hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
EFD/CFD融合解析による三次元内部流動診断技術の開発

DES(Detached Eddy Simulation)解析によるCFD(Computational Fluid Dynamics)結果と非定常壁面圧力計測によるEFD(Experimental Fluid Dynamics)結果とを用いるEFD/CFD融合解析手法を構築することにより,三次元内部流動診断技術を開発した.この流動診断技術を駆使して,遷音速遠心圧縮機羽根車における旋回失速現象および翼先端漏れ渦の崩壊現象,軸流圧縮機動翼列における旋回失速の初生メカニズム,ならびに半開放形プロペラファンにおける非定常渦流れ現象を明らかにした.DES(Detached Eddy Simulation)解析によるCFD(Computational Fluid Dynamics)結果と非定常壁面圧力計測によるEFD(Experimental Fluid Dynamics)結果とを用いるEFD/CFD融合解析手法を構築することにより,三次元内部流動診断技術を開発した.この流動診断技術を駆使して,遷音速遠心圧縮機羽根車における旋回失速現象および翼先端漏れ渦の崩壊現象,軸流圧縮機動翼列における旋回失速の初生メカニズム,ならびに半開放形プロペラファンにおける非定常渦流れ現象を明らかにした.本研究では,実験流体力学(EFD : Experimental Fluid Dynamics)と計算流体力学(CFD : Computational Fluid Dynamics)とが真に融合したEFD/CFD融合解析手法を構築することにより,実用問題における複雑な三次元内部流動を信頼性高く診断する技術を新たに創出することを目的とする.そのためにまず,CFD解析モデル(流れの基礎方程式)と計測データの差異を評価関数とし,拘束条件としてCFD解析モデルを設定した変分問題から導出される随伴方程式に基づいて,任意のEFD(計測)データとCFD計算との融合手法を定式化した.その際に,融合過程全体にわたる数値計算スキーム上の整合性を保つために,離散化されたCFD解析モデルから随伴方程式(アジョイント方程式)を導いた.また,非定常流れ場への適用まで視野に入れて,4次元変分問題として取り扱うとともに,CFD解析における数値計算スキームとして,k-ωの二方程式乱流モデルをベースとしたDES(Detached Eddy Simulation)計算スキームを構築した.その際に,本EFD/CFD融合解析手法では,Navier-Stokes方程式を拘束条件とした変分問題に基づいてEFD(計測)データをCFD計算に融合することから,通常のCFD解析と比較して極めて膨大な演算を処理する必要があり,スーパーコンピュータ上で高速に本融合解析処理を行うために,解析プログラムの並列コーディングも行った-さらに,CFD解析との親和性に優れたEFD(計測)技術として,感圧塗料による壁面圧力計測を導入することにより,先進的なEFD/CFD融合解析手法を構築する準備を進めた.すなわち,広範囲の壁面にわたる圧力分布の膨大な情報(面情報)を容易に取得できる感圧塗料による壁面圧力計測(PSP壁面圧力計測)をCFD解析との親和性に優れたEFD(計測)技術と位置付け,上記のEFD/CFD融合解析手法の構築と並行して,低速流れ場におけるPSP壁面圧力計測技術の開発を行った.前年度に構築したEFD/CFD融合解析手法を実用問題の複雑な三次元流れ場に適用して,本手法の妥当性を検証した.具体的には,軸流圧縮機動翼列流れおよび半開放形プロペラファンを対象とし,融合解析のためのEFD(計測)データとしては,既存の計測技術により得られたEFDデータ(熱線流速計やLDVによる速度計測データ,圧力センサーによる壁面圧力計測データなど)を用いた.検証結果から,融合解析に対する各計測データの感度もあわせて調べた.その結果,意味のない計測データをCFD計算に融合することは,精度上および計算負荷上で好ましくないことが分かった.また,非定常流れ場へ適用するために,CFD解析における数値計算スキームとして,k-ωの二方程式乱流モデルをベースとしたDES (Detached Eddy Simulation)計算スキームを構築するとともに,そのプログラムにおける並列度のさらなる向上を行った.さらに,圧縮性の効果が顕著に現れる流れ場に対する本融合解析手法の適用性を調べるために,ノズル内の遷音速非粘性流れ問題に本手法を適用した.その際に,EFD(計測)データの代用としてオイラー解析結果を用いた.その結果,圧縮性の効果は本手法の収束性を著しく低下させることが判明し,この点の改善が実用問題への適用上重要であることが分かった.最後に,CFD解析との親和性に優れたEFD(計測)技術の開発という観点から,感圧塗料(PSP)による壁面圧力計測の高精度化を図った,特に,PSP壁面圧力計測における温度補償技術を開発するために,PSPとTSP(感温塗料)の重ね塗りの有効性について調べた.その結果,PSP感度が著しく低下する低速流れにおいて,PSPとTSPの重ね塗りによる温度補償は圧力計測の高精度化に有効であることが明らかになった前年度までに構築したEFD/CFD融合解析手法を工学的な実用問題に適用することによって,従来解明することが出来なかった非定常三次元流れ現象を詳細に解析した.まず,k-ωの二方程式乱流モデルをベースとしたDES (Detached Eddy Simulation)計算結果と高応答圧力センサーによる非定常壁面圧力計測結果とを用いて,遷音速遠心圧縮機羽根車における翼先端漏れ渦の非定常挙動を調べた結果,翼の空力負荷が上昇すると,翼先端漏れ渦の崩壊が全翼間で発生すること,この崩壊により翼先端全周にわたって現れるブロッケージ効果が翼の失速を抑制することが明らかになった.

次に,30個の高応答圧力センサーによるケーシング面圧力の同時面計測結果とDES計算結果とから,軸流圧縮機動翼列における旋回失速の初生メカニズムを解析した結果,翼先端部の小規模な前縁はく離が失速初生プロセスの発端を支配していること,この前縁はく離が竜巻状のはく離渦に成長し,隣接翼の圧力面側に移動して旋回失速の初生が始まること,竜巻状のはく離渦によるブロッケージ効果が翼先端漏れ渦を翼前縁から上流側に吐き出すことが解明された.また,高応答圧力センサーによる翼面圧力計測結果とDES計算結果とに基づいて,半開放形プロペラファンの非定常渦流れ挙動を調べた結果,翼端渦自体に発現する非定常性は低いこと,翼端渦とケーシング面との相対運動に起因した非定常性が極めて高いこと,翼端渦とケーシング面との干渉から翼端渦とは逆巻きのはく離渦(縦渦)構造が形成されることがわかった.さらに,CFD解析との親和性に優れた感圧塗料(PSP)による壁面圧力計測を上述の半開放形プロペラファンへ適用した結果,PSP壁面圧力計測における高精度化を実現するためには,PSPとTSP(感温塗料)の重ね塗りによる温度補償が不可欠であることが明らかになった.
心筋イオンチャネルの分化に対する各種環境素因の影響

