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平和のためのCSR-アジア・日本からの発信:データーベースとアジア版テキスト

「平和国家日本」の企業CSR発信力強化を視野に、(1)アジア最大のCSR会議とCSR大賞を主催するアジア経営大学院(比)と協働で、過去約10年1000件以上に上るアジア各国CSR事例のデーターベースを作成。(2)平和のためのCSR事例研究として、共産ゲリラの蔓延するフィリピン山奥の工場で綿密な現地調査を実施。その知見に比較資本主義分析を加え、グローバル化と「格差の罠」に言及。世界的にも類を見ない企業研究であり、格差の広がるグローバル社会に重要な提言と認められ、単著および関連論文多数を複数の英学術出版社から発表する。アタリが超帝国・超紛争(紛争の多発)・超民主主義(トランスヒューマンと調和重視型企業が問題を乗り越える)の未来を予言しているが、この認識から、欧米の経営学界では、平和(紛争)とビジネス、CSR、グローバルガバナンス等に関する新しい研究が進展している。このコンテクストの中で、平和国家日本の企業は大きな貢献ができる可能性があり、本研究は、経営学的視点からそのビジョンを描こうとしている。具体的には、フィリピンのアジア経営大学院と協働で「Peace through Commerce」を意識したアジアCSR事例研究をおこない、それをもとに、テキスト(ケースブック)を作成することを視野に入れている。2009年度は、研究の第一年目であり、トピックの大きさと新しさにとまどいつつも、研究の足がかりを作ろうとした。文献研究を進め、また関係者に幅広く会い、主に理論の構築と、すでにある資料の整理を行った。ガバナンスの問題に関しては、翻訳作業を行った。一方で、リーマンショック後2009年度に入り、日本企業は一気にBOPビジネスに注目、また国連やJICAの新たな動きもでて、目まぐるしい変化の中、データベースなどのアプローチは再考する必要が出てきた。平和の問題は、世界における経営学教育の新潮流とも関連が深く、世界的認証機関であるAACSBなどでも積極的に取り上げられている。平和なアジアを実現させるために、地域研究と経営学との学際的研究と教育の可能性があり、これらの点について学界報告を行った。今後、論文として発表していきたい。意外な研究の進展として、平和とビジネスの問題は、実はスピリチュアリティ・潜在意識やジェンダーという、きわめて新しい経営研究の分野に深くかかわり、中核的な文献も出てきている。研究デザインの再考を含めて、今後の研究に反映させる必要があると思われる。本研究は、アジア最大のCSR会議を主催するAsian Institute Management(AIM比・マニラ)と協働で、アジアCSR大賞エントリーのデータをもとに、「Peace through Commerce」を意識したアジアCSR事例のデーターベースの作成をおこなう。また、平和のためのCSR事例研究をもとに、「アジア版Peace through Commerce」のテキストを作成することを目的とする。22年度は、フィリピンへの出張を複数回行い、AIMとの協力関係の交渉を行い、前進を得た。また、マレーシアではAIMの主催するアジアCSR会議に出席した。データーベースに関してであるが、23年2月に予備的データーベースの作成を行い、23年3月AIM理事会で、データーベースの協働構築プロジェクトが正式に認可された。テキストに関しては、研究を進めるうちに、深い分析を行う必要性を感じ、フィリピンの工場での現地調査を行った。共産ゲリラの蔓延していた地域においてCSRを使った住民との共存関係の構築がどのように行われ、それが、フィリピンのキャピタリズムの中でどういう意味を持つのかの考察を進めた。これは、学術研究書として、英国の国際的出版社から発行することが決まり、現在、契約書が届くのを待っているところである。また、日本企業のCSRという面では、平和のためのCSRを推し進めている「国連グローバル・コンパクト」批准企業と計5回にわたって公開セミナーを行った。これは大学大学院ビジネススクールのCSR研究会への協力という形をとった。このような研究の発展により、成果物、出版物の方向性なども明確になってきており、23年度は、それらを完成、発表へとつなげる。本研究は、アジア最大のCSR会議を主催するAsian Institute Management(AIM比・マニラ)と協働で、アジアCSR大賞エントリーのデータをもとに、アジアCSR事例のデーターベースの作成をおこなう。また、平和のためのCSR事例研究をもとにテキストを作成することを目的とする。23年度は、フィリピンからAIMのCSR関係者2名、台湾、アメリカデンバー大の教員の4名で,ビジネス教育に関する国際学会での発表と、同志社大学での国際セミナーを開催した。また、グローバルコンパクトの日中韓ラウンドテーブルにもチェアーとして招待された。23年度は、その他国際学会での発表が決まっていたものの、それらを極力セーブして、当初の計画どうり、研究のまとめを行った。欧米の学術出版社からの出版は、原稿を渡してから、6ヶ月2年はかかる。よって、研究発表の欄には書けないが、出版予定は以下が著名な学術出版社からの図書。
テレスコープアレイによる超高エネルギー宇宙線のエネルギースペクトル異方性の研究

本研究はエネルギー10の18電子ボルト(eV)以上の宇宙線である「超高エネルギー宇宙線」の起源天体同定を目指し、米国ユタ州に建設された宇宙線望遠鏡実験(Telescope Array, TA)、およびその拡張実験であるTAx4実験を遂行した。TA実験は安定に稼働しており、地表検出器は約95%の、大気蛍光望遠鏡は約12%の稼働率で運転されている。データ解析では、宇宙線のエネルギースペクトル、質量組成、および到来方向の異方性について詳細な解析を行った。このうち宇宙線のエネルギースペクトルでは、TAの視野のうち北側領域である赤緯δ>25°と南側領域である赤緯δ<25°の領域でスペクトル形状が異なることを示唆する結果を得ており、その成果は論文投稿中である。また宇宙線の質量解析では、エネルギーlog(E/eV) = 18.2 - 19.4の範囲において"light"な原子核が卓越しているとの結果を発表した。また南半球における超高エネルギー宇宙線観測実験であるPierre Auger Observatory (Auger)との合同ワーキンググループを設置し、両者の実験結果の詳細な比較、この分野の現状と方向性をレビューし、国際会議UHECR2018(2018年パリ)で報告した。結果はその他多数の国際会議(うち招待講演23件)、および8編の査読付き論文として発表した。TAx4は2018年度に検出器製作、米国への輸送、実験サイトへの設置を完了させて観測を開始する予定であったが、米国の政府シャットダウン等の影響を受け、検出器設置は2019年3月へずれ込んだため観測開始は2019年度に持ち越しとなった。TA実験は順調に稼働しており、データ解析や成果公表も活発に行われている。TAx4は米国政府シャットダウン(2018年12月-2019年1月)の影響を受け、検出器設置作業が2019年3月にずれこみ、観測開始に至らなかった。TA実験を確実に遂行するとともに、TAx4の検出器設置を完了させ、観測を開始して統計量の大幅増を測る。週1回の"Operation meeting"と題した実務者による実験遂行状況のネット報告会議を通し、両実験の円滑な進展をはかる。データ解析では、本研究の主眼である「宇宙線スペクトルの方向依存性」に重点的に進め、月1回の"Analysis meeting"と題した解析会議では、全共同研究者によるネット会議によって議論を深める。成果は随時国際会議で発表するが、特に2年に1回開催され2019年7-8月に予定されている宇宙線国際会議(ICRC2019、米国)での成果発表を重視する。
細胞外核酸の包括的解析による粘膜治癒機構の解明

