は、0dayおよび4dayの土壌に比べて著しく多かった。このことは、窒素施肥は硝化菌の硝化活性とN_2O生成活性を速やかには高めず、ある程度の時間が必要であることを示している。一方、NOの生成はNH_4-N起源のN_2O生成量と負の相関が見られた。このことから、施肥にともなう硝化活性の影響に対し、亜硝酸酸化過程が律速段階になっていることが示唆された。転換畑についての試験では、尿素による基肥は土壌の硝化活性や施用窒素に対するN_2O発生量の比に影響を及ぼさないことが示された。また、アンモニア酸化に関与する主要な微生物はNitrosospira cluster 1であり、施肥前後、および施肥量の違いによる変化は見られなかった。このことから、灰色低地土転換畑における窒素施肥は土壌のアンモニア酸化微生物組成やN_2O発生メカニズムに及ぼす影響は小さいと考えられた。上記の圃場試験および培養実験を行うとともに、中国やわが国における施肥土壌からのN_2O発生に関するデータを収集し、気候・土壌条件や栽培管理に伴うN_2O発生量の違いについて比較を行った。これらの方法を用いて、黒ボク土畑においてハクサイを栽培した際の土壌を9月12日の施肥直前(0day)、施肥4日後(4day)、36日後(36day)、72日後(72day)に採取し、重窒素(^<15>N)で標識されたアンモニウム態窒素(NH_4-N)と硝酸態窒素(NO_3-N)を個別に土壌に添加して培養実験を行い、N_2Oや他の生成物の^<15>N存在比を測定した。

転換畑についての試験では、尿素による基肥は土壌の硝化活性や施用窒素に対するN_2O発生量の比に影響を及ぼさないことが示された。また、アンモニア酸化に関与する主要な微生物はNitrosospira cluster 1であり、施肥前後、および施肥量の違いによる変化は見られなかった。このことから、灰色低地土転換畑における窒素施肥は土壌のアンモニア酸化微生物組成やN_2O発生メカニズムに及ぼす影響は小さいと考えられた。上記の圃場試験および培養実験を行うとともに、中国やわが国における施肥土壌からのN_2O発生に関するデータを収集し、気候・土壌条件や栽培管理に伴うN_2O発生量の違いについて比較を行った。
顧客インタラクションのエスノメソドロジー研究

鮨屋、ファストフード、イタリアンレストランなど多様なサービスにおける提供者と客の間のインタラクションを、ビデオに記録し分析するエスノメソドロジー研究を実施した。従来サービスは客の要求を理解し満足させるものであると捉えられるが、サービスとは自己を提示し交渉していく過程と考えるべきであると提案した。特に客と提供者の間の弁証法的な関係に着目し、サービスとは闘争であるというテーゼを掲げ、サービスを基礎から捉え直した。さらに、従来人間中心設計を踏襲してきたサービスデザインに対して、十全の主体の要求を満たすのではなく、特定の主体になっていく主体化の過程をデザインする人間〈脱〉中心設計の考え方を示した。本研究では、サービス場面における顧客インタラクションのエスノメソドロジー分析を行った。鮨屋、ファストフード、イタリアン、フレンチ、クリーニング店などの場面において、顧客とのインタラクションをビデオに撮影し、それを書き起こし分析した。これらのデータは完全に分析できていないが、いくつかの成果が出ている。2015年3月24日にこの研究をまとめたものを単著『「闘争」としてのサービス--顧客インタラクションの研究』(中央経済社)として公刊した。本書では、上記の分析を踏まえて、「サービスとは闘いである」というテーゼを掲げている。サービスは、顧客を満足させることである、見返りを求めない心をつくしたおもてなしであるなどの言説を批判し、サービスとは客と提供者が互いに力を示し、互いの力を見極める闘いであると捉える。これにより、既存のサービスを肯定的に記述するだけのおもてなし論を乗り越え、サービスを学術的な議論に載せる。また、本書では、サービスに関して誤解されていることを払拭するだけではなく、なぜそのような誤解が生成され、正当化され、文化として定着するのかを分析している。論文としては、以前から分析してきたクリーニング屋における顧客インタラクションの分析が形になった(採択された)。