心臓は個体発生の早期から発生分化して拍動を開始(鶏胚では3日)すると報告されているが、哺乳類では中胚葉形成期の胚操作や培養が困難であるため心筋細胞の分化成立の時期とそれに関与する細胞相互間の関係が不明のままである。我々はマウス胚において心筋発生前(胎生6.757.5日)の中胚葉培養系を確率して心筋に特異的な遺伝子の発現と拍動の発現を指標としてこれらの発現に対して細胞相互の関与、各種の成長因子が如何なる役割を果たしているのかを検討することを通して心筋の発生分化の機序を探り、その後の成熟過程において分裂増殖能を失って専ら肥大により順応する形質の変化の過程を検討することを目的とする。心筋の分裂増殖能は哺乳類では胎生期は無論のこと新生児期の数日間維持されている。しかしこの形質が出生後に急速に失われていく過程と機序については十分な検討がなされていない。我々は既に確立したラット新生児心筋の培養系を用いて、新生児心筋細胞の成熟過程における電気興奮とそれに関与する膜イオンチャネル、特に各種のKチャネルの発現を検討し、それらに対して酸素分圧などの環境条件、各種の成長因子、薬物がこれらを如何に修飾するかを検討した。これらの研究を通して、心臓の発生における先天的な異常、後天的要因における心臓の再構築とその病態の成因に関する研究に発展させる手懸りを得ることが出来ると考える。さらにはこの研究がポンプ機能を失った不全心に心筋を甦らせる可能すら秘めているものと期待される。マウス胎生7.5日胚、7.25日胚から胚性中胚葉を単離培養し、心筋分化成立過程を検討した。自発収縮能出現の有無を観察するとともに、心筋に特異的な遺伝子の発現をRT-RCR法により検索し、心筋収縮蛋白を蛍光抗体法にて染色することにより評価した。胎生7.5日胚の単離胚性中胚葉では、培養48時間以内に、全例に自発収縮、心筋特異的遺伝子および収縮蛋白の発現を認め、心筋の分化を示した。これは、近位内胚葉との相互作用や培養液中の因子には依存せず、7.5日胚中胚葉の心臓予定域がこの時点で心筋へコミットメントすることが明らかとなった。次に、近位内胚葉を除去した胎生6.75日胚を培養し、びあよう液中に種々の増殖因子を加えて心筋分化に対する影響を検討した。TGF superfamily増殖因子添加培養では自発収縮能や心筋特異的遺伝子発現の一部に欠如が見られた。TGF superfamily増殖因子よりも血小板由来増殖因子や線維芽細胞増殖因子が心筋分化を促進することが判明した。新生児ラット培養心筋細胞を用いた実験では、培養経過中のイオン電流の発育分化が明らかとなり、慢性低酸素状態におかれた培養細胞はイオン電流(主にI_<to>電流)の分化が遅延もしくは逆分化(Dedifferentiation)を遂げる可能性が示唆された。出生後の心筋においても、イオン電流毎に分化の様式が異なることを発見した。以上、胎生期において心筋へのコミットメントの時期、これにいたる成長因子や細胞間の相互作用について培養系の決定、RT-PCRによる遺伝子発現の解析、心筋収縮蛋白の蛍光抗体染色の方法を確立し、新しい知見を得ることができた。また、生後の心筋も、環境素因に呼応してその発育分化を遂げることが明らかにできた。ただし、当科学研究費補助金の交付決定から今日までわずか4ケ月であり、主たる購入装置である自動インジェクション装置は納入された直後である。したがって、当初予定していたmRNA注入による遺伝子機能発現に関する一連の研究は始まったばかりである。心臓は固体発生の早期から発生分化して拍動を開始(鶏胚では3日)すると報告されているが、哺乳類には中胚葉形成期の胚操作や培養が困難であるため心筋細胞の分化成立の時期とそれに関与する細胞相互間の関係が不明のままである。

我々はマウス胚において心筋発生前(胎生6.757.5日)の中胚葉培養系を確立して心筋に特異的な遺伝子の発現と拍動の発現を指標としてこれらの発現に対して細胞相互の関与、各種の成長因子が如何なる役割を果たしているのかを検討することを通して心筋の発生分化の機序を探り、その後の成熟過程において分裂増殖能を失って専ら肥大により順応する形質の変化の過程を検討することを目的とする。心筋の分裂増殖能は哺乳類では胎生期は無論のこと新生児期の数日間維持されている。しかしこの形質が出生後に急速に失われていく過程と機序については十分な検討がなされていない。我々は既に確立したラット新生児心筋の培養系を用いて、新生児心筋細胞の成熟過程における電気興奮とそれに関与する膜イオンチャネル、特に各種のKチャネルの発現を検討し、それらに対して酸素分圧などの環境条件、各種の成長因子、薬物がこれらを如何に修飾するかを検討した。これらの研究を通して、心臓の発生における先天的な異常、後天的要因における心臓の再構築とその病態の成因に関する研究に発展させる手懸りを得ることが出来ると考える。さらにはこの研究がポンプ機能を失った不全心に心筋を甦らせる可能すら秘めているものと期待される。
アロマテラピーによるがん化学療法における副作用の軽減効果