炎症性腸疾患の治療においては、現行の炎症コントロールのみならず腸管の「粘膜修復・再生」に特化した創薬が次世代治療に不可欠である。複数の細胞集団から構成される「間葉系細胞」は粘膜治癒に中心的に働くと考えられているが、一方で、これらの細胞集団による粘膜保護機能を有益に活用する方法は確立されていない。本研究では、間葉系細胞に高く発現する細胞外の核酸に対する受容体群に着目し、領域を牽引するカルフォルニア大学サンディエゴ校のPeter Ernst教授らとの共同研究を通じで、細胞外核酸を介した粘膜炎症・修復機序を明らかにする。内定年度:2018炎症性腸疾患の治療においては、現行の炎症コントロールのみならず腸管の「粘膜修復・再生」に特化した創薬が次世代治療に不可欠である。
室内実験に基づく緩・強混合型河口密度流の河口境界条件と既存数値モデルの評価

本年度の研究では、緩・強混合型の河口密度流の実験を行うと共に、それらのタイプの流れの数値計算が行えるような数値モデルを作成し、このモデルによる計算結果と実測値の比較を行った。1.実験は既存の河口密度流実験装置を使って、緩・強混合形態の流れを発生させ、塩分濃度計とHot-film流速計を用いて、河口内外で空間的に塩分濃度と流速の時間変化を測定した。こうして得られた潮汐の各位相ごとの測定結果から、数値計算のための河口での境界条件を調べ、主として次のようなことがわかった。(1)弱混合型では、河口の外でもずっと水面付近に薄く淡水の層が残るのに対して、緩・強混合型では河道内でできた濃度の中間層が下げ潮時に河口の外では横に広がりながら流出するが、河口から離れるにしたがって上・下の混合が生じ濃度が均一化していく。(2)河口での濃度の時間変化は一種の台形分布で表し得る。(3)〓^2C/〓^2x=0が河口での濃度の境界条件としてよく使用されるが、実験結果では〓^2C/〓^2xは0ではなく、マイナスのほぼ一定の値をもつ。2.数値計算では、大きな水位変化を伴う河口密度流が計算できる数値計算モデルを岩佐・井上ら(1982)にならって作成した。せん断応力の与え方は鉛直流速分布が実測値をよく近似するようにKAJIURA(1964)の表現を使っている。このモデルを用いてテスト計算を行った結果では、強混合タイプの流れはよく再現できるが、緩混合タイプの流れの再現が十分ではないことがわかった。このモデルに実験で求めた河口での境界条件を組み込んで、緩混合型の河口密度流の計算を実施したが、現在のところまだ濃度分布の計算結果は実測結果を十分に再現するまでには至っていない。今後実測した濃度分布を計算出来るようにモデルの改良を図る計画である。
分子動力学法と分子気体力学に基づく蒸発・凝縮機構の解明とその実験による検証

蒸気とその凝縮相からなる2相系の界面における蒸発・凝縮機構は未解明な問題点を多く含んでいる.たとえば,温度がわかっている凝縮相に,温度がわかっている蒸気を定められた速度で吹き付けたとして,どの程度の蒸発・凝縮が起こるか,そういう根本的な問題が,(既存の理論の適用範囲を除いて)わからないのである.蒸気の流速,圧力,温度分布は,蒸気が希薄でなければ,通常の流体力学の基礎方程式に従うが,これに課すべき界面での境界条件がわかっていないためである.そもそも,蒸発・凝縮は分子レベルの微視的な現象であるので,流速,圧力,温度等の巨視的変数が界面で満たすべき境界条件は,分子気体力学に基づく解析から導出される(既存の理論;Sone&Onishi,1978).しかしながら,おおもとの,分子気体力学の速度分布関数に対する境界条件自体,少なくとも現時点では,モデル的なものと理解されている.なぜなら,Boltzmann方程式の境界条件は数学的には正しいが,境界条件がその形でなければならない物理的必然性が証明されていないからである.本研究では,上記の問題点の解決を目指し,分子動力学シミュレーション,分子気体力学の数値計算,および実験を行った.研究対象は,蒸気で満たされた衝撃波管の中の,反射衝撃波によって圧縮された蒸気の管端への膜状凝縮である.以下のような事実が明らかになった.(i)分子動力学計算から,現在広く利用されている分子気体力学の境界条件が,低温の単原子分子気体では正しいことを示唆する結果を得た.(ii)衝撃波管内のメタノール蒸気の膜状凝縮の現象に対し,多原子分子気体に対するGaussian-BGK-Boltzmann方程式を解く分子気体力学シミュレーションを行い,蒸発・凝縮の開始から準定常状態までの全流体力学的プロセスを明らかにした.(iii)衝撃波管を用いた実験を行い,その結果を(ii)のシミュレーション結果と比較し凝縮係数の非平衡度依存性を検討した.これまでに行われてきた単原子分子気体に対する理論を用いた解析結果との比較をとおして多原子分子気体の効果を明らかにした.蒸気とその凝縮相からなる2相系の界面における蒸発・凝縮機構は未解明な問題点を多く含んでいる.たとえば,温度がわかっている凝縮相に,温度がわかっている蒸気を定められた速度で吹き付けたとして,どの程度の蒸発・凝縮が起こるか,そういう根本的な問題が,(既存の理論の適用範囲を除いて)わからないのである.蒸気の流速,圧力,温度分布は,蒸気が希薄でなければ,通常の流体力学の基礎方程式に従うが,これに課すべき界面での境界条件がわかっていないためである.そもそも,蒸発・凝縮は分子レベルの微視的な現象であるので,流速,圧力,温度等の巨視的変数が界面で満たすべき境界条件は,分子気体力学に基づく解析から導出される(既存の理論;Sone&Onishi,1978).しかしながら,おおもとの,分子気体力学の速度分布関数に対する境界条件自体,少なくとも現時点では,モデル的なものと理解されている.なぜなら,Boltzmann方程式の境界条件は数学的には正しいが,境界条件がその形でなければならない物理的必然性が証明されていないからである.本研究では,上記の問題点の解決を目指し,分子動力学シミュレーション,分子気体力学の数値計算,および実験を行った.研究対象は,蒸気で満たされた衝撃波管の中の,反射衝撃波によって圧縮された蒸気の管端への膜状凝縮である.以下のような事実が明らかになった.(i)分子動力学計算から,現在広く利用されている分子気体力学の境界条件が,低温の単原子分子気体では正しいことを示唆する結果を得た.(ii)衝撃波管内のメタノール蒸気の膜状凝縮の現象に対し,多原子分子気体に対するGaussian-BGK-Boltzmann方程式を解く分子気体力学シミュレーションを行い,蒸発・凝縮の開始から準定常状態までの全流体力学的プロセスを明らかにした.(iii)衝撃波管を用いた実験を行い,その結果を(ii)のシミュレーション結果と比較し凝縮係数の非平衡度依存性を検討した.これまでに行われてきた単原子分子気体に対する理論を用いた解析結果との比較をとおして多原子分子気体の効果を明らかにした.蒸気とその凝縮相からなる2相系の界面における蒸発・凝縮機構は未解明な問題点を多く含んでいる.たとえば,温度がわかっている凝縮相に,温度がわかっている蒸気を定められた速度で吹き付けたとして,どの程度の蒸発・凝縮が起こるか,そういう根本的な問題が,(既存の理論の適用範囲を除いて)わからないのである.蒸気の流速,圧力,温度分布は,蒸気が希薄でなければ,通常の流体力学の基礎方程式に従うが,これに課すべき界面での境界条件がわかっていないためである.そもそも,蒸発・凝縮は分子レベルの微視的な現象であるので,流速,圧力,温度等の巨視的変数が界面で満たすべき境界条件は,分子気体力学に基づく解析から導出される(既存の理論;Sone \& Onishi,1978).しかしながら,おおもとの,分子気体力学の速度分布関数に対する境界条件自体,少なくとも現時点では,モデル的なものと理解されている.なぜなら,Boltzmann方程式の境界条件は数学的には正しいが,境界条件がその形でなければならない物理的必然性が証明されていないからである.本研究では,上記の問題点の解決を目指し,分子動力学シミュレーション,分子気体力学の数値計算,および実験を行った.