この論文の主張は、上記の単著にも含まれるが、顧客インタラクションがルーチン化されるとき、参与者自身がどのようにルーチンを理解し、自らの行為をルーチンであるように構成するのかに注目している。クリーニング店で汗抜き加工などのオプションを単に勧めると、客は「売り付けられた」と感じてしまう。そこでオプションの提案をあたかも当然であるかのように、つまりルーチンであるかのように構成していく必要がある。本研究はこのための方法を記述している。その他、論文を英文ジャーナルに投稿中である。27年度に計画を前倒しして出版した『「闘争」としてのサービス:顧客インタラクションの研究』(中央経済社)の内容をさらに発展させ、個別の理論的貢献を明確にすることで、ジャーナルに論文を掲載することができた(日本語は『組織科学』、英語は『Journal of Management Studies』に各1編ずつ、また『Organization Studies』には採択が決定している)。これらの論文では、組織論におけるルーチン理論や組織化論の文脈に乗せて、エスノメソドロジーの観点から相互反映性(reflexivity)の概念を導入している。この研究は、一貫して重要なジャーナルに採択されていることから、独自の研究の流れとして確立することができたと言える。また27年度は研究成果を発信する活動も充実していた。6月には、TEDxKyotoUniversityで、闘争としてのサービスに関する講演を行い、映像で世界中に発信し、サービス研究のコミュニティでそれなりの反響があった。この内容をさらに発展させ、『「闘争」としてのサービス』の内容をそのまま授業にする形で、2016年1月から8週間、大規模オープンオンライン講義(MOOC)「Culture of Services: NewPerspective on Customer Relations」を発信した。このMOOCには世界各国から2,915名の受講者が集まった。サービスに関する独自の理論をさらに応用し、サービスデザインの理論と方法論にも取り組んでいる。サービスデザインの方法論を批判的に発展させ、その人間中心設計の枠組みを乗り越え、人間脱中心設計という考え方を提唱するに至った。学会発表や論文によって発表しつつある(『マーケティングジャーナル』など)。本研究をさらに発展させるために、新しいデータの収集も始めた。特に、アパレルストア、バーなどを対象にして、顧客とのインタラクションをビデオに記録し分析している(学会発表を行っている)。さらには、今後海外のデータを収集し、比較するための準備を行っている。昨年度に引き続き前倒しをして、本来最終年度に計画していた研究を英語で発表する実績を積んでいる。ファストフード、イタリアンレストランなどのサービス現場での経験的なエスノメソドロジー調査を実施した。ビデオカメラを設置し、主に提供者と客の間の相互行為を記録し、詳細に分析した。分析によりサービスの実践が、顧客満足度、サービス品質、期待不一致などの従来のサービス理論で説明される枠組みでは捉えることができないことがわかり、主観性ではなく相互主観性をキーワードとした新しい枠組みを構築した。具体的には、サービスは顧客と共創される限りにおいて、主体である顧客が客体としてのサービスを評価し、価値を認識するという枠組みは利用できない。顧客も客体としてのサービスに含まれており、つまり主客が分離できず、そこではその顧客がどういう人なのかという顧客自体の価値も問題となる。また近年注目を集めるサービスデザインの文脈では、サービスデザインが主観性を前提とした人間中心設計を踏襲していることを批判的に乗り越え、相互主観性に基づく人間〈脱〉中心設計を提唱した。

