hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微粒子レンズを用いた共振レーザアブレーションによる自律型ナノ加工に関する研究

平成17年度は,超純水中において,光放射圧により横振動を与えたシリカ微粒子(振動型加工ツール)を用いて,シリコン表面の数nmの表面粗さを除去する,ナノ局所平滑化加工技術の検討を行った.さらに微粒子と加工表面の距離をナノメートルオーダで制御することによって加工量制御を行う新たな技術を開発し,以下の研究成果を得た.1.低出力のCW-Arレーザ光(波長488nm)で捕捉したシリカ微粒子(粒径3μm)に強制横振動を与えるため,ガルバノメータスキャナを利用した振動光学系および干渉フィルタ,フォトダイオード(PD)およびロック院アンプなどからなる振動検出光学系を構築し,前年度に構築した基本光学系に組込んだ.さらに,それを用いて微粒子の振動特性解析を遂行した.2.ビームスポットの励振振幅を480nm,励振周波数を30Hzに設定し,微粒子を純水中で3次元に捕捉した状態でRq=6nmの表面粗きを持つシリコン基板を100nmステップでZ方向に接近させ,振動振幅を測定する実験によって,130nmの再現性で高精度な位値決めが可能であることがわかった.3.シリコン表面に対して振動型加工ツールを走査する除去加工実験を遂行した.振動型加工ツールと加工表面の距離を250nmステップで変えながら,レーザ出力150mW,走査速度15μm/sで600回走査した結果,振動振幅が極小値をとる基準位置(Z=0)からZ=1250nm1750nmの位置において加工量が最大となることを明らかにした.4.振動型加工ツールを用いて4×5μmの領域の平滑化加工を行うことにより,初期表面粗さRq=4.3nmの表面の平滑化が進行し,Rq=3.5nmの仕上げ粗さを実現することができた。その加工作用は、マイクロ部品に発生しうる表面粗さの主成分となる空間波長が10^<-7>mのオーダの表面粗さ成分に有効に作用することが確認された.平成16年度は,超純水中でシリカ微粒子を低出力のCW-Arレーザ光を用いてトラップし,シリコン基板表面を走査することによって数nmから数十nmの加工痕が得られる現象の詳細な観察からその基本特性を明らかにし,さらに加工プロセスの解明を目的とした新たな観測用基礎実験装置の構築および基礎実験を行い,以下の研究成果を得た.1.赤外YAGレーザ(波長1064nm)を利用した赤外エバネセント光学系を構築し,それをこれまでに研究代表者らが構築した共振レーザアブレーション加工実験光学系に組込むための基礎実験として,SOIウェハのシリコン薄膜層内を伝搬する赤外YAGレーザ光によって表面に形成される赤外エバネセント場を光ファイバプローブで検出する実験を行った.本実験によって,SOIウェハのシリコン薄膜層内のナノ微小欠陥によるエバネセント場散乱光の高感度検出が可能となった.また,シリコンウェハ表面のナノメートルオーダの加工痕をエバネセント場散乱光によって検出できる可能性があることを示した.2.CW-Arレーザ(波長488nm)で捕捉したシリカ微粒子を制御できる加工実験装置を用いて,レーザ出力,加工表面の初期状態,粒径(粒径38μm)などをパラメータとしたシリコン基板表面の加工実験を行った.さらにナノメートルオーダの加工痕を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定評価した.本実験によって,表面凹凸部に選択的にエネルギーを作用させることが可能であることを明らかにし,さらに熱的ダメージの自律的回避によって損傷を与えることなくナノメートルオーダの平滑加工が行えることを確認した.3.有限差分時間領域法(FDTD法)に基づく電磁場解析によって,Arレーザで捕捉したシリカ微粒子の底部に強い光エネルギの集中が起きていることを明らかにし,微粒子のレンズ効果によって2次レーザ収束場が形成されることを確認した.平成17年度は,超純水中において,光放射圧により横振動を与えたシリカ微粒子(振動型加工ツール)を用いて,シリコン表面の数nmの表面粗さを除去する,ナノ局所平滑化加工技術の検討を行った.さらに微粒子と加工表面の距離をナノメートルオーダで制御することによって加工量制御を行う新たな技術を開発し,以下の研究成果を得た.1.低出力のCW-Arレーザ光(波長488nm)で捕捉したシリカ微粒子(粒径3μm)に強制横振動を与えるため,ガルバノメータスキャナを利用した振動光学系および干渉フィルタ,フォトダイオード(PD)およびロック院アンプなどからなる振動検出光学系を構築し,前年度に構築した基本光学系に組込んだ.さらに,それを用いて微粒子の振動特性解析を遂行した.2.ビームスポットの励振振幅を480nm,励振周波数を30Hzに設定し,微粒子を純水中で3次元に捕捉した状態でRq=6nmの表面粗きを持つシリコン基板を100nmステップでZ方向に接近させ,振動振幅を測定する実験によって,130nmの再現性で高精度な位値決めが可能であることがわかった.3.シリコン表面に対して振動型加工ツールを走査する除去加工実験を遂行した.振動型加工ツールと加工表面の距離を250nmステップで変えながら,レーザ出力150mW,走査速度15μm/sで600回走査した結果,振動振幅が極小値をとる基準位置(Z=0)からZ=1250nm1750nmの位置において加工量が最大となることを明らかにした.

