hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
全mRNAカウンティングの基盤技術開発

1、RNA抽出法の検討(1)、抽出法の比較検討RNA抽出に関する様々な方法論の比較検討を行った。難度の高い酵母からのRNA抽出の為にこれまでに開発された方法6種類を取り上げて、同一サンプルからのRNA回収を行い、収量の検討を実施した。抽出法によりRNA回収量に10倍以上の差が有り、そのなかで、長時間65°Cで放置するホットフェノール法が最も高い回収率を示した。(1)各ステップの反応効率のモニター試験管内転写により合成した既知量のIVT-RNAとdsDNAを鋳型RNAサンプルに加えた。ここで、これら2種の標準は内部断片に鎖長の多型を持たせておき、競合PCRによる識別定量が可能なように設計した。この標準分子により、GATC-PCRにおける各反応の効率をモニターした。第2鎖合成と制限酵素消化を合わせた効率は95%であり、アダプターDNA付加効率は66%であった。GATC-PCRの反応効率をステップに分けてモニターすることが可能となり、反応条件の最適化ならびに絶対定量値の算出に有用な系を開発することができた。(2)、内部標準による絶対定量値の算出2種類の内在性mRNAに対し、それぞれ同一配列の一部に鎖長の多型を有するRNAを試験管内転写により合成し、鋳型RNAサンプルに加えた。既知量のIVT-RNAは、内在性mRNAに対する内部標準となり、GATC-PCRとは独立してこれら2種類のmRNAの絶対量を算出した。得られた絶対量により、GATC-PCRによるトランスクリプトームの絶対定量値を補正することで、同一サンプル内でのGATC-PCRによる絶対定量値について、高い再現性が得られた。即ち、本内部標準によりGATC-PCRの反応効率全体を補正し、正確な絶対定量値が算出可能となった。
児童虐待防止制度の研究-一時保護・措置解除事例を中心に-

本研究では、家庭復帰を目的とする児童虐待の一時保護ケースおよび施設入所措置解除ケースに関して、文献および児童相談所の未公表ケースをもとに、一時保護および措置解除に必要な要因を分析した。その結果、家庭復帰後の児童虐待の再発防止には、初期介入から家庭復帰まで一貫して児童虐待ケースとして対応する必要があること、家庭復帰に向けた関係機関の連携による援助が必要であること、かかる連携を維持・継続させるにはネットワークを支える関係者への援助もまた不可欠であること等が明らかになった。児童相談所の実務からは家庭復帰について児童相談所と親との間に信頼関係がない場合には、入所措置を継続するために家庭裁判所の承認を求めるべきこと、関係機関の援助が機能しているか否かを確認できるまではケースを終結できないこと等が明らかにされた。児童養護施設における家庭復帰援助に関しては、被虐待児への心理的援助には「安心と安全」の確保が不可欠であること、個別対応が必要であること、親に対する援助では施設職員との信頼関係の形成が不可欠であること等が示された。以上の分析から、現在の法制度上の課題として、家庭復帰に向けた児童相談所と施設が連携をとるにあたり、その権限や役割を法的に明確化する必要があること、児童福祉法28条により入所措置がとられた場合に親がその措置解除をもとめることができる制度を設ける必要のあることが法的課題として提示された。今後の研究課題としては、家庭復帰のために必要な制度および措置解除を争う手続の内容を法体系全体から検討することが必要となろう。本年度は、児童相談事例集、各地の児童相談所研究紀要等に掲載された事例および埼玉県児童相談所で処理された児童虐待ケース等の分析を通じて、再措置の状況を明らかにした。この結果、明らかになったのは、重篤なケースでは、過去に児童相談所が関わっていたケースが少なくなく、過去の取り扱い如何によっては、児童虐待の再発が防止しえたケースもある、ということである。今回の分析では、児童虐待事例を一覧にし、その特徴をわかりやすく示したのち、重要な事例について詳細な検討を試みた。ケースの検討から、措置解除等の場合には、再発防止のために以下の点に留意すべきではないかとの仮説が示された。(1)重篤なケースでは、親子分離中の虐待親の心理的・精神的治療が不可欠であること。(2)措置解除による親子再統合の場合、分離中の親への再統合支援(ソーシャルワーク)が重要になること。(3)親子再統合を試みる際には、再統合後の地域の支援ネットワークを形成しておく必要があること。などである。来年度は、これらの仮説を検証するため、虐待親の心理的・精神的治療の有効性および親子再統合に向けた支援の行われた成功ケースを分析する予定である。児童養護施設等に措置された被虐待児の家庭復帰には、多くの危険が伴うことが先行研究から明らかにされている。本研究においては、被虐待児の一時保護・措置解除事例の分析を通じて、以下の点が明らかになった。1解除後のフォロー(家庭復帰後の援助)を適切に行うためには、措置の時点で、措置に至った原因や保護者の状況を適切に把握しておくことが重要である。2一人親の再婚等による家庭環境改善を理由に家庭引き取りが行われた場合、児童虐待の再発防止のためには、被虐待児の状況だけでなく、大人の関係や家族力動を見極める必要がある。3家庭引き取り後、親子関係が形成されるまでの間、保護者から児童相談所に定期的に報告する義務ないし引き取り後の養育支援システムを制度化する必要がある。4児童相談所の実務としては、家庭引き取りを目標にできない(すべきでない)事例であるか否かの見極めが重要である。5児童養護施設の実務としては、家庭引き取りに向けて、担当児童福祉司と施設の担当職員とが共通の理解をもち、児童の意向を開き、保護者と協議しながら進めることが必要である。6措置解除後のフォローは、適切かつ総合的に行われる必要があるため、地域における関係機関の連携を保障する仕組みを設ける必要がある。
大腸菌の染色体複製開始における複製ヘリカーゼの定方向性装着メカニズムの解明

染色体複製における開始複合体による複製ヘリカーゼの定方向性導入という現象は生物共通だと考えられるが、複製起点への複製ヘリカーゼ装着の分子機構は未解明である。大腸菌の染色体複製は、複製開始タンパク質DnaAが複製起点上で高次複合体を形成することでDNA二重鎖が局所的に一本鎖に開裂し、複製ヘリカーゼDnaBが一本鎖DNAに装着されることで開始する。本研究では複製開始複合体により生じた一本鎖DNAへDnaBがどのように装着されるか明らかにするために、試験管内再構成系を用いた生化学的・分子生物学的解析を詳細に進める。これにより一本鎖DNA、DnaAおよびDnaBの動的分子機構を解明し、両方向複製機構を起こす高次複合体動態を理解する。
ヒトiPS細胞由来ＩＩ型肺胞上皮細胞の量産化と遺伝性肺線維症の病態解析への応用