また組織論の文脈では、サービスのやりとりがルーチンとして達成されるにあたって、ルーチンとは人々が同じ理解を共有するからルーチンとなるのではなく、顧客と提供者の理解の食い違いがルーチンに内在的であり、その食い違いを利用しながら遂行的にルーチンとして仕立て上げる方法を記述し議論した。組織論の文脈でトップランクのジャーナルに掲載されると共に、サービス研究においても領域の中心的となるHandbookなどに掲載が決まっている。その他日本語でも、単著として発表すると共に、サービス学会などの場で発表している。さらにこの研究を情報発信するため、京都大学の大規模オープンオンライン授業(MOOC)として提供している。またこの研究を基に、コペンハーゲンビジネススクール、シンガポール南洋理工大学、パリESSEC、バーゼル大学などと協業を開始している。鮨屋、ファストフード、イタリアンレストランなど多様なサービスにおける提供者と客の間のインタラクションを、ビデオに記録し分析するエスノメソドロジー研究を実施した。従来サービスは客の要求を理解し満足させるものであると捉えられるが、サービスとは自己を提示し交渉していく過程と考えるべきであると提案した。特に客と提供者の間の弁証法的な関係に着目し、サービスとは闘争であるというテーゼを掲げ、サービスを基礎から捉え直した。さらに、従来人間中心設計を踏襲してきたサービスデザインに対して、十全の主体の要求を満たすのではなく、特定の主体になっていく主体化の過程をデザインする人間〈脱〉中心設計の考え方を示した。すでに経験的研究をまとめ、理論を構築し、日本語で単著を発表することができた。本来は3年目に実施するべきことであるが、まず初年度に達成した。今後は英語での発表を進めていく。平成28年度は、英語での論文の投稿を増やすことで、成果を発信していく。また、この研究を発展させるために、国際的な共同研究を進め、海外でのデータ収集と分析、そして異なる文化のサービスとの比較を通した、さらに一般化したサービス理論の提案を行う。具体的には、本課題を基課題として採択された国際共同研究加速基金を活用し、フランス、デンマーク、米国、シンガポールの研究者と共同研究し、海外のデータを収集し分析する。それにより、これまで日本のサービスを対象に構築してきた理論が、どのように他の文化のサービスのデータに適用できるのか、そしてその結果としてどのように理論を修正していくのかを検討する。その上で、『「闘争」としてのサービス』を発展させ、英語での単著の準備を行う。経営学、組織論、サービスマネジメント、デザイン学今後は、英語でのジャーナル論文、そして英語での書籍の執筆を進めていく。海外での研究発表も展開していく。その過程で、追加のデータ収集や経験的分析の継続も行う。また、構築している理論を踏まえた、サービスデザインの取り組みも平行して実施し、デザイン方法論の開発を進める。
aneuploidy（染色体異数性）と細胞の運命　－がん化、老化、分化－

染色体の異数性(aneuploiy)が癌や老化、分化などに与える影響及び、細胞が染色体異数性を引き起こすメカニズムについて検討を進めてきた。申請者らはこれまでの研究で、中間径フィラメンントの分裂期リン酸化が正常な細胞質分裂に必要であること、分裂期リン酸化不全の中間径フィラメントを発現する細胞は、細胞質分裂異常によるaneuploidyを高率に誘導することを証明してきた。これまで間葉系組織に特異的に発現するビメンチンについて分裂期リン酸化不全のノックインマウスを作製して解析してきたが、本年度は筋組織に特異的に発現するデスミンおよび、脳に発現するグリア細胞繊維性酸性タンパク質GFAPについて、新規リン酸化部位の同定およびノックインマウスの作製を進めた。本成果により、aneuploidyが細胞の運命に与える影響を生理的に解析することが可能になる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。染色体の異数性(aneuploidy)が癌や老化、分化などに与える影響及び、細胞が染色体異数性を引き起こすメカニズムについて検討を進めてきた。既に研究代表者らは中間系フィラメントの一つであるデスミンの分裂期リン酸化が正常な細胞分裂に必要であること、そして正常な細胞分裂が起きない細胞では染色体異数性を引き起こすことを明らかにしてきた。研究代表者らは今回、ヒト・デスミンの新たな分裂期リン酸化部位としてセリン6、セリン27、セリン31を同定し、これらのセリン残機をリン酸化する酵素(キナーゼ)としてCyclin-dependent kinase 1(Cdk1)を同定した。さらに、リン酸化セリン31に対する抗体(TD31)を作製して細胞内の時空間的解析を行ったところ、デスミンは分裂期前期から前中期にかけてcytoplasm全体でリン酸化されていた。