4.振動型加工ツールを用いて4×5μmの領域の平滑化加工を行うことにより,初期表面粗さRq=4.3nmの表面の平滑化が進行し,Rq=3.5nmの仕上げ粗さを実現することができた。その加工作用は、マイクロ部品に発生しうる表面粗さの主成分となる空間波長が10^<-7>mのオーダの表面粗さ成分に有効に作用することが確認された.
『名公妙選陸放翁詩集』の編集と流伝についての基礎的研究

本研究では、元代に編まれた南宋・陸游詩の選集(アンソロジー)である『名公妙選陸放翁詩集』の諸版本について調査し、日本にのみ現存する元刊本・五山版が宋から明にかけての陸游受容において大きな役割を果たしていたことを明らかにした。『名公妙選陸放翁詩集』の本文は、陸游自身による推敲の過程を保存している可能性があり、かつ当時の読者に最も読まれた本文であった。また元々の詩の一部を切り取って絶句のような短詩として收録している例があるように、該書は14世紀において陸游という士大夫の詩が非士大夫層を含んだであろう読者による受容の一端を表しているのである。平成25年度においては、まず『名公妙選陸放翁詩集』の現存するテキストの比定及び系統付けを中心に研究を遂行した。具体的には、日本にのみ現存する元版(国立歴史民俗博物館所蔵)や五山版(学校法人大阪青山学園所蔵)に対して目睹調査を実施し、欠字の位置・異体字の一致・本文右側部に附される圏点の位置の一致などから、五山版が元版を忠実に模刻したものであること、また、後者が阪本龍門文庫(奈良県吉野町)所蔵の五山版と同版であることを確認した。元版と二つの五山版は極めて近いテキストであり、これらが、翌年度以降に実施する、中国の明版や日本の江戸期の和刻本において増補されたテキストと比較するための原テキストとしての価値を有するものであることが確認された。また、上述の目睹調査と並行しながら、翌年度以降に本格的に実施する予定である陸游詩の全集である『剣南詩稿』85巻本及び20巻本目録(『中華再造善本』影印の宋版残巻)、そして同時期に編纂された絶句集『瀛奎律髄』との校勘作業に着手している。現段階で、『名公妙選陸放翁詩集』というテキストを通して、一部しか現存しない『剣南詩稿』20巻本の原型を推定できるのではないかという見通しを有している。本年度は初年度であるため、当研究課題の基礎固めとなる目睹調査と各テキストの対校が実際の作業の中心となった。そのため、本年度内における学会での発表・雑誌論文の投稿には至っていないが、上述の調査報告という形で、次年度前半期での学会発表・論文投稿によって成果を発表する予定である。平成26年度は、前年度に引き続き『名公妙選陸放翁詩集』諸テキスト(元刊本系統・明刊本系統)と『剣南詩稿』テキスト(20巻本残巻・85巻本)との校勘作業を進め、テキスト間の異同について検討した。元刊本テキストを校勘に用いることにより、詩人陸游が生きた12-13世紀に続く、14世紀における詩歌本文の分岐と保存が確認された。また、詩集『剣南詩稿』のテキスト間の異同が、陸游本人による推敲の痕跡である可能性を指摘した。なお、『名公妙選陸放翁詩集』元刊本は、現時点での調査の限り中国大陸にはすでに現存しない、日本のみに伝わる域外漢籍として貴重な資料であることが明らかとなった。さらに、『名公妙選陸放翁詩集』が収める詩型の傾向から、同時期の選本と比較して該書がいかなる性格を有するのかを検討した。陸游自身が編集した『剣南詩稿』では12句の古詩としている作品が、『名公妙選陸放翁詩集』では4句ずつに切り取られて収録される。これは、同時代の選本にもともと8句の律詩を4句だけ切り出して絶句として収録する例が確認され、こうした例が同時代の読者層の認識を反映したものであることを指摘した。このような例は、詩歌の創作主体階層が通俗化していった13世紀後半から14世紀頃の詩歌受容の一端として位置づけられ、通俗化した詩人たちがどのようにして詩作を学んだのかという問題につながっていくものである。