研究対象は,蒸気で満たされた衝撃波管の中の,反射衝撃波によって圧縮された蒸気の管端への膜状凝縮である.以下のような事実が明らかになった.(i)分子動力学計算から,現在広く利用されている分子気体力学の境界条件が,低温の単原子分子気体では正しいことを示唆する結果を得た.(ii)衝撃波管内のメタノール蒸気の膜状凝縮の現象に対し,多原子分子気体に対するGaussian-BGK-Boltzmann方程式を解く分子気体力学シミュレーションを行い,蒸発・凝縮の開始から準定常状態までの全流体力学的プロセスを明らかにした.(iii)衝撃波管を用いた実験を行い,その結果を(ii)のシミュレーション結果と比較し凝縮係数の非平衡度依存性を検討した.これまでに行われてきた単原子分子気体に対する理論を用いた解析結果との比較をとおして多原子分子気体の効果を明らかにした.蒸気とその凝縮相からなる2相系の界面における蒸発・凝縮機構は未解明な問題点を多く含んでいる.たとえば,温度がわかっている凝縮相に,温度がわかっている蒸気を定められた速度で吹き付けたとして,どの程度の蒸発・凝縮が起こるか,そういう根本的な問題が,(既存の理論の適用範囲を除いて)わからないのである.蒸気の流速,圧力,温度分布は,蒸気が希薄でなければ,通常の流体力学の基礎方程式に従うが,これに課すべき界面での境界条件がわかっていないためである.そもそも,蒸発・凝縮は分子レベルの微視的な現象であるので,流速,圧力,温度等の巨視的変数が界面で満たすべき境界条件は,分子気体力学に基づく解析から導出される(既存の理論;Sone & Onishi,1978).しかしながら,おおもとの,分子気体力学の速度分布関数に対する境界条件自体,少なくとも現時点では,モデル的なものと理解されている.なぜなら,Boltzmann方程式の境界条件は数学的には正しいが,境界条件がその形でなければならない物理的必然性が証明されていないからである。本研究では,上記の問題点の解決を目指し,分子動力学シミュレーション,分子気体力学の数値計算,および実験を行った.研究対象は,蒸気で満たされた衝撃波管の中の,反射衝撃波によって圧縮された蒸気の管端への膜状凝縮である.以下のような事実が明らかになった.(i)分子動力学計算から,現在広く利用されている分子気体力学の境界条件が,低温の単原子分子気体では正しいことを示唆する結果を得た.(ii)衝撃波管内のメタノール蒸気の膜状凝縮の現象に対し,多原子分子気体に対するGaussian-BGK-Boltzmann方程式を解く分子気体力学シミュレーションを行い,蒸発・凝縮の開始から準定常状態までの全流体力学的プロセスを明らかにした.(iii)衝撃波管を用いた実験を行い,その結果を(ii)のシミュレーション結果と比較し凝縮係数の非平衡度依存性を検討した.これまでに行われてきた単原子分子気体に対する理論を用いた解析結果との比較をとおして多原子分子気体の効果を明らかにした.
酵母を用いた膜脂質の合成と細胞内輸送に関する研究