また、これらのリン酸化部位をアラニン置換したリン酸化不全デスミン変異体を発現させた細胞では細胞質分裂が正常に起こらないことを明らかにした。このリン酸化の生理的な意義を解析するため、マウス胎児や新生児の筋組織、ヒト横紋筋組織を用いて解析したところ、分裂期細胞でデスミンの著しいリン酸化を検出した。本成果によって、染色体異数性の原因となりうる細胞質分裂異常のメカニズムの一端が明らかとなった。さらに作製したリン酸化抗体TD31は、横紋期肉腫の診断において有用なツールとなりうることも示した。現在、上記リン酸化部位に変異を加えたノックインマウスの作製を進めている。染色体異数性におけるデスミンリン酸化の生理的意義を細胞レベルで明らかに成功したため。染色体の異数性(aneuploidy)ががん化に加えて、老化や分化とも関連をもつことが最近報告され注目を集めているが、aneuploidyとこれらの直接の因果関係を示すデータは少ない。我々は、間葉系細胞に特異的に発現する中間径フィラメント蛋白質であるビメンチンに変異を加えて細胞質分裂を障害したマウス(VIMSA/SA)の間葉系組織では、高効率に細胞がaneuploidyを示し、それとともに、早老症の表現型である白内障、皮下脂肪層減少、皮膚創傷治癒遅延、脊柱湾曲を認めた。本研究では、VIMSA/SAの解析をさらに進めるとともに、上皮細胞や筋細胞に4倍体(tetraploidy)を経由してaneuploidyを人工的に引き起こす遺伝子改変マウスを新たに作製し、aneuploidyとがん化、老化、分化との因果関係の直接的証明を試み、さらに、その分子メカニズムの解明を目指している。我々は今回、中間径フィラメント蛋白質であるケラチン5/ケラチン14のリン酸化不全と細胞質分裂障害及び細胞運命との関連を解明するため、ケラチン5/ケラチン14の分裂期リン酸化部位を新たに探索した。その結果、マウスケラチン5のThr23及びThr144がCDK1キナーゼに、Ser30がオーロラAキナーゼに、Thr159がRhoキナーゼにそれぞれリン酸化されることを発見した。ケラチン5-Thr23に対するリン酸化抗体を作製しマウス組織を免疫染色した結果、組織レベルで分裂期リン酸化を検出できた。さらにこれらのリン酸化部位に変異を加えることで細胞質分裂障害が起こることが明らかとなった。ケラチン5/14についても新たな分裂期リン酸化部位の同定に成功し、これらのリン酸化が細胞質分裂に極めて重要であることを示すことができた。所属機関の異動により遺伝子改変マウスの導入に遅れはあったためマウス解析に若干の遅れはあるが、全体としてはおおむね順調に進展しているといえる。筋細胞に特異的に発現する中間

径フィラメントであるデスミンの分裂期リン酸化不全型ノックインマウスのホモ接合体を作製し、解析を進めていく。特に、老化と心臓の機能不全に深い関連があることが推測されるので、このマウスにおいて寿命や心機能の解析を中心に行う。筋細胞に特異的に発現する中間径フィラメントであるデスミンについてもリン酸化不全ノックインマウスについても作製し、心筋などの筋組織に線維化と考えられる老化様症状を観察している。そこで、これらの現象が、デスミンのリン酸化不全による細胞質分裂障害に起因するか、4倍体細胞やaneupoloidy細胞の出現などから解析する。また、他の早老症マウスで報告されている心筋疲労や不整脈の有無についても検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
帯電ナノ粒子の自己配列を利用した、プラズモン共鳴構造色フルカラー印刷技術の開発