ヒトiPS細胞からII型肺胞上皮細胞への分化誘導とその量産化について、分化効率の改良と長期培養法を開発した。II型肺胞上皮細胞の分化マーカーであるSFTPCを発現した細胞を約50%の分化効率で誘導でき、3ヶ月以上にわたって遺伝子発現と形態を維持しつつ培養継続できた。また、開発した方法を用いて、Hermansky-Pudlak症候群(HPS)の疾患特異的iPS細胞をII型肺胞上皮細胞に分化させ、疾患モデリングについて検討したところ、サーファクタントを貯留するラメラ体の異常を確認することができた。ヒトiPS細胞はII型肺胞上皮細胞を用いた肺線維症の病態解明に役立つ可能性がある。ヒトiPS細胞からII型肺胞上皮細胞を量産するために重要な誘導効率については、改良を重ねることにより、51.2±1.2 %にまで改善した。これにより、1.0x106個を超える細胞数の確保が容易になり、網羅的な遺伝子発現解析も増幅なしで可能になった。マイクロアレイでiPS細胞由来のII型肺胞上皮細胞の遺伝子発現を調べたところ、SFTPA, SFTPB, SFTPC, SFTPDすべてが発現しており、その他の遺伝子発現についてもII型肺胞上皮細胞に合致する結果だった。このリストの中にはII型肺胞上皮細胞の新規マーカーともなりえる遺伝子も含まれていると考えられ、今後進めていく蛋白質レベルでの発現評価に期待したいところである。また、II型肺胞上皮細胞の継代にも挑戦し、遺伝子発現パターンを維持しながら長期培養する方法を検討している。レポーター細胞を使用しないヒトiPS細胞由来のII型肺胞上皮細胞の単離方法を確立するため、II型肺胞上皮細胞を抗原とするモノクローナル抗体を開発した。細胞外基質については、コラーゲンゲルを試したが、マトリゲルをベースとした三次元培養法からまだ脱却できていない。無フィーダーでの分化誘導についてはコンディショナルメディウムを検討中である。細胞のストックについては市販の保存液を検討し、凍結融解後の遺伝子発現パターンがちゃんと維持されているか今後検討していく予定である。Hermansky-pudlak症候群の疾患特異的iPS細胞の解析に向けてはHPS1だけでなく、比較的解析のしやすそうなHPS2の異常についてもiPS細胞を樹立し、遺伝子発現をレスキューするためのベクターを作製した。誘導効率が上昇し、長期培養にも取り組んだことで、II型肺胞上皮細胞の回収量を増やすことが可能になった。遺伝性肺線維症の疾患特異的iPS細胞の研究にも応用しやすくなったと考えている。まず、ヒトiPS細胞からII型肺胞上皮細胞への分化誘導とその量産化についてはH27年度に達成できた分化効率の改善などの成果を元に、三次元共培養の状態で継代を繰り返しながら、長期培養を試みた。SFTPCのGFPレポーター細胞を用いて線維芽細胞との三次元共培養を繰り返すことにより、3ヶ月以上にわたってII型肺胞上皮細胞がサーファクタント遺伝子を発現しながら培養を継続できることが分かった。生存率には改善の余地があるが、凍結保存することもできた。また、II型肺胞上皮細胞の遺伝子発現パターンを維持したまま長期培養できることも分かり、量産化に必要な成果を得た。この技術を用いて、遺伝性肺線維症の疾患モデリングに応用した。遺伝性肺線維症を来たすHermansky-Pudlak症候群(HPS)の疾患特異的iPS細胞の遺伝子機能を回復させるため、まずは遺伝子強制発現による正常なHPS1とHPS2の遺伝子導入を試みたが、安定したiPS細胞株を得ることができなかった。このため、正常なiPS細胞株を利用し、HPS1, HPS2の遺伝子欠損株の樹立も行い疾患モデリングを試みた。また、ゲノム編集技術を活用した遺伝子相同組換えにより遺伝子変異の修復を試みたところ、HPS2については遺伝子発現の正常化したiPS細胞株を得ることが出来た。HPS2の疾患特異的iPS細胞と遺伝子修復後のiPS細胞をそれぞれII型肺胞上皮細胞に分化させ、長期培養を行なって比較したところ、サーファクタントを貯留するラメラ体の異常が遺伝子修復によって改善すること分かり、HPS関連肺線維症の発症の初期変化を再現できた可能性がある。本研究課題により、ヒトiPS細胞からII型肺胞上皮細胞への効率の良い分化と長期培養によって量産化への道が開かれたと同時に、ヒトiPS細胞を用いた遺伝性肺線維症のモデリングに道筋をつけることが出来た。II型肺胞上皮細胞を増やして単離する方法を工夫し、当初の予定通り疾患特異的iPS細胞を用いた遺伝性肺線維症の研究を進めていく。呼吸器内科研究成果は全体としておおむね順調に進展しているが、細部では遅れている項目もあった。

特にサイトカインなど失活の早い消耗品については使用する時期が近くなったら購入するのが望ましく、年度内の購入が間に合わなかった。また、ヒトiPS細胞からII型肺胞上皮細胞を分化させ、長期培養を行なう期間については3ヶ月以上にわたる時間を要する条件検討も含まれる。このため、海外グループとの開発競争に負けないようにスムーズに研究を推進することが重要である。受託で行なっている核型検査をはじめ、結果が返ってくるのに月単位の時間のかかる検査や到着までに時間のかかる消耗品もある。急ぐ必要があるなどやむをえないものについては、一部を次年度使用にすることで、サンプルの準備期間も含めて研究が半年近く遅れることを回避できると考えた。当該研究のための期間全体を通して必要な金額は変わらない。研究は全体的に順調に経過しているが、当該研究に必要な物品が決して減ったわけではなく、有望なモノクローナル抗体を複数株樹立することができたため、それぞれ性能を評価する必要もでてきた。よって研究が進展することで、必要な作業や消耗品はむしろ増えつつあるというのが現状である。引き続き研究計画に沿って使用を進めていく。
高齢者の知覚・認知機能の低下特性からみた情報的空間計画に関する研究

本年度は以下の3つの課題について研究を行った。1.施設における位置の把握について痴呆性老人と一般老人を比較しながら居室の把握の仕方を、観察及び聞き取り調査から捉えた。痴呆性老人は、デイルームなどのパブリック的空間で日常生活の多くを過ごすため、パブリック空間を中心に居室の位置を把握する傾向があり、一般老人の居室拠点型とは異なっていることが得られた。いくつかのゾーンに別れている施設では、自分の居室のあるゾーンと食堂・デイルームとの間の空間の把握状況は非常によいが、他のゾーンについてはほとんどわからない状況であった。2.案内情報等の視認性・認知性について視覚機能が低下し、認知機能にも障害のある痴呆性老人でも、空間把握の手がかりになる案内情報等について、写真等を使ったヒアリング調査を行った。自分の氏名の着いた名札は、居室であることを比較的認知しやすいが、その位置や大きさで視認性が悪くなることがあった。色彩による情報提供は、比較的よく理解される傾向にあるが、色相、彩度、組合せなどにより視認性に大きな差があることが捉えられた。3.視環境条件について本年度はグレアの影響について予備的な実験を行った。天井にある住宅用照明の光源が視界に入ってもグレアになり見にくくなることはほとんどなかった。高齢者で軽度の白内障症状があるもので、極端に輝度の高いものを見る場合には多少見にくくなる訴えが得られ、周辺グレアと中心グレアは別のものであることが捉えられた。
亜熱帯地域における壁面緑化の省エネ効果に関する研究