健常人ボランティアと抗がん剤投与患者を対象に、アロマテラピーによるストレス軽減効果に関する検証を行った。唾液中ストレスマーカーのアミラーゼ、クロモグラニンAおよびコルチゾールを測定すると共に、Visual Analog Scale(VAS)との相関について検討した。その結果、アロマテラピーによる客観的ストレス指標に有意な変化は認められなかった。またVASについてもアロマテラピーによるストレス軽減効果は確認できなかった。コルチゾールそのままでは感度が低いため、水酸基をトリメチルシリル誘導体化してGC/MS測定を行った。これまでコルチゾールは、蛍光法やELISA法によって定量されていたが、競合反応や夾雑物の影響が測定精度を高める上で支障となっていた。しかし、GC/MS法を用いることで、類似物質からコルチゾールを分離し、感度を高めることでより正確な濃度算出が可能となった。従来から唾液中のアミラーゼは吸光度測定することでが可能であるが、このアミラーゼの濃度とコルチゾールの唾液中および血液中濃度を比較し、アミラーゼ濃度によるストレス強度の基準値を求めた。さらに実臨床において、がん化学療法とアロマテラピーを同時に実施し客観的ストレス強度とストレスマーカーとの相関を検討した。アミラーゼはがん化学療法30分で29.61kIU/L(66.47%)に減少し、終了時には77.50kIU/L(230.1%)に増加した。アロマテラピー群でもその傾向は認められたが、変動はコントロール群より小さかった。これに対してクロモグラニンAは、開始30分の時点では33.29pmol/mL(139.9%)に増加し、終了時には26.96pmol/mL(116.6%)に低下した。アロマテラピー群は、開始30分では20.99pmol/mL(122.5%)に変化し、コントロール群との上昇度に差を認めた。また、アロマテラピーを実施した群と実施しなかった群とでストレスマーカーの経時的な変動に交互作用があるかどうかを解析した。その結果、全てのストレスマーカーで有意差は認められず、両群のストレスマーカーの変動に違いはないことが明らかとなった。健常人ボランティア18名と抗がん剤投与患者l3名を対象に試験を行い、以下の結果を得た。(1)健常人ボランティアにおけるストレスマーカーの推移健常人ボランティアに対し内田クレペリンテストにより30分間のストレス負荷を実施し、ストレス負荷前後で唾液中のストレスマーカーを測定した。クロモグラニンAとアミラーゼはストレス負荷後に短時間で上昇したが、コルチゾールは短時間での上昇が認められなかった。アロマテラピーの有無によりストレスマーカーがどのように変化したのかを推定周辺平均値で比較したところ、健常人ボランティアのクロモグラニンAはアロマテラピーを行わない場合と比較して、アロマテラピーを行った場合のほうが有意に低下することが明らかとなった(分散分析P=0.0013)。一方、健常人ボランティアのアミラーゼとコルチゾールの推定周辺平均値は、アロマテラピーの有無による有意な変化の違いは認められなかった(分散分析アミラーゼ:P=0.484、コルチゾール:P=0.320)。(2)健常人ボランティアにおけるVSA(Visual Analog Scale)の推移健常人ボランティアに対し内田クレペリンテストによる30分間のストレス負荷を実施し、ストレス負荷前後でVSAによる主観的ストレス評価を行った。身体症状9項目中では、吐気、食欲、ほてり、だるさ、気力が、精神症状5項目中では疲労感、不安感、倦怠感、イライラ感、緊張感がそれぞれ解析可能であった。その結果、アロマテラピーの有無による主観的ストレス強度の推定周辺平均値に有意な変動が認められたのは、食欲と不安感であった(分散分析食欲:P=0.050、不安感:P;0.041)。(3)抗がん剤投与患者におけるストレスマーカーの推移抗がん剤投与患者でアロマテラピーの有無によりストレスマーカーがどのように変化したのかを推定周辺平均値で比較した。ストレスマーカーの変動はがん化学療法にアロマテラピーを併用した場合と併用しなかった場合との間で有意な変化は認められなかった(分散分析クロモグラニンA:P=0.346、アミラーゼ:P=0.799、コルチゾール:P=0.912)。(4)抗がん剤投与患者におけるVASの推移抗がん剤投与患者に対し治療前、治療開始30分後、治療終了時でVSAによる主観的ストレス評価を行った。身体症状11項目中では、食欲、ほてり、眠気、だるさ、気力の5項目が、精神症状7項目中では疲労感、不安感、イライラ感、緊張感、憂うつ、神経過敏の6項目がそれぞれ解析可能であった。その結果アロマテラピーの有無による、主観的ストレス強度の推定周辺平均値に有意な変化の違いは認められなかった。(分散分析)。1抗がん剤の副作用に及ぼすストレスの影響とその関連性の解析引き続き、悪心・嘔吐の強弱、栄養指標を比較し、関連性を明らかにする予定であった。

しかし、実臨床でアミラーゼ、クロモグラニンA、コルチゾールを指標としたストレス軽減効果が確認できなかったことから、研究方法を変更した。すなわちがん患者では、アロマオイルの種類を患者本人が自由に選択したが、よりストレス緩和作用が期待できるとされるラベンダー、ローズマリーを加え、健常人を対象として比較を行った。被験者唾液中ストレスマーカーの経時的変化をラベンダー群、ローズマリー群、グレープフルーツ群、対照群で解析した結果、クロモグラニンAがP=0.281、アミラーゼがP=0.079といずれも有意差は認められなかった(分散分析)。同様にVASを用いた主観的ストレス評価では、15評価項目中「気力」でP=0.019と有意差が認められ、グレープフルーツ群による「気力」の改善効果が示唆された(分散分析)。しかし、その他の項目では有意差は認められなかった。以上より、アロマオイルの種類を変更しても明らかなストレス軽減効果は認められなかった。2アロマテラピーを用いたストレス緩和によるテーラーメイド治療法の提案がん患者でアミラーゼ、クロモグラニンA、コルチゾールを指標としたストレス軽減効果が確認できなかったことから、ストレスマーカーを見直し、IgAを新たに組み込み、コルチゾールは男性のみの測定とした。抗がん剤投与患者に対するアロマテラピーは治療当日のみの実施であり、十分なストレス緩和効果が得られなかった可能性を考え、健常人を対象に長期間での有用性を検討した。6週間ラベンダーオイルを使用しストレス強度に及ぼすアロマテラピーの影響について検討したが、十分なストレス軽減効果を示すデータを得ることは出来なかった。本件は現在も試験進行中であり、今後詳細な解析を行う。抗がん剤投与患者に対しては、点滴開始前に5種類の香りから最も心地よいと感じたアロマオイルを選択させていたにも関わらず、VASの変動にアロマテラピーの効果が認めらなかったことは予想外の結果であった。クロモグラニンAは、アロマテラピーによるストレス軽減効果を評価する上で有用な唾液中ストレスマーカーであると考えられた。しかし、抗がん剤投与患者では有意なストレス軽減効果を確認できず、その理由は不明である。また、アミラーゼは簡便に測定できることから、臨床現場で利用しやすいストレスマーカーではあるものの、ストレス軽減効果を判定するのに適しているとは確認できなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、におい刺激に敏感な抗がん剤投与患者に対する悪影響をできるだけ回避する目的から、柑橘系アロマオイルを選択した。しかし、アロマオイルの効能を優先させ、アロマテラピーを実施することで、ストレス軽減効果が発現する可能性がある。また、アロマオイルには、皮膚からの吸収や、吸入による鼻粘膜や肺からの吸収により効果が発揮されるとの報告もあることから、より積極的な投与方法への変更も必要である。そこで、今後は患者数を増やし、健常人ボランティアで確認されたクロモグラニンAのストレスマーカーとしての有用性に着目し客観的評価を行い、アロマテラピーのストレス軽減効果に対する有用性を明らかにする予定である。
吹送流の新しいパラダイム-強風下吹送流-に向けた海面バースト層の実証とモデル化