プラズモン共鳴構造色の安価な大面積施工を可能にするため、水中で帯電する官能基で修飾された直径100500 nmの粒子が自己組織的に形成する三角格子配列を金属微細構造の鋳型として用いる方法を開発した。この方法を用いて、ガラスや各種プラスチック基板表面に微細構造を形成し、その上にアルミニウム層を形成すると、粒径や周期に応じて異なる構造色で着色できた。同一基板の区画毎に異なる粒径および周期からなる配列構造を形成し、一度のアルミニウム蒸着で8種類の構造色を発現する多色印刷を行った。更に、構造色構造を透明層で保護し、耐摩耗性、曲げ性を向上することができた。水中でイオン化する官能基で修飾された直径200700 nmの微粒子分散液中に基板を配置すると、微粒子が互いに静電反発し合う結果、自己組織的に3角格子様の2次元配列周期構造を基板上に形成する現象を利用し、ガラスやプラスチック基板上に一括してナノ構造を形成した。この構造を鋳型としてアルミニウムを蒸着すると、構造色が発現し、粒径および周期に依存して色相が変化した。時間領域差分法を用いた数値計算により、基板と微粒子上半球上に堆積したアルミニウム層間のギャップでプラズモン共鳴が生じ、共鳴波長に相当する可視光が吸収され、補色が反射・干渉して色を呈していることが分かった。共鳴波長は粒子径および粒子の配列周期を変えることで制御可能である。観察角度によって色相が変化する「遊色効果」が現れるため、基板上と微粒子上半球に堆積したアルミニウム層の表面で反射した光の干渉効果が発色に最も寄与していると考えられる。アルミニウム層表面の乱反射が彩度の低下を招いている事が分かり、アルミニウム層上にクロムやゲルマニウム等の可視光全域を吸収する金属を28 nm積層すると、CIE1976色度図上で日本のオフセット印刷の標準色であるJapan Color 2001の表色境界付近まで彩度を向上させることができた。更に、基板上に形成した微粒子の自己組織配列構造を透明電極形成技術に応用した。ガラス基板上に形成した微粒子配列構造上に銅を蒸着した後に、微粒子をリフトオフすると、透過率50%、シート抵抗値6.3 Ω/sq.の値を得た。これらの値は、既存のITO基板の透過率およびシート抵抗値より30%低い値で、高精細な画像表示が必須ではない用途には既に商業利用できるレベルである。本研究の予備実験の時点で既に青色を発現できていたので、平成28年度は緑黄色を発現することを目標にしていた。当初予定していた100300 nmの微粒子に加えて、400700 nmの粒子も微細構造の鋳型として使用した結果、予定より広範囲な緑橙色まで発現できた。アルミニウム層の表面粗さに由来する乱反射が原因で発現色の彩度が低下していることをつきとめ、乱反射光の吸収層としてアルミニウム層上にゲルマニウムあるいはクロムを28 nm積層し、彩度を大幅に向上させることが出来た。ガラス以外の基板上に構造色を印刷する課題は次年度に取り組む予定であったが、平成28年度中にポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどの汎用プラスチック上にもガラス基板と同等の構造色を発現できることを確認した。しかし、同一基板上に多色印刷を施す課題に関しては、調整条件の異なる微粒子分散液の基板との接触領域を区分けしても、洗浄時に微粒子が他領域に付着し、混色する問題に直面しており進展していない。ナノ微粒子の自己組織配列を、透明電極基板形成に応用する用途も見いだした。基板上の2次元微粒子配列を鋳型として利用し、銅を蒸着した後、微粒子を除去するだけで、簡便に透明電極基板を形成する技術を開発した。直径3.5 micronの粒子を鋳型として用い、銅を50 nm蒸着した基板において透過率50%、シート抵抗値6.3 Ω/sq.の値が得られた。これは、市販のITO基板の透過率80%、シート抵抗値9.4 Ω/sq.に迫る性能で、厳密波結合波理論を用いた数値計算では直径3.5 micronの粒子を3.7 micron周期で配列すれば、透過率を70%まで向上させることが可能であることが分かった。本研究では、水中で正に帯電するアミジン基で修飾された直径200700 nmの粒子が互いに静電反発して自己組織的に形成する三角格子配列を、負に帯電したガラスやプラスチック基板全体に固定し、この構造上にアルミニウムを蒸着して得られる金属ナノ構造から生じるプラズモン共鳴および干渉の効果によって構造色を発現させる技術を確立した。この方法を用いて、ガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンシート表面を着色できることを確認した。アルミニウム表面の凹凸、基板・粒子上で乱反射した光が原因で、発現色の彩度が低かったため、可視光域全域で光を吸収するゲルマニウムおよびクロムを数ナノ製膜した。その結果、特に短波長側の散乱光が吸収され発現色の彩度が向上することを確認した。平成29年度は、より汎用性の高い炭素で光吸収層を形成し、同様の効果を確認した。更に、黒色のPET基板を用いた場合は、基板側での乱反射を効率よく抑制でき、彩度向上に最も有効であることが分かった。形成した構造色構造の耐摩耗性や加工性を向上させるために、PETフィルム上に形成した構造色構造を市販のラミネートフィルムで保護した。