1.研究の目的・方法・経過本年度の研究においては、【◯!1】まず、県都那覇市の住宅市街地を対象に壁面緑化の実態調査を行ない、それを「立面緑占有率」によって定量的に把らえると共に、典型事例に対する意識評価の分析を行なった。【◯!2】さらに、沖縄県中南部及び離島(宮古・八重山)における壁面緑化の事例収集を加えて、東南アジア諸国での事例も含めて比較分析を行なった。【◯!3】尚、離島集落(多良間島)では、緑化管理等に関するアンケート調査も行った。結果の概要は以下の通りである。2.那覇市街地における壁面緑化の実態と評価(1)典型的住宅市街地での立面緑占有率と壁面緑化のタイプ【◯!1】住宅市街地での壁面緑化は、立面緑占有率平均20%を占め、【◯!2】その形態的タイプは「庭木+ブロック塀」「路上緑化」「修景緑化」「面緑化」のタイプに分けられる。【◯!3】それはまた、立面緑占有率20%未満では「路上緑化」、同30%以上では「面緑化」がそれぞれ多くなる。(2)緑化タイプと意識評価【◯!1】立面緑占有率は緑量意識と強い相関にあり、視覚的緑量指標を代替することが確認された。【◯!2】全体として緑量が多く、形の整った「面緑化」に最も評価が高い。【◯!3】緑化形状の工夫が加わる「修景緑化」は緑量に拘らず良い評価が得られる。3.沖縄本島・離島及び東南アジアにおける壁面緑化の型と評価【◯!1】壁面緑化の型には、緑をはわせる場所によって「壁」「塀」「屋根」「バルコニー」「ひさし」型がある。【◯!2】壁面緑化に対する評価因子には「情緒性」「量感」「清潔感」「印象性」が認められ、量感は立面的緑量を反映する。【◯!3】外国人留学生は建物と密着した緑化に清潔感が欠かせないことを指摘している。【◯!4】結果、壁面緑化は緑量4050%を目安として、建物と一体的なデザインの必要性が確認された。
北米太平洋岸に分布する海成白亜系の高時間精度年代層序と海生生物群の時空変遷

米国カルフォルニア州北部、アラスカ州南部、およびカナダのバンクーバー島に分布する海成白亜系を対象に野外地質調査を実施し、古地磁気層序と大型・微化石層序の解析を行った。その結果、カルフォルニア州北部において、バレレミアン階からチューロニアン階までのほぼ連続的な海成白亜系層序を識別した。また、上記地域の海成白亜系中の大型軟体動物群と冷湧水起源炭酸塩岩に伴われる化学合成貝類群集を記載し、その意義を考察した。1.野外調査結果代表者の棚部と研究協力者の伊庭靖弘(東大博士課程院生)の2名は、2006年7月4日から7月21日の日程で、米国アラスカ州南部Talkeetna山地の海成白亜系を地質調査し、下部白亜系(Albian)から多数の大型化石を採集した。また、Alfred川沿いに露出する上部白亜系(Campanian)中に冷湧水性起源と思われる石灰岩を見いだすとともに、その周囲に特徴的に産するイノセラムス科二枚貝などの産状を観察し、化石試料を採集した。さらに、棚部と研究協力者のジェンキンズ・ロバート(科研支援研究員)、カイム・アンドレイ(学振外国人PD)、友杉貴茂(北大博士研究員)の4名は2006年8月15日から約2週間にわたり、米国カルフォルニア州Redding付近の海成白亜系を地質調査し、下部白亜系(Barremian)中のメタン湧水起源石灰岩の周囲に分布する化学合成貝類群集の産状を観察するとともに、化石試料を採集した。これと並行して、中部白亜系Cemonanian/Turonian境界付近を精査し、海洋無酸素事変の検証のための微化石解析用泥岩試料を連続的に採集した。2.室内研究成果平成17年度までの第一次調査と今年度の野外地質調査結果と、採集した岩石試料の古地磁気層序学的解析と大型・微化石試料の生層序学的解析の結果に基づき、北太平域で初めて北カルフォルニア州の下部-中部白亜系の総合年代・古地磁気層序を確立した。この成果は、主要分担者共著で現在米国地質学会誌に投稿中である。また、北太平洋域の海成白亜系に特徴的に発達するメタン冷湧水起源石灰岩の形成過程とそれに伴われる化学合成群集の古生物学的特徴をまとめ、Geobiology(受理済み)、Island Arc(査読中)、Acta Palaeontologica Polonica(査読後、修正中)に投稿した。1.野外調査結果代表者の棚部と研究協力者のジェンキンズ,ロバート(東大21世紀COE特任研究員),カイム,アンドレイ(学振外国人PD)の3名は,平成18年6月14日から23日の期間,米国アラスカ州南部Talkeetna山地の海成上部白亜系を地質調査し,冷湧水起源の炭酸塩岩の周囲に特徴的に産する化学合成貝類群集の産状を観察するとともに,多数の化石試料を採集した。これと並行して,ジェンキンズ,カイムは北海道夕張市,三笠市,中川町などに分布する海成白亜系中に含まれる冷湧水起源の炭酸塩岩とそれらに随伴する特異な化石群集の調査と試料採集を行った。2.室内研究平成18年と19年の野外調査および採集岩石,化石試料の室内研究を行い,1)北太平洋域の海成白亜系に特徴的に発達するメタン冷湧水起源石灰岩の形成過程とそれに伴われる化学合成群集の古生物学的特徴をまとめ,国際誌に発表した。とくに,北海道羽幌地域の上部白亜系から産した長頸竜類骨化石に随伴する小型の貝類群集を現生種と比較検討した結果,骨遺骸に成立した化学合成貝類群集であることを明らかにした。これは,中生代の海生爬虫類遺骸に成立した化学合成群集としては世界初の報告である。このほか,カナダ,バンクーバー島および北海道の海成上部白亜系から産した大型鞘形類の顎化石を調べ,2新属3新種として記載報告した。本報告は,白亜紀後期の海洋生態系の古生物地理や進化を考える上で重要な知見と考えられる。1.野外調査結果環北太平洋の白亜系からは,日本と米国カリフォルニア州からメタン湧水依存型化学合成化石群集が報告されていたが,両地域は地理的に大きく隔てられていた.今回,米国アラスカ州南部のTalkeetna山地Alfred Creekに分布する上部白亜系(Campanian)を調査レたところ,炭素安定同位体比の著しく低い炭酸塩岩によって構成されるメタン湧水堆積物とスナモグリーキヌタレガイーツキガイから構成されるメタン湧水依存型化学合成群集を発見した.このことから,白亜紀の環北太平洋には広くメタン湧水とメタン湧水依存型化学合成群集が分布していたことが明らかになった.2.室内研究成果