本研究は,バースト層を伴う強風下吹送流の実態の解明,さらにそのモデル化により,新しいパラダイム-強風下吹送流-を提示しようとしたものである.具体的には実測結果に基づいてバースト層モデルを構築し,これを新たに開発した沿岸流動モデルCCMに組込んで波浪モデルSWANと結合させ,気象場をメソスケール気象モデルMM5で与える強風下吹送流の計算手法を確立した.さらに,風洞水槽実験結果および現地観測結果との比較によって,その適用性を明らかにし,強風下吹送流が新しいパラダイムとなることを提示した.本研究による主要な成果を以下に列記する.1)バースト層を含めた強風下吹送流の鉛直構造の解明とモデル化非対数則層であるバースト層とその下の対数則層それぞれに対して適合する水平平均流速やレイノルズ応力などの鉛直分布モデルを導き,強風下吹送流の波谷面下の乱流場を明らかにした.2)強風下吹送流を特徴付けるバースト層の実態の解明強風下吹送流のベキ則層と砕波に起因する強い乱流エネルギーを伴うバースト層が共に有義波高にほぼ相当する厚さを持ち,両者が一致することを明らかにした.3)バースト層の乱流構造と風波砕波の撹乱作用のモデル化バースト層の乱流構造を支配する風波砕波の撹乱作用を渦粘性係数によって評価するため,k-ε方程式に砕波による乱流エネルギー生成および散逸項を付加し,これに実測値を与える逆問題として解く」とにより,生成および散逸項に含まれる未知定数を決定してそれらの定式化を行った.4)風波砕波の駆動・撹乱作用を取り込んだバースト層モデルの開発砕波応力項,乱流エネルギー生成項および散逸項の最適化を実測データによって行い,砕波による駆動・撹乱作用を取り込んだバースト層モデルを構築した.5)外洋・内湾連続型の沿岸流動モデルCCMの開発気象場と流動場の間にバースト層を考えると同時に,表層の鉛直格子間隔を水深に依らず一定となる計算法を新たに開発することによって,水深が1000mを超える外洋から水深が数mの内湾までの強風下吹送流を連続的に精度良く計算できることを示した.6)バースト層モデルを組込んだCCM, MM5およびSWANと結合させた強風下吹送流モデルの開発と実海域への適用性の検証バースト層モデルを組み込んだ強風下流動モデルの実海域への適用性を検証するため,そのときの気象場をMM5,波浪場をSWAN,吹送流場をバースト層モデルを組み込んだCCMによってそれぞれ計算しながら結合させ,現地観測データとの比較によって強風下吹送流の鉛直分布が正しく再現できることを実証した.本研究は,バースト層を伴う強風下吹送流の実態の解明,さらにそのモデル化により,新しいパラダイム-強風下吹送流-を提示しようとしたものである.具体的には実測結果に基づいてバースト層モデルを構築し,これを新たに開発した沿岸流動モデルCCMに組込んで波浪モデルSWANと結合させ,気象場をメソスケール気象モデルMM5で与える強風下吹送流の計算手法を確立した.さらに,風洞水槽実験結果および現地観測結果との比較によって,その適用性を明らかにし,強風下吹送流が新しいパラダイムとなることを提示した.本研究による主要な成果を以下に列記する.1)バースト層を含めた強風下吹送流の鉛直構造の解明とモデル化非対数則層であるバースト層とその下の対数則層それぞれに対して適合する水平平均流速やレイノルズ応力などの鉛直分布モデルを導き,強風下吹送流の波谷面下の乱流場を明らかにした.2)強風下吹送流を特徴付けるバースト層の実態の解明強風下吹送流のベキ則層と砕波に起因する強い乱流エネルギーを伴うバースト層が共に有義波高にほぼ相当する厚さを持ち,両者が一致することを明らかにした.3)バースト層の乱流構造と風波砕波の撹乱作用のモデル化バースト層の乱流構造を支配する風波砕波の撹乱作用を渦粘性係数によって評価するため,k-ε方程式に砕波による乱流エネルギー生成および散逸項を付加し,これに実測値を与える逆問題として解く」とにより,生成および散逸項に含まれる未知定数を決定してそれらの定式化を行った.4)風波砕波の駆動・撹乱作用を取り込んだバースト層モデルの開発砕波応力項,乱流エネルギー生成項および散逸項の最適化を実測データによって行い,砕波による駆動・撹乱作用を取り込んだバースト層モデルを構築した.5)外洋・内湾連続型の沿岸流動モデルCCMの開発気象場と流動場の間にバースト層を考えると同時に,表層の鉛直格子間隔を水深に依らず一定となる計算法を新たに開発することによって,水深が1000mを超える外洋から水深が数mの内湾までの強風下吹送流を連続的に精度良く計算できることを示した.6)バースト層モデルを組込んだCCM, MM5およびSWANと結合させた強風下吹送流モデルの開発と実海域への適用性の検証バースト層モデルを組み込んだ強風下流動モデルの実海域への適用性を検証するため,そのときの気象場をMM5,波浪場をSWAN,吹送流場をバースト層モデルを組み込んだCCMによってそれぞれ計算しながら結合させ,現地観測データとの比較によって強風下吹送流の鉛直分布が正しく再現できることを実証した.