1.酵母オキシステロール結合タンパク質の機能の解析細胞内のステロール輸送を担うタンパク質の候補として、オキシステロール結合タンパク質(OSBP)ホモログが挙げられる。酵母はオキシステロール結合タンパク質ホモログを7種(OSH1-7)有する。小胞体(ER)からミトコンドリアへのステロール輸送におけるOshタンパク質の役割を調べるため、OSH遺伝子の欠損株からER画分とステロールアシル化酵素を局在させたミトコンドリア画分を調製し、in vitroのステロール輸送解析系を構築した。このステロール輸送解析系に精製したOsh4Osh7タンパク質、またはOsh1Osh3を単独で発現する株の細胞質画分を添加したところ、ERで合成されたステロールのミトコンドリアでのエステル化が促進された。また、OSH遺伝子の欠損株ではミトコンドリアのステロール量が低下することが明らかになった。これらの結果から、Oshタンパク質がERからミトコンドリアへのステロール輸送を担うこと、酵母の全てOshタンパク質がステロールを輸送ことができることが示唆された。2.膜コンタクトサイトの機能の解析ミトコンドリアの一部は様々なオルガネラと近接し、膜コンタクトサイトを形成する。ERMES複合体はERとミトコンドリアのコンタクトサイト形成に関わる。これまでに構築したMito-SatA-EGFPの系を用い、ERMES複合体がERからミトコンドリアへのステロール輸送に関わるかを調べた。その結果、ERMES複合体構成タンパク質遺伝子の破壊株では、野生型株と比較してERで合成されたステロールのミトコンドリアでのエステル化が遅れることが明らかになった。これらの結果から、ERMES複合体がERからミトコンドリアへのステロール輸送に関わる可能生が示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。1.小胞体(ER)からミトコンドリアへのステロール輸送の解析ERからミトコンドリアへのステロール輸送の機構を明らかにするため、in vitroでステロール輸送を解析する系を構築した。酵母野生型株から単離したERで放射標識ステロールを合成させ、ミトコンドリア型ステロールアシル転移酵素mito-SatAを発現させた株から単離したミトコンドリアおよび細胞質と混合したところ、標識ステロールがエステル化されたことから、in vitroでERからミトコンドリアへステロールが輸送されたと考えられた。この系を用いた解析により、ERからミトコンドリアへのステロール輸送には細胞質成分が必要ないか、輸送に関わる細胞質因子がER画分あるいはミトコンドリア画分に結合している可能性が示唆された。2. ERから液胞へのステロール輸送ERから液胞へのステロール輸送機構を解析するため、ステロール輸送を解析する系を構築した。液胞の膜タンパク質Nyv1にステロールアシル転移酵素SatAとEGFPを連結した融合タンパク質vac-SatAを発現させるプラスミドを構築した。このプラスミドを内在性ステロールアシル転移酵素遺伝子の破壊株に導入した。ウエスタン解析によりvac-SatAが安定に発現することが確認された。また蛍光顕微鏡観察および細胞抽出液の分画によりvac-SatAが液胞に局在することが示唆された。この株においてステリルエステルが検出されたことから、vac-SatAが酵母内でステロールアシル転移酵素として機能することが示唆された。さらに、この株においてステロールを放射標識しその代謝変換を解析したところ、時間とともに標識されたステリルエステルが増加した。以上の結果から、この系を用いることでERで合成されたステロールの液胞への輸送をin vivoで解析することができると考えられた。ERからミトコンドリアへのステロール輸送のin vitroでの再構成系の構築に初めて成功したこと、その系を用いてステロール輸送機構について解析を行ったこと、さらにERから液胞へのステロール輸送をin vivoで解析する系の構築に成功したことから、おおむね順調に進展していると評価した。

これらの結果から、ERMES複合体がERからミトコンドリアへのステロール輸送に関わる可能生が示唆された。1.小胞体(ER)からミトコンドリアへのステロール輸送の解析酵母の脂質輸送タンパク質及びERとミトコンドリアの膜コンタクトサイトの形成に関わるタンパク質をコードする遺伝子の変異株や単独、多重破壊株から調製した細胞質画分や膜画分を用い、構築したERからミトコンドリアへのin vitroのステロール輸送解析系により、それらのステロール輸送への関与を調べる。また、脂質輸送タンパク質を精製し、この系を用いて機能を解析する。さらに、この系を用いて、細胞質画分からステロール輸送に関わるタンパク質を精製する。ステロール輸送に関わるタンパク質と相互作用するタンパク質を探索し、その生化学的な解析や、それをコードする遺伝子の破壊株や変異株の表現型の解析を行うことにより、機能を調べる。またステロール輸送に関わる遺伝子と遺伝学的に相互作用する遺伝子を探索し、その機能を同様に解析する。2. ERから液胞へのステロール輸送構築したin vivoでのステロール輸送解析系を用いて、脂質輸送タンパク質及びERと液胞の膜コンタクトサイトの形成に関わるタンパク質のステロール輸送への関与を調べる。また、ERから液胞へのステロール輸送のin vitroでの再構成系を構築し、1と同様にステロール輸送に関わる因子の探索と解析を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
入力サンプリングに制約をもつ不安定多入出力マルチレート系の閉ループ同定法の開発

本研究は、入力と出力で異なるサンプル周期をもつ多入出力デュアルレート系に対する閉ループ同定法の開発を目的とする。さらに、同定対象は安定系に限らず不安定系も取り扱う。多入出力系の閉ループ同定法として実績のあるMOESP型閉ループ部分空間同定法にリフティング技術を導入することにより、リフティングモデルの同定アルゴリズム、さらに、連続時間モデルの同定アルゴリズムを導出した。実対象に対して提案手法の有効性を実証するため、ホバリング飛行する小型無人クワッドコプタの閉ループ同定実験を実施し、同定結果として得られたリフティングモデルを用いてホバリング飛行のためのフィードバック制御器を再設計し制御性能の向上を確認した。以上の成果をまとめた論文を国際会議SYSID2018にて口頭発表した。また、IFAC-PapersOnLine, Volume 51, Issue 15に論文が掲載された。27年度はテーマ3の小型RCヘリコプタの多入出力系マルチレート閉ループ同定実験を実施するための準備として、定常偏差を極力抑えた初期安定化制御器の設計に取り組んだ。制御系の性能を上げるために、次の二つのアプローチを検討し実施した。一つは、既知情報を用いたグレーボックスモデリングよりモデルを構築し、それ制御系設計に用いることある。もう一つは、閉ループ同定と制御系設計の繰り返し実施することで制御系の性能を向上することである。同定対象の小型RCヘリコプタは操作量として角速度指令入力をもつ。すなわち、動作点近傍で線形化されたヘリの動特性を考えたとき、ヘリの入出力関係のうち角速度指令入力からヘリ位置までの伝達特性に積分要素を含む系と考えられる。このことからグレーボックスモデリングに関して、同定対象の極が部分的に既知という事前情報を利用する不安定系に対する閉ループシステム同定法の研究に取り組みいくつかの成果を得た。一連の研究成果は国内国外の学術会議で口頭発表した。現状において、小型RCヘリコプタの閉ループ同定実験を実施するために、試行錯誤により設計されたPID制御器を初期安定化制御器として使用している。PIDゲインの手動チューニングでは制御性能を上げるのが困難なため、閉ループ同定実験では外部励振信号の振幅を抑える必要がある。したがって外部励振信号と同定対象への入力信号との信号対信号比をあまり大きくできない。それでも同定モデルから制御系を再設計することにより初期制御器からの制御性能の向上が可能である。そこで、同定モデルを用いて再設計された制御器を用いて閉ループ同定を行い、得られた同定モデルによりさらに制御器を再設計するというプロセスを繰り返すことにより制御性能の向上を達成する。このことを実機実験により検証し、研究成果を2016年5月に国内の学会で発表する予定である。実験環境の構築に関して、定常偏差を生じない初期安定化コントローラの設計に予定以上に時間がかかった。28年度について、まず昨年度から引き続きテーマ3に関連して小型無人飛翔体の多入出力系閉ループ同定実験の実験環境の構築を行った。研究計画段階で想定した小型無人ヘリコプタが生産中止のため調達できなくなり、同定対象の小型無人飛翔体にARドローンを導入した。ホバリング飛行において、試行錯誤により設計したPID制御器を初期制御器として安定化した下で閉ループ同定を実施し、得られた同定モデルを用いて最適レギュレータと状態観測器で構成されたフィードバック制御器を設計した。さらに、その制御系の下で再び閉ループ同定実験を実施して、得られた同定モデルを下に制御器を再設計して制御系を更新し性能向上を達成した。この研究内容をまとめ、指導する学生が第60回システム制御情報学会研究発表講演会で口頭発表した。つぎに、テーマ1のマルチレート閉ループ部分空間同定法の開発に取り組んだ。同定対象としてARドローンを想定する。このとき、モーションキャプチャシステムにより対象の観測出力である位置姿勢情報は10ms間隔でサンプルされる。一方で対象への入力指令値はそれよりも早い周期で与えることが可能である。つまり、対象は出力アンダーサンプリングな系とみなせる。本研究では、研究代表者の既存の研究成果である閉ループ部分空間同定法にリフティング技術を組み込んだマルチレート系に対する閉ループ部分空間同定法を提案した。この研究内容をまとめて、2017年9月にSICE Annual Conference 2017にて指導学生が口頭発表する予定である。テーマ1が進展し、多入出力マルチレート系の閉ループ同定に目途がついた。また、実機実験の環境は整っている。本年度は、多入出力系の閉ループ同定法として実績のあるMOESP型閉ループ部分空間同定法にリフティング技術を導入することにより、リフティングモデルの同定アルゴリズム、さらに、連続時間モデルの同定アルゴリズムを導出した。提案法について、数値シミュレーションにより有効性を示した。以上の成果について国際会議SICE 2017とMATHMOD 2018にて口頭発表した。さらに、ホバリング飛行する小型無人クワッドコプタの閉ループ同定実験を実施し、実対象に対して提案手法の有効性を実証した。以上の成果をまとめた論文を国際会議SYSID2018に投稿し採択され、2018年度に発表予定である。研究目的はおおむね達成され、さらに数値シミュレーションだけでなく実機実験による提案方法の有効性検証も実施した。