平成19年度までの第一次調査と今年度の野外地質調査結果と採集した化石試料の解析の結果に基づき、北太平域で初めて北カルフォルニア州の下部-中部白亜系の総合年代・古地磁気層序を確立した。この成果は、主要分担者共著で現在国際誌に投稿中である。また、北太平洋域の海成白亜系に特徴的に発達するメタン冷湧水起源石灰岩の形成過程とそれに伴われる化学合成群集の古生物学的特徴をまとめ、The Island Arc、Acta Palaeontologica Polonicaに公表した。また、平成19年度の調査でカルフォルニア州北部の下部白亜系(Barremian)の冷湧水性炭酸塩岩周辺から産した大型二枚貝について分類学的検討を行ったところ、グリーンランドの同時代の冷湧水性石灰岩から報告のある化学合成二枚貝Caspiconchaに比較されることが判明し、化学合成二枚貝群集の起源や地理的分布を明らかにする上で重要な知見が得られた。詳細は、現在投稿準備中である。このほか、北米太平洋岸のカルフォルニア州北部の下部白亜系(Albian)から産した厚歯二枚貝、およびバンクーバー島ならびに北海道の上部白亜系(Santonian-Campanian)から産した大型鞘形類八腕目2新属3新種の顎器を、それぞれCretaceous Research, Journal ofPaleontologyに記載報告した。
冷却時の通電特性低下を抑制する希土類系超電導コイルの基本設計指針と冷却指針の構築

希土類系超電導コイルを液体窒素で冷却する場合は、過渡熱応力によりコイル特性が劣化する可能性があるため、コイルの予冷が重要であるといえる。また、過渡熱応力の抑制に有効な予冷温度について検討したところ、90K程度(液体窒素上空10mm程度)での予冷が有効であることがわかった。しかし、コイル冷却時の過渡熱応力による特性劣化を抑制するには、巻枠の材料選定も重要である。コイルの特性劣化は、コイル冷却時に超電導層に作用する剥離応力だけでなく、コイル端部と電流リードの接続方法にも大きく依存するため、コイル通電時のクエンチや焼損を防ぐには、これらの劣化要因も考慮したコイル設計・製作・冷却が重要となる。平成26年度は、有限要素法に基づく解析コードを作成し、コイル冷却時の過渡熱応力解析を行った。その結果,巻線部に比べて巻枠部(FRP)の熱伝導率が低いことから、巻枠部と巻線部間に大きな温度勾配が生じることがわかった。また、コイル中央部よりもコイル端部の方が大きな応力が発生することがわかった。次に、温度勾配による熱収縮量の差が過渡熱応力に及ぼす影響を明確にするために,コイルの巻線部のみを冷却する場合と巻枠部のみを冷却する場合についてコイル内部の過渡熱応力特性を解析した。その結果、コイルの巻線部のみを冷却する場合は、FRPの熱伝導率が低いために巻枠部の温度がほとんど下がらず、巻線部との温度勾配が大きくなり、コイル全体を冷却する場合よりも過渡熱応力が大きくなった。一方、コイルの巻枠部のみを冷却した場合は、巻線部の熱伝導率が高いため、巻線部と巻枠部の温度が同様に低下することから,巻線部と巻枠部間の温度勾配が小さくなり,過渡熱応力はコイル全体を冷却する場合よりも小さくなった。これより,コイル冷却時は、巻枠部から冷却する方法が過渡熱応力の抑制に有効であるといえる。次に、これを実現する方法として、コイル巻枠中心部のFRP量を減らす方法、巻線部をFRPで覆う方法、コイル巻枠(FRP)の半径方向の厚みを薄くする方法の過渡熱応力低減効果について検討した。その結果、コイル巻枠中心部のFRP量を減らすことによりFRPが速く冷却され、巻線部と巻枠部間の温度勾配を小さくできること、巻線部を熱伝導率の低いFRPで覆うことにより巻線部が冷えにくくなり、巻枠部と巻線部間の温度勾配を小さくできること、そして、コイル巻枠であるFRPの半径方向の厚みを薄くすることにより、巻枠部が短時間で冷却され巻枠部と巻線部間の温度差を小さくできることを確認し、いずれの方法も過渡熱応力抑制に有効であることを明らかにした。室温中のY系超電導コイルを液体窒素で浸漬冷却する場合、室温(約300 K)と液体窒素温度(77 K)とでは温度差が大きいため,コイル冷却時にコイル端部を中心に大きな熱応力が発生し、コイルを構成するY系テープ線で剥離現象が生じて通電特性が低下する可能性がある。そこで,平成27年度は、液体窒素上空でコイルを予冷してから液体窒素に浸漬冷却する方法に着目し、室温から予冷温度、および、予冷温度から液体窒素温度に冷却する際に生じる過渡熱応力について検討した。まず、液体窒素上空の温度分布を把握するために、セルノックス温度計を用いて液体窒素液面からの距離と窒素ガス温度の関係を評価した。次に、予冷温度をパラメータとし、予冷中と液体窒素浸漬冷却中のコイル内過渡熱応力を解析した。その結果、予冷時の過渡熱応力は、時間の経過とともに単調増加し、予冷温度が低い場合ほど大きくなるものの、窒素ガス冷却の場合は、液体窒素冷却時よりも熱伝達が小さくなることから、コイル巻枠部と巻線部の温度差も小さくなり、予冷しない場合よりも最大過渡熱応力を抑制できることがわかった(液体窒素液面より1cm上空(約85K)で予冷した場合に、コイル冷却時の最大過渡熱応力を大幅に低減できた)。ただし、液体窒素の遷移沸騰領域で巻枠部と巻線部の温度差が大きくなる様な予冷温度の場合は、予冷温度から液体窒素温度へ冷却する際に、予冷時と同程度の過渡熱応力が発生することがわかった。また、本結果を検証するために、Y系超電導テープ線を用いたダブルパンケーキコイルを作製した。しかし、電流リードとの接続部での通電特性の劣化が、コイルの通電特性に大きな影響を及ぼすことが確認されたため、コイルの巻線端部と電流リード間の接続方法について改めて検討した。その結果、Y系超電導テープ線の劣化抑制に適した低温半田の種類と半田接続方法を明らかにした。平成27年度は、Y系超電導コイルを構成する超電導テープ線内の剥離抑制に有効なコイル形状・大きさ・構成方法や冷却・昇温方法の明確化を目指し、平成26年度に実施した有限要素法を用いた超電導コイル内の過渡熱応力過渡解析結果を検証するための実験を実施する予定であった。しかし、電流リードとの接続部での通電特性の劣化が、コイルの通電特性に大きな影響を及ぼすことが確認されたため、コイルの巻線端部と電流リード間の接続方法について改めて検討することにした。