ラミネートフィルムで保護した構造色構造は、触る、擦る、曲げる等の日常的な取扱動作では劣化しなかった。最小20 mmの曲率半径まで曲げても、構造色は維持された。研究期間内に加飾・塗装業界専門誌2誌から原稿執筆依頼を受けた。また、国内特許2件の出願とPCT出願1件を完了し、国内企業との共同研究を開始した。同共同研究に対してJSTや大阪市からの研究支援も得て、順調に商業利用に向けて発展している。プラズモン共鳴構造色の安価な大面積施工を可能にするため、水中で帯電する官能基で修飾された直径100500 nmの粒子が自己組織的に形成する三角格子配列を金属微細構造の鋳型として用いる方法を開発した。この方法を用いて、ガラスや各種プラスチック基板表面に微細構造を形成し、その上にアルミニウム層を形成すると、粒径や周期に応じて異なる構造色で着色できた。同一基板の区画毎に異なる粒径および周期からなる配列構造を形成し、一度のアルミニウム蒸着で8種類の構造色を発現する多色印刷を行った。更に、構造色構造を透明層で保護し、耐摩耗性、曲げ性を向上することができた。赤色呈色を実現し可視光全域を網羅するために、800900 nmの微粒子を鋳型とした構造色構造を形成する。多色印刷への取り組みは一旦休止し、モノトーンの意匠の表現技術を確立する。意匠の形状にカットしたマスクを基板に接着してから微細構造形成プロセスを進め、アルミニウムを蒸着した際に、構造色が発現する領域とアルミニウムそのものの銀色が呈される領域が現れ、意匠が表現される印刷法を確立する。マスクには溶剤不要で剥離できるカッティングシートを用いる予定である。意匠はレーザ加工機を用いて形成する。また、構造色構造の耐久性を向上させるためにマスク層形成について検討する。無機材料基板上にはポリシラザン系ガラスコート剤、プラスチック基板上にはラミネート保護層を圧着する方法を採る予定である。保護層形成による色相・彩度変化について、光学測定により検証し、時間領域差分法および厳密波結合理論を用いた数値計算で解析を行う。光学材料・専門誌掲載:青木画奈、米山貴之、志賀隆之、プラズモン共鳴と干渉を用いたフルカラー構造色印刷技術コンバーテック、pp.57-61、加工技術研究会、2017年2月号.
純レプトン原子のレーザー分光による電弱統一理論精密検証と新物理探索

本研究は,レプトンのみからなる水素様純レプトン原子:ミューオニウム(以下Mu)の精密分光により,電弱統一理論の精密検証および新物理探索を行うことを目標とする.具体的には,(1) Muの1S-2S間遷移周波数の精密二光子レーザー分光;(2)基底状態超微細分裂の精密マイクロ波分光;(3)荷電束縛系のエネルギー準位に電弱効果が及ぼす影響を摂動2次の項まで取り入れた高精度理論計算;の3つを行う.実験精度を先行研究より大幅に向上させ,基礎物理定数であるミュー粒子質量の決定精度を大きく向上させると共に,理論と実験の比較を通じて電弱統一理論の精密検証と新物理探索を目指す.本研究は,レプトンのみからなる水素様純レプトン原子:ミューオニウム(以下Mu)の精密分光により,電弱統一理論の精密検証および新物理探索を行うことを目標とする.具体的には,(1) Muの1S-2S間遷移周波数の精密二光子レーザー分光;(2)基底状態超微細分裂の精密マイクロ波分光;(3)荷電束縛系のエネルギー準位に電弱効果が及ぼす影響を摂動2次の項まで取り入れた高精度理論計算;の3つを行う.実験精度を先行研究より大幅に向上させ,基礎物理定数であるミュー粒子質量の決定精度を大きく向上させると共に,理論と実験の比較を通じて電弱統一理論の精密検証と新物理探索を目指す.