本研究は,バースト層を伴う強風下吹送流の実証と実態の解明,さらにそのモデル化により,新しいパラダイム-強風下吹送流-を提示しようというものである.本年度の主要な成果を以下に列記する.1.海面バースト層の実証観測京都大学防災研究所大潟波浪観測所の観測用桟橋先端にXバンドレーダーを設置し,海面からのレーダエコーの連続画像より波形スペクトルおよび表面流速を各種気象量とともに計測し,台風時に相当する風速20m/s超の強風下での表層流速のデータを取得した.2.バースト層を含めた強風下吹送流の鉛直構造の解明とモデル化二重床風洞水槽実験により,非対数則層であるバースト層とその下の対数則層それぞれに対して適合する水平平均流速やレイノルズ応力などの鉛直分布モデルを導き,強風下吹送流の波谷面下の乱流場を明らかにした.3.バースト層を含む海洋表層における乱流構造の解明実海域海水流動モデルに各種乱流モデルを組込み込んだ計算を行い,その結果を観測結果と比較することにより,強風下吹送流に対してはMellor-Yamada2.5次モデルを初めとする従来モデルは表面流速のみならず水温の鉛直分布の再現においても不十分であり,バースト層モデルが必須となることを明らかにした.4.強風下吹送流を特徴付けるバースト層の実態の解明強風下吹送流のベキ則層と砕波に起因する強い乱流エネルギーを伴うバースト層が共に有義波高にほぼ相当する厚さを持つことから,バースト層が砕波に起因する高周波乱流成分に依って生成されるベキ則層に一致することを明らかにした.5.バースト層における吹送流の駆動力としての砕波応力の鉛直分布モデルレイノルズ方程式に平均流速の実測値を与えて逆問題として解き,バースト層における吹送流駆動作用を担う風波砕波応力項の鉛直分布モデルを導くことに成功した.本研究は,バースト層を伴う強風下吹送流の実態の解明,さらにそのモデル化により,新しいパラダイム-強風下吹送流-を提示しようとしたものである.このため,前年度の結果に基づいてバースト層モデルを構築し,これを新たに開発する沿岸流動モデルCCMに組込んで波浪モデルSWANと結合させ,気象場をメソスケール気象モデルMM5で与える強風下吹送流の計算手法を確立した.さらに,風洞水槽実験結果および現地観測結果との比較によって,その適用性を明らかにし,強風下吹送流が新しいパラダイムとなることを提示した.1)バースト層の乱流構造と風波砕波の撹乱作用のモデル化バースト層の乱流構造を支配する風波砕波の撹乱作用を渦粘性係数によって評価するため,k-ε方程式に砕波による乱流エネルギー生成および散逸項を付加し,これに実測値を与える逆問題として解くことにより,生成および散逸項に含まれる未知定数を決定してそれらの定式化を行った.2)風波砕波の駆動・撹乱作用を取り込んだバースト層モデルの開発砕波応力項,乱流エネルギー生成項および散逸項の最適化を実測データによって行い,砕波による駆動・撹乱作用を取り込んだバースト層モデルを構築した.3)外洋・内湾連続型の沿岸流動モデルCCMの開発気象場と流動場の間にバースト層を考えると同時に,表層の鉛直格子間隔を水深に依らず一定となる計算法を新たに開発することによって,水深が1000mを超える外洋から水深が数mの内湾まで精度良く計算できることを示した.4)バースト層モデルを組込んだCCM, MM5およびSWANと結合させた強風下吹送流モデルの開発と実海域への適用性の検証バースト層モデルを組み込んだ強風下流動モデルの実海域への適用性を検証するため,そのときの気象場をMM5,波浪場をSWAN,吹送流場をバースト層モデルを組み込んだCCMによってそれぞれ計算しながら結合させ,現地観測データを用いて比較・検証を行った.
クロマチンを介した転写因子による転写調節機構のin vitroの解析

近年、転写調節因子の中に、SWI/SNIF複合体のようにクロマチンの構造変化に関与するものや、p300/CBPあるいはRbp3pのようにヒストンのアセチル化および脱アセチル化の活性を有している因子が見つかってきた。これらにより転写調節機構解明に向けた転写因子からの研究と遺伝子のクロマチン構造からの研究がまさに交差し合うようになった。私はin vitroでクロマチン鋳型を用いて転写活性とクロマチン構造を同時に解析することが可能な2つのポジショニングしたヌクレオソームからなる極めて単純なdinucleosomeの系を用いて、以下の3点についてクロマチンを介した遺伝子の転写調節機構の研究に取り組んだ。1、アセチル化の程度の異なるヒストンをHeLa細胞から調整し、dinucleosomeを再構成して構造比較を5つの方法(2次元アクリルアミドゲルを用いたヌクレオソーム移動性解析、ヌクレアーゼ消化速度によるヌクレオソーム安定性解析、ヌクレオソームポジション解析、hydroxylradical footprinting、アガロースゲルを用いたリンカーヒストンの結合解析)で行った。その結果アセチル化による構造の変化は何も検出されなかった。しかしXenopus oocyte核抽出液を用いたin vitroの転写では、アセチル化により5S遺伝子の転写が活性化された。2、ビオチン標識したオリゴプローブを用いてPCRでDNA断片を増幅し、non-RIのdinucleosomeを作製、原子間力顕微鏡によるdinucleosomeの構造解析を行った。3、dinuclelsomeの一方の5S遺伝子のプロモーターにSP6プロモーターを挿入して5S遺伝子のプロモーターを破壊した。これにより、2種類の異なるRNA polymeraseで転写される遺伝子を1つずつ含む新しいDNA鋳型を作製した。
カラムスイッチングHPLCによるアナンダミドおよび類縁体の高感度定量法の開発

昨年度は、HPLCによるラット脳内アナンダミドの高感度定量法の開発を行った。今年度は、アナンダミドの蛍光ラベル化に使用する蛍光試薬について再度検討した。以前から使用していたDBD-COClと同様にベンゾフラザン骨格を持つ蛍光試薬としてNBD-COClがある。この蛍光試薬も強い蛍光を生じることが知られている。そこで、これらの蛍光試薬で、アナンダミドを蛍光ラベル化し、その得られる検出感度について比較した。クロマトグラム上に得られたアナンダミドの蛍光ピークについて、FUMI理論を用いて解析した。その結果、DBD-COClを使用した場合の検出限界は2.39fmol、NBD-COClを使用した場合は、16.5fmolと算出された。したがって、DBD-COClを使用した方が、その検出限界が低く、高感度検出できることが明らかとなった。一方、最近になりアナンダミドは、血液中に放出されると、LPSショックの早期メディエーターになりうる可能性が示唆されており、血液中アナンダミドの定量やその除去法の開発が望まれている。そこで、本法が血液中に放出されたアナンダミドの定量、ならびにその除去法の開発研究に利用できるか否かについて、血液を用いて予備検討した。血液にアナンダミドを0-30,000pg/mL(最終濃度)となるように加え、アナンダミド分解酵素の阻害剤であるPhenylmethylsulfonyl fluoride(PMSF)存在下(0.2mM)で、37°Cで2時間インキュベートした。これらの試料を本法で測定した結果、良好な検量線を得ることができた(相関係数0.992)。したがって、本法はこうした研究にも応用できると考えられる。このように、本研究により開発されたカラムスイッチングHPLCは、生体内で生じるアナンダミドの分析研究に広く利用されていくことが期待される。本年度は、HPLCによるラット脳内アナンダミドの高感度定量法の開発を行なった。微量である脳内アナンダミドの検出には、高感度検出法が必要であるため、アナンダミドの水酸基を蛍光試薬DBD-COC1で誘導体化し、蛍光で検出することにした。アナンダミドの標準品を用いた実験では、検出限界が15fmolで高感度検出できたが、生体内には、DBD-COC1と反応する多くの内在性物質があるため、これらを効率よく除去しておく必要があった。それで、本実験に適切な前処理法を検討した。SD系雄性ラットの全脳をアセトン中でホモジナイズし、これにトルエンを加えて液-液抽出を行ない、この有機層を濃縮した。次いで、この残査を個相抽出(アミノプロピルシリカ)カートリッジによって精製し、アナンダミドを多く含む画方のみをDBD-COC1によって、誘導体化した。さらに、試薬の分解物などの來雑物を除くために、固相抽出(ODS)カートリッジで精製後、ODSカラムを接着したHPLCでの分離分析を試みたが、來雑ピークがアナンダミドの定量を妨害していた。そこで、異なる樹脂を充填した2種類のカラムを、六方バルブで接続したカラムスイッチングHPLCでの分離を試みた結果、ラット脳内からアナンダミドのピークを検出することができた(1.65pmol/g)。日内、日間変動は6.5%以内で、検出感度は約10fmolであり、良好であった。アナンダミド様作用の発現が報告されている加水分酵素阻害剤PMSFとアナンダミドの併用投与では、コントロールに比べて約16倍の上昇が見られた。また、PMSF単独投与の場合も、投与後60分までの経時的な増加が見られ、薬理効果との関連に興味が持たれた。現在、マイクロダイアリシスを用いて、その分泌機作を調べている。