多入出力系の閉ループ同定法として実績のあるMOESP型閉ループ部分空間同定法にリフティング技術を導入することにより、リフティングモデルの同定アルゴリズム、さらに、連続時間モデルの同定アルゴリズムを導出した。実対象に対して提案手法の有効性を実証するため、ホバリング飛行する小型無人クワッドコプタの閉ループ同定実験を実施し、同定結果として得られたリフティングモデルを用いてホバリング飛行のためのフィードバック制御器を再設計し制御性能の向上を確認した。以上の成果をまとめた論文を国際会議SYSID2018にて口頭発表した。また、IFAC-PapersOnLine, Volume 51, Issue 15に論文が掲載された。小型RCヘリコプタの多入出力系マルチレート閉ループ同定実験を実施するための初期制御器の設計についてはある程度目処がついたので、引き続き実験環境の構築を進める。27年度中に開始できなかったテーマ1について早急に着手する。ドローンを用いた多入出力系マルチレート閉ループ同定実験を早急に実施する。それと並行して、テーマ2について提案手法の同定性能について理論的な解析に着手する。最終年度なので最後に研究成果をまとめ国際会議等で発表する。研究成果をまとめたものを関連研究分野の国際会議で口頭発表する。さらに関連研究分野の論文誌に投稿する。研究計画ではワークステーションの新規購入を予定していたが、現有のワークステーションで間に合ったので27年度中のワークステーションの購入を見送ったため。研究計画で予定していた国際会議への出席に伴う海外出張旅費の執行が無かったため。研究成果の発表先を検討した結果、システム同定分野の最も権威のある国際会議(IFAC Symposium on System Identification, SYSID)が相応しいと判断した。しかし当該国際会議は3年ごとに開催され、次回はIFAC SYSID 2018が2018年7月にストックホルムにて開催される。論文はすでに採択されており、研究費をその旅費および参加費に使用する。28年度で現有のワークステーションの耐用年数を迎えるので、ワークステーションを新規購入する。海外での国際会議出席および指導学生の派遣を予定しているので渡航旅費で使用する。実験装置でモーションキャプチャシステムの複数台のカメラに不具合が生じているので、それらを買い替えするために使用する。
次世代の高磁場生体固体ＮＭＲ法の開発とアミロイドとリガンド相互作用の構造生物学

研究目的として以下の3つを挙げた。(i)超高速MAS法を使った微量生体試料観測のための高磁場固体NMR法と(ii)分解能向上のための高次元固体NMR法の開発を行う。(iii)アルツハイマー病に関連したアミロイドとリガンド分子の相互作用の構造生物学を確立する。研究計画通り、1年目では課題(i、ii)の研究で必要なモデルタンパク質(GB1)のバクテリアの培養とタンパク質精製のためのラボ設営と人員のトレーニングを主に行った。現在、MBPと膜タンパク質の固体NMR試料に対する試料調整のための準備を行なっている。また課題(i)に関しては27nmol(180ug)のGB1タンパク質に対して、わずか9秒で2次元1H/15N固体NMRが得られることを示した。2次元であれば15nmolレベルのタンパク質試料に対して数分から数時間の間で測定が可能であることを示し、当初の目的を達成した。今後は3-4次元の固体NMR法に対しても同様の微量測定が可能であることを示す予定である。また課題(ii)に関してもSAIL法に加えて、独自の新しい選択ラベル法の開発を進めて、良好な結果を得た。2つを組み合わせることで効果をあげる予定である。試料作成に加えて、分解能向上のための4次元固体NMRの予備実験をGB1に対して行った。(iii)に関しても必要となる2H、13CラベルしたAbeta試料のバクテリアの培養の予備実験を行った。必要な19F-NMRを行える固体NMRがないため、2H、13Cラベルしたタンパク質とリカンドの1H間のコンタクトを測定する実験を行う予定である。課題(i-iii)でボトルネックであった感度の問題を解決して、課題(i)については目標を達成し、来年度以降は目標以上の結果を目指している。固体NMRと試料作成の環境整備についても順調に推移している。(ii)に関しても初年度に目標としていた進捗状況を満たしている。(iii)については必要な固体NMRプローブ装置が利用できないことが判明したが、実験のデザインを変更して対応している。2018年度は課題(i)については今後は3-4次元の固体NMR法に対しても微量タンパク質試料に対する測定が可能であることを示す。多次元化により適用できる試料の分子量の増加に対応する。また課題(ii)に関してもSAIL法に加えて、独自の新しい選択ラベル法の開発を進め、2つを組み合わせることで効果をあげる。試料作成に加えて、分解能向上のための4-5次元固体NMRの実験を行う予定である。現在測定を行う予定の膜タンパク質に対して、準備を行う。(iii)に関しては2H、13CラベルしたA・フィブリル試料に対しリカンドであるThioflavin-Tとの1H間のコンタクトを測定する実験を行う予定である。抗体等の分子量の大きなリガンドに対しても実験の準備を行う。19F-固体NMRプローブ装置に関しても、共同利用設備等や共同研究で利用可能な装置がないか調査を行う。固体NMRのテスト試料であるタンパク質を作成するための試薬を購入予定。内定年度:2015研究目的として以下の3つを挙げた。