肺癌の経皮的ラジオ波焼灼療法の安全性に関する基礎的研究

正常肺に対するラジオ波焼灼術の影響を検討するため、家兎の肺にCTガイド下で経皮的にラジオ波焼灼を行い、合併症の有無を検討した。検討項目としてラジオ波焼灼による肺の化学的、あるいは機械的刺激に反応して呼吸促拍症候群(ARDS)が引き起こされる可能性の有無を、ラジオ波焼灼時間(高周波通電時間)による違い、ARDSの病初期に高値を示すというサイトカインのTNF-α,IL-1βの血中濃度を焼灼前と焼灼後に随時測定し、指標となりうるか検討した。実験動物は日本白色種の雄家兎を用いる。鎮静はケタミシ(三共)の筋肉内投与にて行う。CT装置は当大学に既設の東芝社製X-Vigorを用いる。家兎をCT装置上に仰臥位で固定した後、CTガイド下ラジオ波焼灼療法を行う。高周波発生装置はSurgitorn FFPF(周波数3.8MHz、出力15W)で貸借して用いる。細径プローブは0.41mm径のステンレスワイヤーで、焼灼範囲を径1cmとした。実験結果としてラジオ波焼灼における焼灼時間の違いによるARDSの発現率に差は認められなかった。ラジオ波焼灼における変化は焼灼範囲にとどまっており、周囲肺の変化は認められなかった。また、ラジオ波焼灼前後におけるサイトカインのTNF-α,IL-1βの血中濃度も実験に用いた家兎個体ごとに異なり、安定した値を示さず、ARDSの発現の指標となり得なかった。今後は実験方法を再検討し、焼灼時間のみならず、焼灼範囲との関連の有無、採血方法の検討によるサイトカインの血中濃度の変化について再確認する予定である。また、追加実験としてVX2腫瘍細胞を用いた家兎孤立性肺腫瘍モデルを作成し、肺腫瘍に対するラジオ波焼灼による経時的な病理組織学的変化、腫瘍壊死効果等について検討する予定である。近年肺癌のCT検診の普及に伴い、早期の肺癌が高頻度に発見されるに至っている。これに対して肝腫瘍などに用いられていたラジオ波焼灼療法が、肺癌にも応用されてきており、早期肺癌、手術不能肺癌に対する良好な治療効果が期待されている。しかし、肺は化学的、あるいは機械的刺激に反応して呼吸促拍症候群(ARDS)が引き起こされる可能性のある臓器であり、また動脈損傷時の肺出血が致死的になることもある。その点について家兎を用いでCTガイド下で経皮的にラジオ波焼灼を行い、合併症の有無を検討する。最初にラジオ波焼灼術による家兎の急性変化の検討のために家兎肺に対して経皮的ラジオ波焼灼療法を行い、焼灼後の家兎肺の急性変化、術後の合併症の有無、生存の有無を検討した。使用したラジオ波発生装置はRF2000(RTC社製)、使用した電極針はLeVeen^<TM>電極針17G(シャフト長15cm、展開径2cm、電極針8本)で、焼灼部位の熱凝固を示すroll-offの状態まで通電を行った。実験に使用した一群の家兎に対しては、経皮的ラジオ波焼灼術後、肺を摘出し、組織学的な急性期反応の有無を検討した。焼灼後の肺組織は焼灼部位を中心に出血性変化と肺組織の破壊が認められた。もう一群の家兎に対しては、経皮的ラジオ波焼灼術後、慢性期の肺組織の変化を検討するために4週間後、2ヶ月後に肺を摘出し、組織学的に検討する予定である。今後、血中TNF-α,IL-1βなどのサイトカインの血中濃度の焼灼術前、術後の変化の有無の槍討を組織学的な変化と併せて検討する予定である。
予混合.拡散ハイブリッド燃焼法による燃焼制御とその応用

水素を燃料とした内燃機関では,予混合燃焼させる方式が一般によく用いられる.しかし,この方式では火炎伝播速度が過大となって運転条件が制限される.そこで,局所的に燃料過濃および希薄となるような濃度不均一の混合気を形成し,燃焼させることによって制御することを試みた.水素を高圧で噴射して作成した噴流に点火することによって燃焼を制御する.これにより,燃焼過程に予混合火炎伝播と拡散火炎が同時に形成されることを示すとともに,このような燃焼法をエンジン燃焼制御に適用した.水素を燃料とした内燃機関では,予混合燃焼させる方式が一般によく用いられる.しかし,この方式では火炎伝播速度が過大となって運転条件が制限される.そこで,局所的に燃料過濃および希薄となるような濃度不均一の混合気を形成し,燃焼させることによって制御することを試みた.水素を高圧で噴射して作成した噴流に点火することによって燃焼を制御する.これにより,燃焼過程に予混合火炎伝播と拡散火炎が同時に形成されることを示すとともに,このような燃焼法をエンジン燃焼制御に適用した.