したがって、本法はこうした研究にも応用できると考えられる。このように、本研究により開発されたカラムスイッチングHPLCは、生体内で生じるアナンダミドの分析研究に広く利用されていくことが期待される。
消費者による協同組合運動の大規模化・広域化に関する日・英比較研究

現在急速に事業の統合・広域化を進める消費者生活協同組合がいかなる課題を抱えているか、日本とイギリスの生協について現地調査と理論的考察を進めることにより、「非営利・協同」の事業体として独自の存在意義を訴えることに成功することができたならば、こうした統合化は流通業界におけるユニークで強力な事業体に生活協同組合を発展させ得るものであることを確認することができた。しかしそれは同時に、組合員の「参画型民主主義」という生協本来の価値を揺るがしかねないものでもあって、その解決のためには「ステークホルダー民主主義」のモデルを模索し、確立することが、今何よりももとめられていることを論じ、考察した。2007年、英国生協界第2位のユナイテッド・コープと第1位のコーペラティブ・グループが合併し、事業高において全生協の85%を占める圧倒的な巨大生協が誕生した。2009年度の本研究では、それに伴う組織の改革作業、組合員制度や地方組織のあり方、小売事業の進展等について、英国現地に赴いての関係者へのインタビュー調査を2009年6月、2010年2月の2回、実施した。また、そうした全国統合に至るまでの英国生協の合併・吸収過程を調査するため、英国生協の単協史等の資料収集を国内及び英国現地で行った。さらに先進国の消費者生活協同組合の中では圧倒的に高い国内小売シェアを誇るスイスの二大生協コープスイスとミグロについて、その事業的成功の理由はどこにあるのか、日・英両国の生協運動を考察するにあたっての参考事例として、店舗の視察と資料の収集を2009年5月末に行った。これらの調査によって、英国生協運動の全国統合は、社会的責任経営の遂行や倫理的ビジネスの展開と一体となって実施されたものであり、それが成功の大きな要因となっていること、事業連合化を進める日本の生協運動にとっても、こうした側面が教訓となり得ること、を確認することが出来た。日本とイギリスにおける生活協同組合の歴史と現状について、大規模化と連合化という側面を中心に調査・研究・考察を行い、2010年度は以下のような成果を得た。(1)そうした大規模化と連合化=二重権力化が、協同組合における民主的なガバナンスに対していかなる影響を与えるのかについて、口頭報告を行うとともに、論考を発表した。大規模化した組織においては、小規模組織に比べて民主的な意見の集約や意思決定を維持することが困難となることはいうまでもないことであるが、生活協同組合の事業連合化において端的に示されているように、二次的な組織があらたにつくられ、実質的にはそこで事業が遂行されるようになると、協同組合民主主義はそれ以上の困難に直面する。(2)とくに大阪に焦点をあてて、明治以来の生活協同組合運動史を、組合員民主主義や連合会の盛衰を視野に入れてまとめる論考を発表した。生協不毛の地といわれてきた大阪においても、消費者による注目すべき協同組合運動が展開されており、とくに行政との関係や連合会の結成について、ユニークな史実が見出された。日本とイギリスにおける生活協同組合の歴史と現状について、大規模化と連合化という側面を中心に調査・研究・考察を行うことが本研究のテーマであるが、研究最終年度である2011年度には、理論的研究と実地調査によって以下のような成果を得た。(1)大規模化と連合化=二重権力化が、協同組合における民主的なガバナンスに対して与える影響について、ステークホルダー協同組合論の立場から理論的な検討作業を行い、その成果をいくつかの論稿にまとめ、投稿した。そのなかでは、現代の大規模化した協同組合は組合員という中心的ステークホルダーのガバナンスへの参画が物理的に困難となっているという問題を抱えるだけでなく、その連合組織や子会社組織において、ガバナンスへの組合員参加の道がほとんど閉ざされた構造をつくりだしていることを論じている。(2)そしてそれはガバナンスのみならず、組合員の参画型事業という点でも問題を孕んでいることを、内外の生協についての現地調査に基づき、指摘した。協同組合は本来、事業を通じて運動の目標を追求しようという組織であり、たとえば現在ヨーロッパ諸国において展開されている倫理的消費の運動は、生活協同組合にとってまさに真骨頂ともいえる事業活動である。大規模連合化時代の生協がいかにこうした事業に取り組むかを、ステークホルダー論と絡めて論じることができた。
トカマクプラズマにおける2次元輸送現象の解析