また課題(ii)に関してもSAIL法に加えて、独自の新しい選択ラベル法の開発を進め、2つを組み合わせることで効果をあげる。試料作成に加えて、分解能向上のための4-5次元固体NMRの実験を行う予定である。現在測定を行う予定の膜タンパク質に対して、準備を行う。(iii)に関しては2H、13CラベルしたA・フィブリル試料に対しリカンドであるThioflavin-Tとの1H間のコンタクトを測定する実験を行う予定である。抗体等の分子量の大きなリガンドに対しても実験の準備を行う。19F-固体NMRプローブ装置に関しても、共同利用設備等や共同研究で利用可能な装置がないか調査を行う。400MHzの固体NMR装置とオートクレーブを導入したが、複数の会社を比較したためその結果当初予定していたよりも、若干安価で購入できた。固体NMRのテスト試料であるタンパク質を作成するための試薬を購入予定。
ハイブリッド型人工膵を用いた外科的糖尿病に対する治療法の確立

移植膵ランゲルハンス島に対する拒絶反応を制御するために、人工的な免疫隔離システムを有するハイブリッド型人工膵臓の開発に関する基礎的な検討を行った。本研究は、1)血糖、アルブミンなどの細胞機能維持に関わる成分は通過させるが、拒絶反応に関わるリンパ球などは遮断する半透膜を作製すること、2)拒絶反応に関わる免疫応答を、主に接着分子とサイトカインから解明し、将来的にハイブリッド型人工膵臓の開発に新しい手法を導入すること、を目的とした。半透膜の研究に関しては、独自の膜を開発するために植物性セルロースを用いて生体反応を検討した。しかしながら炎症反応が強く、拒絶反応を抑制する膜としては適当でないことが判明し、この一連の実験を断念せざるを得なかった。一方、免疫寛容の導入に関しては満足できる結果が得られた。マウス同種ラ島移植において、抗ICAM-1抗体、KAT-1を使用することにより、ICAM-1単独の阻害によってもグラフト生着延長効果が得られることが確認された。さらに抗ICAM-1抗体と抗LFA-1抗体とを移植後7日間併用することにより、同種ラ島移植でも高率に長期生着を得ることが可能であった。以上からICAM-1/LFA-1の経路を阻害することは、同種ラ島移植においても有効な拒絶反応の制御法となるものと思われた。この時、抗ICAM-1抗体および抗LFA-1抗体の投与によりグラフトが長期生着した同種ラ島移植マウスでは、IL-2、IFN-γの産生抑制とIL-4、IL-10の産生亢進がみられた。ICAM-1/LFA-1の接着阻害による免疫不応答には、Th1からTH2へのTh1/Th2バランス変動が関与している可能性が示唆された。この結果を踏まえ、Th1を誘導するIL-12をターゲットとした検討を行った。すなわち抗IL-12抗体を用いてIL-12の機能を抑制したところ、同種ラ島移植で高率に長期生着を得ることが可能であった。以上の実験結果より、グラフト局所の環境をTh1からTh2にシフトさせることにより、移植ラ島を拒絶反応から保護することが可能であることが判明した。半透膜内のTh1/Th2環境を局所的に制御することにより、さらに優れた機能を持つハイブリッド型人工膵臓が開発できると期待される。現在もこの一連の研究を継続中である。初年度である平成4年度の目標は、何種類かあるハイブリッド型人工膵の中から本研究に適したタイプを決定し、a)ラ島を封入するための容器作製を行うこと、b)ラ島分離手技を確立し、長期機能維持の条件を検討すること、であった。1)半透膜を用いた容器の作製:京都大学生体医療工学研究センターで考案されたモデルを参考にすることとし、ポリビニールアルコールを使用する作製方法を同センターの協力により修得した。このモデルでは封入したラ島細胞が塊を形成し、中心部のラ島が壊死に陥ることが問題点となっており、改良を必要とする。2)ラ島分離法:ラットではstationary digestion法を用いラ島分離を行い、デキストランを用いた濃度勾配遠心法により回収して良好な結果を得ており、現在回収率の向上を目指している。

また、ブタ膵からHoraguchi法によりラ島分離を行ったが、ラ島のviabilityが不良であり長期機能維持には課題がある。3)growthfactorの抽出:現在、ハムスター膵からのgrowth factorの抽出をMcGill大学のグループが試みており、このプロジェクトに研究分担者が参加している。一方、購入したDNAシンセサイザーとPCRの設置を終え、既知のK-ras gene等を用いて機械操作の技術修得にあたっている。4)xenograft transplantationの検討:ラットから分離したラ島を用いたハイブリッド型人工膵をマウスに移植し、ハイブリッド型人工膵のxenograft transplantationにおける役割を検討する。まず、コントロールとしてラットのラ島を直接マウスの賢被膜下に移植する実験を開始している。平成5年度には、ある程度の生着率に関する実験結果が得られ、xenograft transplantationの実現に向けての課題が明らかになると考えている。ハイブリッド型人工膵の半透膜としてはポリビニルアルコールを用いたチューブ型のタイプ、アガロースを使用したマイクロビーズ型のタイプなどが試作されている。しかしながら、1)ラ島が凝集して壊死に陥る、2)免疫隔離するためには膜を厚くする必要があり、体内に埋め込むには容量が大きくなりすぎる、などの問題点があり臨床的な使用には耐えられないのが実情である。我々は、このようなタイプに追随することを止め、微生物の生産するセルロースを免疫隔離膜およびラ島の支持組織として利用することが可能であるかを検討することにした。現在、この膜の免疫隔離能およびセルロース産生微生物とラ島との混合培養の可能性につき実験を開始した。将来の移植の理想像は、ブタのラ島を移植するなどのxenograft transplantationである。xenograft transplantation時の拒絶反応には、allograft transplantationの際に見られる拒絶反応とは異なるメカニズムが介在している可能性が示唆されている。ハイブリッド型人工膵においてもxenograftでは拒絶反応が起きることが報告されており、我々はこのメカニズムに対応するために、ラットのラ島をマウスに移植する実験を行っている。この実験において、Th細胞のTh1またはTh2への分化の過程や傾向を解明し、移植直後の管理にfeed backする予定である。また、costimulatory signalなどに対する抗体を使用し、免疫寛容の導入についても検討している。また、ラ島の生着過程や拒絶反応を直視下に観察し、そのメカニズムを明かにするために生体顕微鏡システムを導入しているが、すでにシステムの確立を終え、今後skinfold chamberを作成しラ島を観察する予定である。ハイブリッド型人工膵は、膵ラ氏島を栄養分やホルモンは自由に通過するが、抗原分子やリンパ球、免疫グロブリンなどは通過しない高分子半透膜によって隔離する人工臓器である。近年、1)異種の膵ラ氏島を使用できるためドナー不足を解消できる、2)免疫抑制剤から解放される、など臓器移植の問題点を解決できる可能性を秘めているため注目を浴びている。
長期的海岸侵食予測のための平衡縦断地形モデルの再検討