また、ひずみゲージを用いたひずみ分布測定において、測定結果がひずみゲージの設置状況(取り付け方法)に依存することが確認された。この原因として、ひずみゲージとテープ線表面の接着状況が場所により異なることが考えられたため、再現性の高い取り付け方法について検討した。以上により、当初予定していたコイルの過渡熱応力の測定を実施できなかったが、その代わりに、平成28年度実施予定の、コイル冷却時の過渡熱応力抑制に適した冷却方法について検討した。その結果、液体窒素の遷移沸騰領域の影響により、過渡熱応力の抑制に適した予冷温度が存在することが明らかとなった。以上の様に、当初予定した計画とは異なるものの、平成28年度は、平成27年度に得られた解析結果の検証を含め、コイル冷却中の過渡熱応力の測定を実施する予定である。平成28年度は、冷却時のコイル巻枠の過渡熱応力が超電導層の特性劣化(剥離)に及ぼす影響を調べるために、巻枠の材質がコイル冷却時の過渡熱応力に及ぼす影響を解析的に検討するとともに、液体窒素冷却時のコイル巻枠や超電導テープ線表面の熱ひずみ測定を通じて、コイル巻枠の過渡熱応力抑制に適したコイルの冷却方法について検討した。まず、巻枠の材質の影響については、通常使用するGFRP製の他に、SUS製とCFRP製の巻枠について検討した。その結果、SUS製巻枠の場合は、内側の超電導層端部において、冷却開始後10秒以内に2MPa程度の引張応力が生じるものの、その後は、すべての超電導層において圧縮応力に変化した。一方、CFRP製巻枠では、すべての超電導層において圧縮応力が生じた。また、GFRP製巻枠の軸方向熱膨張係数のみをCFRPの値に変更したところ、CFRP製巻枠の場合と同様の熱応力低減効果が得られた。これより、超電導層に働く劈開力の抑制には、SUS製やCFRP製の巻枠を適用するなどして、軸方向の熱膨張を抑制することが有効であることがわかった。また、当初は、冷凍機を用いて、エポキシ樹脂含浸した超電導コイルを液体窒素温度までゆっくり冷却することにより、コイル内の温度分布とひずみ分布の時間変化を測定する予定であったが、コイルの冷却パスの取り方(コイル冷却用伝熱板の大きさ、取り付け位置、取り付け方法など)に大きく依存し、液体窒素冷却時に超電導層に作用する剥離応力特性とは大きく異なることが明らかとなったため、液体窒素冷却コイルを用いて、コイル巻枠の過渡熱応力抑制に適したコイルの冷却方法の検討を行った。その結果、巻枠がGFRPの場合は、巻枠の外側(巻線側)よりも内側の方の軸方向ひずみが大きくなり、この差が巻枠の変形やコイル径方向応力発生に影響していることがわかった。希土類系超電導コイルを液体窒素で冷却する場合は、過渡熱応力によりコイル特性が劣化する可能性があるため、コイルの予冷が重要であるといえる。また、過渡熱応力の抑制に有効な予冷温度について検討したところ、90K程度(液体窒素上空10mm程度)での予冷が有効であることがわかった。しかし、コイル冷却時の過渡熱応力による特性劣化を抑制するには、巻枠の材料選定も重要である。コイルの特性劣化は、コイル冷却時に超電導層に作用する剥離応力だけでなく、コイル端部と電流リードの接続方法にも大きく依存するため、コイル通電時のクエンチや焼損を防ぐには、これらの劣化要因も考慮したコイル設計・製作・冷却が重要となる。
炎症性肺疾患発症分子機構における抗菌ペプチドdefensinの意義

近年、生体における感染防御機構の一環として、抗菌ペプチドの存在が注目されている。ヒトでは、抗菌ペプチドとして、6種類のalpha-defensin、4種類のbeta-defensinが発見されており、その抗菌作用によって感染防御に関与していることが想定される。本研究は、defensinと炎症性肺疾患の関連に視点をおき、defensinが治療薬となりうる可能性を探索し、治療薬の開発および実用化を目的とする。<defensinの抗菌作用機序>hBD2を中心に、defensinの抗菌メカニズムを探索した。defensinは、Na^+の存在によって濃度依存的に抗菌活性を消失することが知られており、イオン環境が抗菌作用発現に重要と考えられる。今回、新たにCa^<2+>など陽イオンの存在が、hBD2抗菌活性を減弱することを明らかにした。<defensinの誘導・発現分子機構>hBD2の誘導・発現分子機構を、ヒト気道培養細胞を用いて検討した。hBD2-mRNA発現等を指標として、LPSによるhBD2発現を検討した。その結果、1)転写因子(AP-1,NFk-B)がhBD2誘導・発現に必須であること、2)steroidがhBD2誘導・発現を減弱すること、3)COX inhibitorはhBD2誘導・発現に影響を与えないことを明らかにした。<マウスdefensinの探索>新たに6番目のマウスbeta defensinを発見し、mBD6と命名、発表した。mBD6は、筋肉に多く分布し抗菌活性を呈した。さらに、ヒトおよびマウスの精巣上体において特異的に発現するdefensin(hBD5,6およびmBD11,12)を発見し、やはり抗菌活性を有することを報告した。本知見より、defensinの多彩な生理学的機能が推測される。ヒトでは、抗菌ペプチドとして、6種類のalpha-defensin, 4種類のbeta-defensinが発見されており、その抗菌作用によって感染防御に関与していることが想定される。その緒果、1)転写因子(AP-1, NFk-B)がhBD2誘導・発現に必須であること、2)steroidがhBD2誘導・発現を減弱すること、3)COX inhibitorはhBD2誘導・発現に影響を与えないことを明らかにした。<マウスdefensinの探索>新たに6番目のマウスbeta defensinを発見し、mBD6と命名、発表した(J Biol Chem, 2001)。mBD6は、筋肉に多く分布し、抗菌活性を呈した。現在、さらに未知のdefensinを探索しつつある。
シロイヌナズナの脱黄化過程における葉原基発達の光制御

植物においては、発生分化のタイミングのみならず、形成される器官の形態や機能までが環境要因に大きく左右される。植物の発生過程に影響を与える要因は様々あるが、最も重要な要因の一つが光である。本研究では、シロイヌナズナを材料に、古典的な組織学的、光生理学的手法に加え、分子生物学的、分子遺伝学的手法を用い、光形態形成反応の細胞レベルでの研究を展開した。1)プロモーター・トラップ系統を用いた研究光形態形成に関わる新規の遺伝子を同定する目的で、Nottingham Arabidopsis Stock Centreより入手したプロモーター・トラップ系統を用い、黄化芽生えと緑色芽生えでレポーター遺伝子であるGUSの発現パターンを比較した。その結果、明暗による染色パターンの相違が見られる系統が多数得られた。これらのうち、下胚軸の伸長制御に注目して以下の研究を行った。INRAのプロモーター・トラップ系統から我々が再単離したN35系統では、暗所でレポーター遺伝子の強い発現が胚軸下部で見られ、伸長との関係が推測された。そこで、この系統における遺伝子発現の光制御について詳しく調べた。まず、光生理学てきな解析を行い、この遺伝子の発現が安定なフィトクロム(おそらくPhyB)のPrfによって抑制されることを示した。次に、N35系統で近赤外光による伸長促進に異常がみられるかどうか調べたが異常は見られなかった。2)スポット照射による研究、下胚軸でレポーター遺伝子の発現が制御されるN35系統を用いスポット照射の実験を行った。まず、顕微鏡観察用の光源とコンデンサーを用い、上述のN35系統において子葉の部分と下胚軸下部に対してスポット照射を行いその効果を比較したところ、子葉を照射した場合にのみ効果が見られた。このことから、この光制御における光受容部位は、発現がおこる下胚軸ではなく子葉であることが示唆された。
骨の長さの成長のメカニズム-成長軟骨への血管侵入の機序と破骨細胞形成