1.トカマクプラズマにおける2次元輸送現象を解析するため,新古典輸送理論の2次元定式化を行った.従来の新古典輸送理論では,磁気面平均を行うことによって径方向1次元の輸送方程式が導かれているが,磁気面平均を行うことなく,ポロイダル角依存性を残して粒子束および熱流束を評価した.まずPfirsch-Schluter領域を考え,軸対称プラズマにおける二流体方程式から出発し,磁力線方向の力の釣り合いからポロイダル方向の流束を求め,さらにトロイダル方向の力の釣り合いから径方向の流束を求めた.これらの流束を連続の方程式およびエネルギー方程式に代入することにより,2次元の輸送方程式系を導いた.2.得られた2次元輸送方程式系をフーリエ展開することにより,低次のフーリエ成分に対する連立方程式系を導き,0次成分が従来の新古典輸送理論と一致することを確かめると共に,物理量のポロイダル角依存性を評価した.さらに差分法を用いて2次元輸送方程式を数値的に解く計算コード(TASK/T2)を開発し,定量的解析を試みた.3.周辺プラズマにおける2次元輸送解析を行うため,各粒子種の密度・温度に対する2次元流体コード(TASK/TF)を開発した.磁気流体平衡コードから得られた磁気面座標を用いて要素分割を行い,有限要素法を用いて時間発展を解く.陰解法を用いて,数値的に安定に計算できることを確かめた.4.設備備品費で購入した4台の計算機を1Gbpsの高速ネットワークで接続し,MPIメッセージ交換ライブラリを用いて,2次元解析コードの並列高速化を試みた,行列方程式の直接解法を並列化するアルゴリズムを新たに開発し,CPU台数にほぼ比例する計算速度が得られた.1.トカマクプラズマにおける2次元輸送現象を解析するため,新古典輸送理論の2次元定式化を行った.従来の新古典輸送理論では,磁気面平均を行うことによって径方向1次元の輸送方程式が導かれているが,磁気面平均を行うことなく,ポロイダル角依存性を残して粒子束および熱流束を評価した.まずPfirsch-Schluter領域を考え,軸対称プラズマにおける二流体方程式から出発し,磁力線方向の力の釣り合いからポロイダル方向の流束を求め,さらにトロイダル方向の力の釣り合いから径方向の流束を求めた.これらの流束を連続の方程式およびエネルギー方程式に代入することにより,2次元の輸送方程式系を導いた.2.得られた2次元輸送方程式系をフーリエ展開することにより,低次のフーリエ成分に対する連立方程式系を導き,0次成分が従来の新古典輸送理論と一致することを確かめると共に,物理量のポロイダル角依存性を評価した.さらに差分法を用いて2次元輸送方程式を数値的に解く計算コード(TASK/T2)を開発し,定量的解析を試みた.3.周辺プラズマにおける2次元輸送解析を行うため,各粒子種の密度・温度に対する2次元流体コード(TASK/TF)を開発した.磁気流体平衡コードから得られた磁気面座標を用いて要素分割を行い,有限要素法を用いて時間発展を解く.陰解法を用いて,数値的に安定に計算できることを確かめた.4.設備備品費で購入した4台の計算機を1Gbpsの高速ネットワークで接続し,MPIメッセージ交換ライブラリを用いて,2次元解析コードの並列高速化を試みた,行列方程式の直接解法を並列化するアルゴリズムを新たに開発し,CPU台数にほぼ比例する計算速度が得られた.1.トカマクプラズマにおける2次元輸送現象を解析するため,輸送方程式の2次元定式化を行った.流体方程式から出発し,密度,粒子束,温度,熱流束に磁気面座標の体積要素あるいは面積要素を乗じた物理量を変数にとり,ポロイダル方向にフーリエ展開を行う.各変数の時間発展方程式である連続の方程式,運動方程式,エネルギー方程式,熱流束方程式についてもそれぞれフーリエ展開し,連立方程式系を導いた.力の釣り合いを仮定し,0次フーリエ成分のみを考える場合には,通常の新古典輸送が導かれることを確かめた.2.衝突の少ない高温プラズマでは磁力線方向の輸送が非常に速いので,拡散係数を用いた流体的記述は必ずしも妥当ではない.ボルツマン方程式から出発して積分方程式による記述を導き,拡散方程式による記述との比較を試みた.3.周辺プラズマにおける2次元輸送解析を行うため,各粒子種の密度,速度,温度に対する2次元流体コードを開発した.磁気流体平衡コードの出力を用いて磁気面に沿った要素分割を行い,有限要素法を用いて流体方程式の時間発展を解く.陰解法を用いることによって,比較的長い時間ステップに対しても数値的に安定に計算できることを確かめた.4.設備備品費で購入した4台の計算機を1Gbpsの高速ネットワークで接続し,MPIメッセージ交換ライブラリを用いて,2次元解析コードの並列高速化を試みた.行列方程式の直接解法を並列化するアルゴリズムを新たに開発し,低次のフーリエ成分に対する計算では,CPU台数にほぼ比例する計算速度が得られた.1.トカマクプラズマにおける2次元輸送現象を解析するため,新古典輸送理論の2次元定式化を行った.従来の新古典輸送理論では,磁気面平均を行うことによって径方向1次元の輸送方程式が導かれているが,磁気面平均を行うことなく,ポロイダル角依存性を残して粒子束および熱流束を評価した.

まずPfirsh-Schluter領域を考え,軸対称プラズマにおける二流体方程式から出発し,磁力線方向の力の釣り合いからポロイダル方向の流束を求め,さらにトロイダル方向の力の釣り合いから径方向の流束を求めた.これらの流束を連続の方程式およびエネルギー方程式に代入することにより,2次元の輸送方程式系を導いた.2.得られた2次元輸送方程式系をフーリエ展開することにより,低次のフーリエ成分に対する連立方程式系を導き,0次成分が従来の新古典輸送理論と一致することを確かめると共に,物理量のポロイダル角依存性を評価した.さらに差分法を用いて2次元輸送方程式を数値的に解く計算コード(TASK/T2)を開発し,定量的解析を試みた.3.周辺プラズマにおける2次元輸送解析を行うため,各粒子種の密度・温度に対する2次元流体コード(TASK/TF)を開発した.磁気流体平衡コードから得られた磁気面座標を用いて要素分割を行い,有限要素法を用いて時間発展を解く.陰解法を用いて,数値的に安定に計算できることを確かめた.4.昨年度の設備備品費で購入した4台の計算機を用いて,2次元平衡・1次元輸送解析コード(TASK/EQ/TR)コードの並列高速化を試みた.
英、米、中、韓との比較を通した我が国の美術教育のカリキュラムに関する研究

我が国及び諸外国の美術教育に関する教育課程に関する諸資料を収集・整理するとともに、それぞれの特徴を比較し、その違いなどについて明らかにした。また、わが国の学習指導要領を英語、中国語、韓国語に翻訳し、国際学会において提示し、我が国の美術教育の構造について多くの意見を収集することを通して、我が国の美術教育に関する概念や教育課程の構造の特徴を相対的にとらえた。本研究課題は、構造的に整理された諸外国の教育課程を我が国のものと比較、検討することによって、今後の美術教育のあり方を探るための手がかりを得ることを目的とする。比較、検討する対象は、構造的に整理されているとされるイギリスやアメリカ合衆国などの欧米の教育課程、及び、それまで欧米的であったが我が国の子どもの活動を重視する教育課程の影響を強く受けたとされる中国や韓国などの東アジアの教育課程である。これらの教育課程について調査し、詳細に比較、検討することによって、我が国の教育課程の子どもの主体的な活動を重視する姿勢を保ちつつ、教育課程の構造をより明確にするための方策の提示を試みる。今年度は、上記の目的を実現するための準備を進めた。年数回の研究会を開催し、教育課程に関する諸概念等について検討するとともに諸資料を収集・整理・分析した。具体的には、わが国及び諸外国の教育課程に関する諸資料を収集・整理するとともに、我が国の学習指導要領の外国語訳、諸外国の教育課程の日本語訳の作業を進めた(この作業については、来年度も引き続き行う)。また、これにかかわって、教育課程を構成する「目標」「内容」「方法」「評価」といった諸要素の概念について検討した。さらに、昭和22年以降の図画工作、美術、芸術(美術、工芸)の学習指導要領及び児童・生徒指導要録のデータベースを作成し、現行の学習指導要領にいたるまでの過程を様々な角度から検討し、我が国の学習指導要領の構成原理について検討した。19年度は、年数回の研究会を開催し、教育課程に関する諸概念等について検討するとともに諸資料を収集・整理・分析した。具体的には、昨年度に引き続き、わが国及び諸外国の教育課程に関する諸資料を収集・整理するとともに、それぞれの特徴を比較、検討し、その違いなどについて検討した。また、今年度は、我が国の学習指導要領の改訂が行われることが明らかであったため、中央教育審議会答申などの関連諸資料を分析し、新しい教育課程についての考え方やそれにかかわる概念の整理などを行った。なお、年度末には新しい学習指導要領が告示されたため、同時に英語、中国語、韓国語へ翻訳し、リーフレットを作成した。これによって得られる資料を基に20年度はさらに詳細に諸外国と我が国の教育課程を比較、検討する予定である。今年度は、2008年度に改訂された学習指導要領を英語、中国語、及び韓国語に翻訳したリーフレットを2008年の国際美術教育学会世界大会(InSEA)大阪大会において我が国及び諸外国の美術教育研究者及び関係者に配布し、我が国の学習指導要領のあり方について様々な意見等がを収集した。これをもとに、イギリス、アメリカ合衆国、中国、韓国の教育課程を構成する「目標」「内容」「方法」「評価」といった諸要素の概念とその相互関係を明らかにするとともに、我が国のものと比較・検討し、我が国の教育課程の特徴を相対的に浮かび上がらせた。
諫早湾における海水流動の変化が有明海奥部海域の環境と生態系に及ぼす影響の評価