本研究の目的は、海面上昇など長期的な環境変動による海岸侵食を予測するために、海浜の平衡縦断地形の概念を再検討することである。まず、地球温暖化による海面上昇によって、砂浜が大きく侵食されることを明らかにした。しかし、予測に用いられるBruun則は幾何学的な考察に基づいているため、力学的な根拠がカ学的な根拠を持った平衡地形モデルを構築する必要がある.そのために本研究では、1)電子力中央研究所、運輪省港湾技術研究所波崎観測ピアなどから砂浜の縦断地形に関する実験・実測データを収集した。2)汀線及び水深別の等深線の位置の時系列変化と沖波波形勾配、入射エネルギーフラツクス、砂村の地形パラメタ等外カのパラメタとの相関を検討した。3)収集した縦断地形を相似な形状の地形タイプに分類し、各々の地形タイプ毎に平均的無次元縦断形状を求めた。4)波高.周期結合分布に従って入射波をいくつかの(波高、周期)のグループに分け、それぞれに無次元縦断形状を対応させた。4)現地海岸(茨城県常陸那珂海岸)を対象に、波高、周期の出現頻度を考慮してこれらの地形を重ね合わせ平均縦断地形の再現を拭みた。その結果、次のような結果が得られた。1)縦断地形の変化はその時点の瞬間的な外カパラメタとは充分対応しない。汀線位置の時系列変化と最も高い相関を示したのは累積エネルギーフラックスであった。このことは、先行する入射波の履歴効果(先行する地形)を考慮することが必要なことを示している。2)砂村の分類(侵食型、中間型、堆積型)を参考にして、収集した縦断地形は7種の地形タイプに分類できた。3)再現された平衡地形と従来提案されている平衡地形との適合度はよくない。平衡地形を再現するためのモデル化においても、過去の波の作用の履歴効果を考慮することが不可欠である。平成7年度においては研究計画に沿って次のように研究を進めた。1)電力中央研究所、運輸省港湾技術研究所波崎観測ピアなど、種々の研究機関から砂浜の縦断地形に関する実験・実測データを収集した。2)収集した縦断地形を相似な形状の地形タイプに分類した。得られた地形タイプ毎に、平均的縦断形状を求めた。3)波高・周期結合分布に従って、入射波をいくつかの(波高、周期)のグループに分け、それぞれのグループに縦断形状を対応させた。4)現地海岸(茨城県常陸那珂海岸)を対象に、波高・周期の出現頻度を考慮してこれらの地形を重ね合わせ平均縦断地形を求め、実測地形と比較した。その結果、次のような知見が得られた。1)砂村の分類(侵食型、中間型、堆積型)を参考にして、収集した縦断地形は7種の地形タイプに分類できた。2)分類された地形タイプを入射波、平均勾配、底質粒径等の関数として表現するには実測データが不足している。現在の知見の下では、平均縦断地形は、水平、鉛直座標を漂砂帯の幅と高さとで無次元化して経験的に決めるしかない。3)再現された平衡地形とBruun等の与えたh=Ay2/3という関数形など従来提案されている平衡地形との適合度はよくない。さらに、外力として沖波波高、沖波の波形勾配、エネルギーフラックスの累積値などを取ったところ汀線の変動とよい相関を示した。

汀線だけでなく等深線の岸沖変動とこれらの外力の関係とを関連づけることによって縦断地形の外力に対する応答のモデル化ができる可能性がある。本研究の目的は、海面上昇など長期的な環境変動による海岸侵食を予測するために、海浜の平衡縦断地形の概念を再検討することである。まず、地球温暖化による海面上昇によって、砂浜が大きく侵食されることを明らかにした。しかし、予測に用いられるBruun則は幾何学的な考察に基づいているため、力学的な根拠が力学的な根拠を持った平衡地形モデルを構築する必要がある.そのために本研究では、1)電力中央研究所、運輸省港湾技術研究所波崎観測ピアなどから砂浜の縦断地形に関する実験・実測データを収集した。2)汀線及び水深別の等深線の位置の時系列変化と沖波波形勾配、入射エネルギーフラックス、砂村の地形パラメタ等外力のパラメタとの相関を検討した。3)収集した縦断地形を相似な形状の地形タイプに分類し、各々の地形タイプ毎に平均的無次元縦断形状を求めた。4)波高・周期結合分布に従って入射波をいくつかの(波高、周期)のグループに分け、それぞれに無次元縦断形状を対応させた。4)現地海岸(茨城県常陸那珂海岸)を対象に、波高・周期の出現頻度を考慮してこれらの地形を重ね合わせ平均縦断地形の再現を試みた。その結果、次のような結果が得られた。1)縦断地形の変化はその時点の瞬間的な外力パラメタとは充分対応しない。汀線位置の時系列変化と最も高い相関を示したのは累積エネルギーフラックスであった。このことは、先行する入射波の履歴効果(先行する地形)を考慮することが必要なことを示している。2)砂村の分類(侵食型、中間型、堆積型)を参考にして、収集した縦断地形は7種の地形タイプに分類できた。3)再現された平衡地形と従来提案されている平衡地形との適合度はよくない。平衡地形を再現するためのモデル化においても、過去の波の作用の履歴効果を考慮することが不可欠である。
天然変性タンパク質の機能解析によるALSの病態機序の解明