骨の長さの成長は、成長軟骨(骨端軟骨)での軟骨内骨化の機序で行われている。軟骨内骨化には、軟骨細胞の崩壊、血管の侵入、軟骨基質の吸収、骨組織の添加のプロセスがある。本研究では、成長軟骨の形態学的アプローチに最適な成長期ニワトリ(3週齢)の脛骨近位骨端を微細形態、酵素組織化学の手法を用い検討した。(1)成長軟骨に侵入する血管の形態:エポン準超薄連続切片再構築法を用い観察したところ、侵入血管はループを形成していることが明かとなった。(2)血管侵入先進部の組織化学的所見:血管侵入先進部には、組織化学的にはカテプシンB,L,アミノペプチダーゼM,A、ヂペプチヂ-ルペプチダーゼI、II、IVなどの蛋白分解酵素や酸性フォスファターゼなどのライソソーム酵素活性は陰性であった。(3)破軟骨細胞の出現部位:軟骨基質を積極的に吸収する破軟骨細胞は血管侵入部よりかなり骨髄側の軟骨基質表面に初めて観察された。破軟骨細胞が軟骨基質にアッタクした証拠となる軟骨基質でのpurple acid phosphatase活性も先端部には陰性であった。これは血管侵入のかなり骨髄側の所に破軟骨細胞形成部位が存在していることを明示している。(4)移動型破軟骨細胞の存在・破軟骨細胞の標識酵素であるalkaline p-nitro-phenylphosphatase活性の電子顕微鏡酵素組織化学の所見から、破軟骨細胞形成部位より先進部側の血管周囲腔に移動型は軟骨細胞が認められた。以上の結果から、血管侵入の骨髄側に破軟骨細胞形成部位が存在し、ここで破軟骨細胞が作られ、成長が続く間、先進部側の次の破軟骨細胞形成部位には軟骨細胞を供給するメカニズムがあることが証明された。骨の長さの成長は成長軟骨での軟骨内骨化のメカニズムで行われている。本年度はこの機構における血管進入部の蛋白分解酵素の役割と破軟骨細胞の形成機構について研究をすすめた。(1)成長軟骨血管進入部での蛋白分解酵素活性進入血管先端部で軟骨基質が分解されていることから、この部位で蛋白分解酵素が重要な役割を持つと考え、各種の酵素活性の検出を試みたが、カテプシンを含め、活性は検出できなかった。(2)破軟骨細胞の形成機構光学顕微鏡連続切片法、および破軟骨細胞マーカーであるpurple acid phosphatase,alkaline p-NPPase活性の電顕的検索より、破軟骨細胞は血管進入部より骨髄側の決まった部位で多核化し、ruffled borderを形成することが明かとなった。われわれはこの部位を破軟骨細胞形成部位と定義し、来年度はこの部位の特性を検討する。平成8年度の検討により、成長軟骨血管侵入部には積極的に軟骨基質を吸収する細胞が存在市内ことが明かとなった。そこで本年度は、侵入血管の基本的形態を観察する事で血管侵入の機序の解明を試みた。エポン準超薄連続切片再構築法により、侵入血管がループ血管であり、先進部には血管内皮細胞以外に長い細胞突起を持った神経細胞様の形態を示す細胞の存在が明らかになった。先進部より骨髄側の血管周囲にはadventitial reticularcellと呼べる細胞があり、この細胞に接するように多核の細胞が散見された。血管侵入先進部より骨髄側の血管周囲腔の多核細胞は、破骨細胞のruffled bordermembraneの指標酵素であるalkaline p-nitrophenylphosphatase活性が陽性であった。この酵素は、H-pump ATPaseの部分活性と考えられているので、この多核細胞を移動型破軟骨細胞と同定した。

電子顕微鏡多数例観察から移動型破軟骨細胞はadventitial reticularcellと必ず接しており、また、移動型破軟骨細胞出現部位より骨髄側に、初めて軟骨基質に接する破軟骨細胞が観察された。軟骨基質にアッタクしている破軟骨細胞は、蛋白分解酵素活性やライソソーム酵素活性が陽性で積極的に軟骨基質を吸収している。以上から、成長軟骨血管侵入部には破軟骨細胞形成部位が存在し、ここで作られた破軟骨細胞がadventitial reticularcellに誘導され、より先進部方向に細胞を移動させる機序があることが判明した。
ドイツにおける柔道教育の展開及びその現状

最終年となった本年度は研究成果の公開を中心とした研究活動を行った。2018年9月4・5日に開かれた日本武道学会第51回学会大会において「ドイツにおける柔道教育の展開及びその現状:指導論の展開を中心に」というテーマで戦後のドイツにおける柔道の指導論の主な展開をまとめた研究発表を行った。また、2018年12月09日は津田塾大学において「グローバル社会における柔道教育の在り方とこれからの課題を考える:日本とヨーロッパの実践例を中心に」をテーマとした一般公開のシンポジウムを運営・開催した。柔道の関係者約40名が参加した本シンポジウムにおいて招待講師三名により「嘉納師範の思想から現代社会における柔道教育の理念を探る」(畠山洋平氏・講道館)、「教科体育における柔道と伝統文化の学習」(有山篤俊准教授・兵庫教育大学)及びフランス柔道を中心に「グローバル社会における柔道教育の在り方を考える」(濱田初幸教授・鹿屋体育大学)という三つの講演を行い、午後は「グローバル社会における柔道教育の多様性を考える」をテーマとしたパネルディスカッションを行った。パネルディスカッションは「ドイツ柔道連盟の取り組みを事例に」(ソリドーワル)と「フランス柔道連盟発行の指導書に注目して」(植田真帆氏・日本福祉大学)という事例を話題提供してから講師、話題提供者と参加者を含むディスカッションに入った。シンポジウムの際に講師及び話題提供者の原稿を集めた資料集100部を編集・作成し、当日の参加者及び柔道の関係者に配布した。本研究はドイツにおける柔道教育の展開及びその現状を問題とする。1「戦後のドイツでの柔道の主な展開と傾向」2「現在のドイツ柔道連盟の教育に関する方針」,3「柔道教育の現状」,4「日本とドイツでの現状の比較較」の四段階に分けて考察を行っている。本年度は第一段階として第一次資料の分析に基づいて東西ドイツの両国に分けて敗戦後から1989年までの戦後のドイツでの柔道の主な展開と傾向を考察した。結果として以下のことが明らかになった。第一に旧東ドイツ(ドイツ民主共和国)における柔道の主な展開と方針について考察した。旧東ドイツにおいて柔道が武道ではなく、レスリング、ボクシングやフェンシングと共に対人競技として定義され、競技スポーツとしての柔道を意味する「柔道格闘技」(Judokampfsport)、軍人と警察官の訓練に採用された「柔道護身術」(Judoselbstverteidigung)に大別された。青少年(10ー19才)の柔道教育は競技者育成を目的とした基礎トレーニングから強化選手への育成まで至る一貫指導システムに基づいていた。このシステムにおいて長期間の競技者育成が強調され、選手の柔道技術(投げ技、固め技、得意技等)と体力レベルを評価するための柔道専用のパーフォマンス診断方法と基準が発達され、定期的に実施された。第二は、旧西ドイツ(ドイツ連邦共和国)における柔道の主な展開と方針について考察を行った。西ドイツにおいても柔道が競技スポーツとして普及するが、東ドイツより民間のスポーツクラブを中心とする一般スポーツ(Breitensport)としても広がる。又、1970年代に入ると、子供の柔道人口が増えると同時に子供を中心とするスポーツへと展開し、柔道の教育性を強調する子供用の指導法の開発が始まる。本年度は指導者養成と7ー14才の青少年を対象にする指導法を焦点にして日本における柔道教育の現状を把握し、ドイツのシステムと比較し、日本の柔道教育で改良すべきところをまとめてみた。研究方法としてはドイツと日本の両柔道連盟の指導者養成に関する一次資料の収集と分析を行った。また、C指導員養成講習会を視察した際に、日本の指導者養成の現場を観察する機会が得られた。本研究において、(1)「2013年以降の全日本柔道連盟の主な教育方針」と(2)「日本の指導者養成の特性」を把握し、(3)「ドイツにおける指導者養成の特性」をまとめて、日本とドイツを比較しながら(4)「日本の柔道教育に見られる問題点」をまとめてみた。本研究の結果として、全日本柔道連盟が2013年に新たに導入したA指導員・B指導員・C指導員の三種類の公認資格に分けた指導者養成制度は競技者の育成と指導ができる指導者の養成を目的とすることは明らかになった。それに対して、ドイツの指導者養成制度は対象者の修行目的とレベルに応じた指導ができる指導者の養成を目指す。ドイツの公認資格制度は日本と同様にA・B・Cの三種類に分けてあるが、日本と違って、各段階の指導員資格は領域別に選手育成を目的とする競技スポーツと護身術、健康スポーツ、未就学児指導等を含む生涯スポーツに分けてある。ドイツにおいて柔道の指導は初心者から上級者まで至る発育発達段階に応じた全国統一したプログラムに従って行われる。このプログラムはドイツ柔道連盟の昇級審査規定と柔道指導要領に基づいており、指導者養成と連携している。日本の柔道教育において指導者養成は競技スポーツとしての柔道を強調し、対象者別の指導法を十分扱わなく、青少年を対象にする統一した指導プログラムもまだ存在していない。したがって、公認指導員資格制度の改良及び全国統一した昇級審査規定の導入が望ましいだろう。転職したため、本年度は海外調査に行けなくなった理由で資料分析と日本国内の現状把握を優先にした。結果として、資料分析の方は計画以上に進展しているため、研究はほぼ順調に進展しているといえる。本年度は現場調査を中心にしてドイツにおける柔道教育の現状と問題点を把握してみた。