有明海奥部海域の海底の環境および生態系の調査を実施し、東側海域の泥底で泥分が減少し、西側海域の砂底で泥分が減少していることが判明した。このことは、有明海に1990年代まで存在していた東西方向の潮流の非対称性が崩れ、奥部海域の潮流速が均一化していることを示し、有明海に元来存在する赤潮の発生を抑制する潮流のメカニズムが衰退していることを示している。また、この現象には、諫早湾干拓地における潮受け堤防締め切りによって、上げ潮の諫早湾への侵入が抑制されたことが一因となっていることが演繹される。次の3つの課題について研究を進めた。1.諫早湾における海水流動の回復が有明海奥部における塩分成層の発達に及ぼす影響:諫早湾に建設された潮受け堤防の水門開放がH25年12月に予定されていたが、実現しなかった。そこで、水門が閉じた状態での諫早湾および有明海奥部における水質および海底環境の調査、底生生物群集に関する定量調査を毎月実施し、水質および海底環境、底生生態系に関する現状認識を継続した。2.諫早湾における海水流動の回復と有明海奥部における梅雨期後の成層継続期間の関係:有明海奥部では梅雨期に強い塩分成層が形成され、この成層が梅雨明け後も長期間持続すると底層への酸素供給が制限され続ける。その間に夏季の日射で水温が上昇すると海底堆積物からの酸素消費量が増加し、底層水は貧酸素化する。潮受け堤防の水門の開放は海水流動を回復させ、有明海奥部の塩分成層を早期に解消させる効果が期待される。しかしながら、水門が開放されなかったので、梅雨期終了直後から9月に、同海域での現状の調査を継続した。また、過去の調査例との比較より、潮受け堤防の水門が開放されなくても、その影響を評価できるコンピュータシュミレーションの方法を検討した。3.諫早湾における海水流動の回復が有明海奥部の塩分フロント形成と海底の環境および生態系に及ぼす影響梅雨期における大量の淡水流入による塩分成層の形成時に、諫早湾および有明海奥部で、水質、海底堆積物の採取ならびに底生生物の定量調査を実施した。これらの調査結果より同域における海水構造、海底堆積物の物理化学組成、底生生物群集の豊富さと種組成に関し、それぞれの分布パターンを把握し、相互関係を明らかにした。塩分成層形成時に発生する塩分フロントの場所は、海底堆積物の分布や棲息する底生生物の種組成が大きく変化する境界とも一致し、潮流の流向・流速も関与している関係を示す調査結果が蓄積された。本研究では、諫早湾および有明海奥部海域における水質、海底環境、ならびに底生生物群集の分布とその季節変動に関する精密な調査を実施してきた。それら調査で得られた多岐におよぶ結果をまとめることにより、現在の有明海奥部海域においては密度躍層が湾央部を横断し、さらに諫早湾湾口部を横断する線を境界として、海底環境が大きく変化することを見出した。その境界より湾奥側には有機物含量が高く嫌気的な泥底、湾央側には酸化的な砂底が分布し、さらにそれに対応して、湾奥側には種多様性の低い底生生物群集が、湾央側には種多様性の高い底生生物群集が分布している。また、湾奥側では塩分成層が発達しやすく、その表層では赤潮や底層では夏季に貧酸素水が頻発し、海水構造、海底環境、底生生物群集の群集構造が相互に密接に関連して、現状の環境と沿岸生態系が形成され、季節的な変動を重ねていることがわかった。さらに、このような境界線が1989年時点では有明海湾奥部を縦断していて、その境界より東側では砂底が、西側では泥底が分布していた。このことは、この境界より東側の海域は潮流の流速が速く、泥が堆積しにくい状態が発生していたことを示している。一方、境界線より西側は潮流の流速が弱く、泥が堆積しやすい海域であったことを示している。この境界線の変化は1990年代2000年代に発生し、現在の状態(有明海奥部および諫早湾奥部)は安定的に泥が堆積しやすい、潮流速が遅い、海水の成層構造が発達しやすい、つまり赤潮や貧酸素水が発生しやすい状態が継続している。有明海湾奥部における密度躍層の発達については、調査船を用いた定点観測を通して、密度躍層の発達に伴って海底への懸濁粒子の沈降過程と沈降物の物理化学的特性が変化し、それに伴って海底生態系への影響も変化することがわかった。2015年8月10日、毎年有明海奥部海域で貧酸素水がもっとも発達する夏季の小潮期に、同海域を縦断する定期調査地点10地点で精密な水質調査を実施した。また、他の環境要因分布調査地点でも貧酸素水の発生の有無を確認した。その結果、海底直上水の溶存酸素濃度に関して、貧酸素水発生の基準とする3.0 mg/Lを下回る地点がなく、底生生物の生息に制限を及ぼさない溶存酸素条件が保たれていた。近年の傾向として、梅雨期が終了した7月中旬以降に高温・晴天の日が続くことが少なく、天候が不安定で、しかも台風が接近して強風・強い波浪が発生し、梅雨期の降水で生じた塩分成層が崩壊し、底層に表層の植物プランクトンが生産した酸素が供給される状況が発生している。そのため、底層の貧酸素化が抑制され、海底で嫌気的な環境が発生せず、底生生物群集の密度も比較的高い状態に保たれていた。