ALSの原因遺伝子としてfused in sarcoma/translated in liposarcoma(FUS/TLS)やTDP-43が見いだされた.これらの遺伝子の発見は,ALS研究において新たな病態機序を提唱するに至った.驚くことに,何れの遺伝子もRNA結合能を持ち,RNA代謝において機能すると考えられている.さらに何れの蛋白質も,天然変性蛋白領域を高頻度で含んでいること,さらにその変性領域に変異が集中している.特にTDP-43は現在まで30種類以上の変異が報告されているが,そのほとんどすべてがC末の本来的に不規則な領域に集中している.またC末は単独では凝集体を形成しやすい.このため,これらの蛋白質の天然変性領域の機能を明らかにすることが,本症の病態解明において重要である.しかし,この天然変性蛋白領域の機能については全く明らかとなっていない.我々はTDP-43には新しい多数のスプライシングバリアントが存在し,このスプライシングバリアントの多くが天然変性蛋白領域に関係していることを見いだした.この事実からTDP-43の天然変性蛋白領域はTDP-43の安定性に深く寄与しており,これを欠くTDP-43のスプライシングバリアントは凝集性を増すことを見いだした.この発見により,TDP-43の天然変性蛋白領域の本症への関与が示された.ALSの原因遺伝子としてfused in sarcoma/translated in liposarcoma (FUS/TLS)やTDP-43が見いだされた.これらの遺伝子の発見は,ALS研究において新たな病態機序を提唱するに至った.驚くことに,何れの遺伝子もRNA結合能を持ち,RNA代謝において機能すると考えられている.さらに何れの蛋白質も,天然変性蛋白領域を高頻度で含んでいること,さらにその変性領域に変異が集中している.特にTDP-43は現在まで30種類以上の変異が報告されているが,そのほとんどすべてがC末の本来的に不規則な領域に集中している.またC末は単独では凝集体を形成しやすい.このため,これらの蛋白質の天然変性領域の機能を明らかにすることが,本症の病態解明において重要である.しかし,この天然変性蛋白領域の機能については全く明らかとなっていない.我々はTDP-43には新しい多数のスプライシングバリアントが存在し,このスプライシングバリアントの多くが天然変性蛋白領域に関係していることを見いだした.この事実からTDP-43の天然変性蛋白領域はTDP-43の安定性に深く寄与しており,これを欠くTDP-43のスプライシングバリアントは凝集性を増すことを見いだした.この発見により,TDP-43の天然変性蛋白領域の本症への関与が示された.ALSの原因遺伝子としてfused in sarcoma/translated in liposarcoma(FUS/TLS)やTDP-43が見いだされた.これらの遺伝子の発見は,ALS研究において新たな病態機序を提唱するに至った.驚くことに,何れの遺伝子もRNA結合能を持ち,RNA代謝において機能すると考えられている.さらに何れの蛋白質も,天然変性蛋白領域を高頻度で含んでいること,さらにその変性領域に変異が集中している.特にTDP-43は現在まで30種類以上の変異が報告されているが,そのほとんどすべてがC末の本来的に不規則な領域に集中している.またC末は単独では凝集体を形成しやすい.このため,これらの蛋白質の天然変性領域の機能を明らかにすることが,本症の病態解明において重要である.しかし,この天然変性蛋白領域の機能については全く明らかとなっていない.我々はTDP-43には新しい多数のスプライシングバリアントが存在し,このスプライシングバリアントの多くが天然変性蛋白領域に関係していることを見いだした.この事実からTDP-43の天然変性蛋白領域はTDP-43の安定性に深く寄与しており,これを欠くTDP-43のスプライシングバリアントは凝集性を増すことを見いだした.この発見により,TDP-43の天然変性蛋白領域の本症への関与が示された.
地熱エネルギー利用促進のための地中熱交換器性能解析評価

現在、地熱エネルギーを利用する方法としていくつかの地中熱交換器方式が提案されているが、それぞれが異なる条件下で熱抽出性能を定量的に検討しているため、方式の異なる地中熱交換器の性能を相互に絶対的に評価することが困難な現状にある。また、実際に地中熱交換器を設置する場合、その抽熱量や放熱量は設置場所における地質・地層の物性に左右されるため、蓄積されてきた実験データや経験を有効に活用することが難しく、数値計算などの理論的研究が必要とされている。本研究は、地中熱交換器として有望視されている同軸型熱交換器とU字管型熱交換器の両者の熱抽出性能・熱放出性能について、同一条件の下で実験的ならびに理論的(数値計算)に比較検討を行い、これら地中熱交換器の熱抽出性能・熱放出性能を解析・評価することを目的としている。平成17年度は、同軸型熱交換器と、シングルおよびダブルのU字管型熱交換器の3種類の熱交換方式にそれぞれ適用できる数値計算プログラムを作成するとともに、これら地中熱交換器の熱抽出特性を明らかにするため数値計算を行った。その結果、同軸型熱交換器については、(1)熱交換器の長さが長くなるにしたがい抽熱量は増大する、(2)逆循環方式(環状部から冷水を注入し、内管内から温水として取り出す循環方式)の抽熱量は、順循環方式(内管内より冷水を注入し、環状部から温水として取り出す循環方式)のそれより大きく、また、両者の抽熱量の差は、熱交換器の長さが長くなるほど大きくなる、などが明らかになった。一方、U字管型熱交換器については、トリプルU字管方式の抽熱量は、ダブルU字管方式のそれより大きいことなどが解明された。平成16年度は、U字管型熱交換器の熱抽出・熱放出特性を明らかにするため実験装置を製作するとともに、熱放出実験を行った。熱放出媒体の流量ならびに温度がU字管型熱交換器の熱放出特性に及ぼす影響について実験的検討を行った結果、(1)熱放出媒体の流量が大きいほど放熱量も大きい、(2)熱放出媒体の温度が高いほど放熱量も大きい、などの事柄が明らかとなった。さらに、数値計算による理論的検討にも着手しており、本年度は先行してダブルU字管型熱交換器の熱抽出特性を解析する数値計算プログラムを作成し、熱抽出媒体の流量、ダブルU字管の長さ、およびダブルU字管の配置形式の違いが熱抽出性能に及ぼす影響を明らかにした。

本研究は、地中熱交換器として有望視されている同軸型熱交換器とU字管型熱交換器の両者の熱抽出性能・熱放出性能について、同一条件の下で実験的ならびに理論的(数値計算)に比較検討を行い、これらの地中熱交換器の熱抽出性能・熱放出性能を解析・評価することを目的としている。平成17年度は、同軸型熱交換器と、シングルおよびダブルのU字管型熱交換器の3種類の熱交換方式にそれぞれ適用できる数値計算プログラムを作成するとともに、これら地中熱交換器の熱抽出特性を明らかにするため数値計算を行った。その結果、同軸型熱交換器については、(1)熱交換器の長さが長くなるにしたがい抽熱量は増大する、(2)逆循環方式(環状部から冷水を注入し、内管内から温水として取り出す循環方式)の抽熱量は、順循環方式(内管内より冷水を注入し、環状部から温水として取り出す循環方式)のそれより大きく、また、両者の抽熱量の差は、熱交換器の長さが長くなるほど大きくなる、などが明らかになった。一方、U字管型熱交換器については、ダブルU字管方式の抽熱量は、シングルU字管方式のそれより大きいことなどが解明された。