2016年8月15日から9月2日までの研究調査としては、ベルリン、ケルン、ドレスデンとボンを中心に地域の柔道クラブ及びケルン体育大学にあるナショナル・強化センター(Bundesleistungszentrum K&ouml;ln)を中心に現場の指導の視察を行い、生涯スポーツとしての柔道及びジュニア選手の強化にかかわる指導者との会談も行った。また、指導者と審査員を対象にしたアンケート調査を行い、7才から14才までの青少年を対象にする柔道教育の基盤となる「柔道指導要領」と「昇級審査規定」に見られる問題点を把握した。さらに、2017年2月18日から19日までケルン体育大学に開かれたドイツ柔道連盟の指導者研修会に参加し、ジュニア選手の強化にかかわるコーチや各地の指導者との会談も行った。本研究の結果として7才から14才までの青少年の柔道教育のガイドラインとなる「柔道指導要領」と「昇級審査規定」は安全な指導法と柔道の基礎作りにつながるが、実力が高い選手が集まるクラブ以外の対象者の異質性が高い地域の現場において選手育成を目指す「柔道指導要領」と内容が多い「昇級審査規定」という連盟のガイドラインに従った指導は状況によって難しく、ドイツ柔道連盟の強化部が目指す16才以下のジュニア選手の育成を目的とする「基礎試合戦術・勝負方法のコンセプト(Grundkampf-konzeption, GKKZ)の導入に反対する指導者の声が多いということも各地の現場の状況につながると考えられる。本年度の研究業績は国際と国内の学会大会に発表し、大学の研究紀要に掲載された報告書にまとめた。さらに、2017年3月21日の全日本柔道連盟指導者養成委員会・コーチ教育ワーキンググループの会議において研究調査に得られた研究成果の報告を行った。ドイツにおける資料収集及び現場調査は計画通りに進められ、日本国内の現場調査及び研究成果をまとめる作業も始められたため、研究は順調に進んでいる。本年度はこれまで得られたドイツの少年柔道の指導法の現状に関する研究成果の整理及びまとめる作業を進めると同時に、本研究の最終段階となるドイツと日本の少年柔道の指導法の比較を行った。両国を比較した結果としては、日本国内において昇級審査規定の基準が地域によって異なっているため、少年柔道の全国統一の基準が見られない。また、全日本柔道連盟の指導者養成及び安全指導法の発展と向上に尽しても指導者養成のテクスト及び安全指導法のマニュアルにおいて対象者別のアプローチはまだ十分扱われておらず競技としての柔道が強調されていることがわかる。近年の柔道人口の減少に答えて生涯スポーツをより発展させる必要があると考えられる。それに対して生涯スポーツとしての柔道をベースとしているドイツにおいて、競技柔道において選手養成にかかわる指導者の間に日本の指導法を意識する傾向が見られる。本年度は4年間の研究成果をまとめて日本武道学会第50周年学会大会の国際セッション及び日本スポーツ人類学会第19回学会大会において発表した。また、ゲストスピーカーとして多くの柔道関係者が集めたNPO柔道3.0の第二回全国フォラムにおいてドイツにおける柔道の指導法についての講演を行った。さらに、本年度より鹿屋体育大学の国際スポーツアカデミーの特別講師として柔道の国際化について講演し、海外の受講者にドイツの現状も紹介した。
HFC系非共温沸混合媒体のマイクロフィン付き水平管内凝縮の促進