予混合燃焼における火炎伝播速度がエンジン使用時には過大になってしまう水素予混合気において局所的に燃料過濃領域および希薄な領域となるような濃度不均一の混合気を形成し,そのなかを火炎伝播させることによって燃焼を制御することを試みる.すなわち,同じ総括当量比であっても分布特性を変化させることによって燃焼速度を上昇あるいは抑制して,制御することが可能となる.このとき,可燃限界内の混合気は火炎伝播し,それよりも濃いあるいは薄い混合気は混合・拡散律速となるために,基本的には拡散火炎を形成する.すなわち,これらの比率を局所的に変えることによって,燃焼を制御するこを目的とし,今年度は以下のような内容について研究を遂行した.まず,定容容器内に形成された高速非定常水素噴流の点火可能性および火炎伝播状況において重要である局所当量比分布を,周囲空気に混入したアセトンに基づくレーザ誘起蛍光法を用いて計測した.これによって対象中の混合気濃度を求めるとともに,点火安定性および火炎伝播限界分布を明らかにした.また,アンサンブル平均に基づく統計的検討も試みた.さらに,ラージェディシミュレーションの手法を用いて,同じく高速非定常噴流における火炎伝播過程を計算し,予混合火炎伝播から拡散火炎に移行する様子をとらえるとともに,噴射条件および点火条件を変化させることによって,ある程度,燃焼制御が可能であることが分かった.本研究では,予混合燃焼における実際上,火炎伝播速度が過大になる問題がある水素予混合気において局所的に燃料過濃領域および希薄な領域となるような濃度不均一の混合気を形成し,そのなかを火炎伝播させることによって燃焼を制御することを試みる.すなわち,同じ総括当量比であっても分布特性を変化させることによって燃焼速度を上昇あるいは抑制して,制御することが可能となる.このような燃焼を実現するには,とりわけ燃焼時の混合気分布が重要となることから,本年度はおもにレーザ計測および数値解析の手法を用いてこれらのことを明らかにするために以下のような研究を行った.1.水素非定常噴流の局所濃度分布のレーザ計測点火・燃焼特性に大きく影響する要因である混合気濃度の定量計測を目的とし,高圧の定容容器中に水素を噴射して形成される噴流の燃料濃度を,アセトンをトレーサとするレーザ誘起蛍光法を用いて計測し,燃料濃度の定量化を試みた.さらに,得られた燃料濃度の瞬時分布および,アンサンブル平均,変動値などの統計量を既報の燃焼実験と比較することで,燃料濃度分布と点火安定性,燃焼過程について考察した.その結果,噴流内部にφ=1.53.5の混合気が形成され,そこに点火すれば急激燃焼となる.一方,噴流境界付近にはφ=0.51.5の可燃混合気が比較的広く分布しており,これらの混合気から燃焼させることによって急速燃焼を抑制できる可能性を示した.2.水素非定常噴流における自着火燃焼過程の数値解析高温・高圧中に噴射された水素噴流の混合気形成および自着火燃焼過程をラージエディーシミュレーションに3ステップ自着火燃焼モデルを組み合わせて解析を行った.その結果,噴流の発達過程については実験を記述できること,噴流中に間欠的に空気が導入された領域で自着火が生じ,その後噴流外縁に高温部が広がること等が明らかになった.本研究では,予混合燃焼における実際上,火炎伝播速度が過大になる問題がある水素予混合気において局所的に燃料過濃領域および希薄な領域となるような濃度不均一の混合気を形成し,そのなかを火炎伝播させることによって燃焼を制御することを試みる.すなわち,同じ総括当量比てあっても分布特性を変化させることによって燃焼速度を上昇あるいは抑制して,制御することが可能となる.本年度はおもに定容容器およびエンジンを模擬した急速圧縮膨張装置を用いて,混合気の分布と燃焼過程の関係について明ちかにした.1.定容容器中に水素を数度に分割しで噴射し,濃度ゐ不均一な混合気を作るとともに,それに火花点火を行い燃焼させる実験を行った、これにより,適切に噴射を行うことによって,燃焼初期の急激な熱発生を抑制できることを示した.

これは,燃焼初期は予混合気中を火炎伝播し,燃焼後半は拡散的に燃焼が進行するためであり,これら2つの燃焼法をうまく組み合わせることによって,燃焼制御が可能であること示した.2.水素の燃焼制御する一つの方法として,高温・高圧雰囲気における自着火燃焼着目して実験を行った.すなわち,急速圧縮膨張装置を用いて,温度約1000K,圧力約4MPa程度の雰囲気を作成し,そこへ水素を直接噴射した際の,自着火燃焼過程を筒内圧力計測および直接撮影法を用いた可視化によって検討した.これにより,着火遅れが比較的短い条件において初期燃焼が抑制されること,燃焼後半は噴射率によって燃焼を制御でることを示した.