実験的研究では、W溝付き管(Herringbone tube)内水平管内凝縮を取り上げ、流動伝熱特性の測定と気液二相流の流動様相の観察を行った。そして、平滑管の熱伝達係数はFujiiの推奨式と平均絶対値偏差12.5%で一致したこと、W溝付き管の熱伝達係数は凝縮の進行とともに低下し、質量速度が熱伝達に及ぼす影響は平滑管の場合ほど顕著に見られないことを見だすとともに、W溝の効果は液流量が低く、蒸気流速が大きい領域で発揮されることを解明した。理論解析では、管内面にらせん溝を有するマイクロフィン付き管を取り上げて熱伝達の数値解析を行った。はじめに、流動様相観察結果から主要な流動様式を環状流と成層流の2種類に大別した。環状流モデルについては、蒸気流による気液界面せん断力と表面張力による圧力差の影響を、成層流モデルについては重力と表面張力による圧力差の影響をそれぞれ考慮した熱伝達のモデルを開発した。ついで、環状流モデルと成層流モデルよる熱伝達係数の予測値は4種類の管、4種類の冷媒に関する従来の実験値と比較すると、大部分の実験値は環状流モデルと成層流モデルによる予測値の高いほうと±20%以上で一致した。なお,両者の一致はフイン高さが高いほど,また蒸気密度が大きいほど良好であった。したがって,両理論モデルによる周平均熱伝達係数の計算値の高いほうを採用することにより,凝縮の開始から終了にいたる全領域の熱伝達特性を良好に予測できると考えれらる。マイクロフィン付き管における冷媒蒸気の凝縮特性を実験的に明らかにすることを目的に、ボイラと補助凝縮器を主要機器とするテストループを製作した。このループに組み込まれる試験区間は管軸方向に8等分割されており、流動伝熱特性の管軸方向分布が測定可能な構造になっている。現在、公称内径6.5mmの平滑管を用いた実験に着手しており、実験装置や計測法の信頼性確認を行っている。伝熱数値解析については、液膜部をフィン上の薄液膜部、フィン間溝部を流れる厚液膜部に分けてモデル化した。前者については蒸気流による気液界面せん断力と表面張力による圧力差が同時に作用するモデルを、後者については気液界面せん断力により液膜が溝方向に駆動されるモデルを作成した。数値解析結果は、本研究者らおよび従来の研究者らによる3種類の管、4種類の冷媒に関する局所熱伝達係数の実験値と平均偏差-2.1%で、平均絶対値偏差15.1%で一致した。さらに、本数値解析モデルの適用限界について考察を行い、らせん溝を有するマイクロフィン付き管内における凝縮液の流動様式が環状流から層状流へと遷移する点の予測法を数値解析結果に基づいて提案した。1.実験平滑管に関する実験を終了した。そして、熱伝達および圧力損失に関するデータは藤井らの式と±15%以内で一致し、実験と測定の方法に大きな問題のないことを示した。ついで、新方式のマイクロフィン付き管による実験に着手し、流動伝熱の計測および工業用硬性鏡による流動様相の観察実験が進行中である。2.数値解析層状流領域を対象とした数値解析モデルについて、従来の実験結果および本実験結果との比較を行いつつ、最終的に公表するモデルの開発を行っている。すでに開発した環状流モデルと異なる部分を列挙すると(1)管底剖を凝縮液が層状で流れる領域を設けて、流動伝熱の計算には、粘性項および伝導項のみを考慮する2次元モデルを採用したこと。(2)凝縮液に浸績されないフィン部では、液膜のプロフィルを環状流モデルと同様に、フィン上に形成される薄液膜剖とフィン間溝部に形成される厚液膜部に分割した。そして、薄液膜部については重力効果が小さいこと、一方、厚液膜部については蒸気流速の減少につれて重力効果が出現することを見いだした。なお、気液界面形状の溝方向変化は、重力、表面張力による圧力差、蒸気流による気液界面せん断力ならびに壁面せん断力のバランスから定めている。

実験的研究では、W溝付き管(Herringbone tube)を取り上げ、流道伝熱特性の管軸方向分布の測定と工業用硬性鏡による気液二相流の流動様相の観察を行った。そして、W溝付き管の熱伝達係数は凝縮の進行とともに低下し、質量速度が熱伝達に及ぼす影響は平滑管の場合ほど顕著に見られないことを見いだすとともに、工業用硬性鏡による流動様相観察実験の結果とも併せて、W溝の効果は液流量が低く、蒸気流速が大きい領域で発揮されることを解明した。理論解析では、管内面にらせん溝を有するマイクロフィン付き管の熱伝達の解析について、前年度に引き続いて成層流モデルを開発した。そして、前年度までに開発した環状流モデルと成層流モデルによる熱伝達係数の予測値を4種類の管、4種類の冷媒に関する従来の実験値と比較すると、大部分の実験値は環状流モデルと成層流モデルによる予測値の高い方と±20%以内で一致した。なお、両者の一致はフイン高さが高いほど、また蒸気密度が大きいほど良好であった。したがって、両理論モデルによる周平均熱伝達係数の計算値の高いほうを採用することにより、凝縮の開始から終了にいたる全領域の熱伝達特性を良好に予測できると考えられる。
複数移動ロボットの協同作業と情報共有のための空間分割光通信システムの開発

本研究は、複数の移動ロボットの協同作業に用いる空間光通信システムに関する研究である。本研究では、協同作業に当たる相手移動ロボットの送信光信号を相互の通信だけでなく、相互の位置を示すビーコンとして利用し、受信回路にPSD (Position Sensitive Device :フォトダイオード光入射角センサ)を使って光源の方位角度を検出し、相互の相対的位置の検出や位置情報に基づく混信除去に活用する方式を研究した。非集中制御方式を採る無線通信ネットワークでは、意図しない通信相手が発する信号の混入が無線通信ネットワーク構築の妨げとなる。混信発生時の空間的な要因を整理すると、受信ロボット1台と送信ロボット2台の計3台が三角形を構成する。そこで、三角形の幾何学的な性質を用いた混信除去方式を検討した。そこで受光素子の受光範囲を60°以下に制限すると、最大の内角は60°以上なり混信を生じない。ゆえに、その時の内角が最も大きいロボットが調停者となり、相互の通信の調停を図ることで、混信が解消可能なことを、シミュレーションで明らかにした。この空間光通信システムを実現するため、高速なデータ伝送と正確な光入射角検出を両立する光送受信回路の検討を行った。PSDは複数系統の信号出力端子を持ち、光入射角は端子間の信号強度差から計算される。従来の光入射角演算回路には、正確な角度計算のために応答速度が遅く動作周波数帯域の低いローノイズ・オペアンプが用いられていた。しかし本研究では、空間光通信の送受信信号がパルス信号であることに着目し、周波数帯域の相違による通信パルス信号と背景光雑音信号の分離を検討した。また、光信号の途絶検出や通信制御のため、NRZI符号化したHDLC方式によるデータ伝送を検討した。今後、これらの検討結果を基にして、移動ロボット相互通信のための空間光通信システムの開発に取り組む。本研究は、空間光通信を用いた複数の移動ロボットの協調に関する研究である。本研究では、空間光通信の光信号を移動ロボットの相互通信だけでなく、相互の位置を示すビーコンとして利用し、相互位置情報に基づく混信除去に活用する方式を研究した。非集中制御方式を採る無線通信ネットワークでは、「隠れ端末問題」や「さらし端末問題」と呼ばれる混信がネットワーク構築の妨げとなっている。本研究では、ロボットの移動による通信途絶解消を目的に、光入射角センサを用いて通信相手の方向(位置)を常に追跡している。通信相手の位置情報を基にした混信除去アルゴリズムを検討した。混信は、1)空間的な要因、2)時間的な要因の2つが重なった時に発生する。それぞれの発生要因に注目して、混信除去を検討した。空間的な要因を整理すると、受信ロボット1台、送信ロボット2台の計3台で三角形を構成することが明らかとなった。これに基づき、三角形の性質を利用し、受光範囲を60°以下に制限した受講アンテナを円状に並べることで,「隠れ端末問題」が解消できることを明らかにした。また、「さらし端末問題」について、先の3台のロボットで、混信を生じない内角が最も大きいロボットが調停者「アービタ(Arbiter)」となり、相互の調停を図ることで解消できることを明らかにした。研究する空間光通信システムは、光入射角センサを円状に並べ、相手の方向を検出すると同時に常に通信相手に向く光送受信機を使って通信を維持する。