以上のような研究成果を、口頭発表を経て2篇の学術論文にまとめた。最終年度である平成27年度は、中国での国際学会を中心に成果報告を行った。2015年、9月に開催された中国宋代文学学会第9回年会及宋代文学国際学術検討会、そして同年11月の紀念陸游誕辰890周年国際学術研討会にて中国語による口頭発表を行い、海外の宋代文学研究者・陸游研究者に様々な意見をいただいた。発表では、『名公妙選陸放翁詩集』(以下、『陸放翁詩集』と略称)元刊本と『剣南詩稿』との本文異同が陸游自身による推敲の痕跡である可能性を提示したが、別集(個人の詩文集)である『剣南詩稿』諸テキストが陸游やその息子によって編集刊行されたことから考えて、その蓋然性は極めて高いであろうとの積極的な評価をいただいた。また、明代の陸游詩受容において『陸放翁詩集』が主要な地位を占めていたこともご教示いただいた。これらの成果を、中国陸游研究会副会長の高利華教授のご推薦をいただき『紹興文理学院学報』(2015年第6期)に論文としてまとめた。本研究課題が明らかにしたことを総括すれば、以下のようになるだろう。元代に編集された陸游選集は、子孫や私塾の門弟のような極めて限定的な範囲を対象としたテキストであった。

これを、商業出版者が併せて前後集という形式にして出版したものであろう。そして、元々の詩の一部を切り取って絶句のような短詩として收録している例があるように、『陸放翁詩集』元版及び五山版は、14世紀において陸游という士大夫の詩が非士大夫層を含んだであろう読者に受容された、その盛況の一端を表しているのである。江戸時代後期の文人・村瀬栲亭による『陸放翁詩集』の増補については、詞を含む502首を『剣南詩稿』と対照し整理する作業を終えているが、成果報告には至っていない。今後、村瀬栲亭本人の詩文の分析等の作業を加えて実施し、論文としてまとめて国内雑誌に投稿する予定である。本研究では、元代に編まれた南宋・陸游詩の選集(アンソロジー)である『名公妙選陸放翁詩集』の諸版本について調査し、日本にのみ現存する元刊本・五山版が宋から明にかけての陸游受容において大きな役割を果たしていたことを明らかにした。『名公妙選陸放翁詩集』の本文は、陸游自身による推敲の過程を保存している可能性があり、かつ当時の読者に最も読まれた本文であった。また元々の詩の一部を切り取って絶句のような短詩として收録している例があるように、該書は14世紀において陸游という士大夫の詩が非士大夫層を含んだであろう読者による受容の一端を表しているのである。申請書では日本江戸期における陸游詩受容についての分析を範囲とし、研究計画では平成26年度後半から着手する予定であったが、まだ所収詩の整理段階にとどまっているため。中国文学未実施である、江戸期の文人による『名公妙選陸放翁詩集』増補作品について検討し、江戸時代の日本人が陸游をどのように受容したか、またその際拠ったテキストが今日我々の目睹しうるものと同一であるか等の問題意識から、東アジア漢字文化圏における陸游詩受容について明らかにする。初年度に予定していたテキスト目睹調査の実施を進められたので、おおむね順調に進展している。年度末に計画していた中国への実地調査及びプリンタ購入が、所属機関変更のため年度内に遂行できなかったため。当初の研究計画通り、後発の諸テキストとの校勘作業を進めていくことを第一とする。その過程において、必要に応じて中国・明版及び日本・江戸時代の版本に対する目睹調査を追加計画として実施したい。平成27年度は研究成果の総括及び発信を進める予定であるが、幸いに中国での国際学会(中国宋代文学学会・中国陸游研究会)にて口頭報告・論文投稿する機会があり、これらの参加旅費・論文翻訳の謝金として使用する。また、プリンタやホームページ作成ソフト等、成果発信・公開に必要な物品費としてこれらを用いる予定である。大阪青山歴史文学博物館への目睹調査は、平成25年度内に計画・準備されたが、当館との交渉の結果、調査実施日は平成26(2014)年4月4日となった。このため、当該調査のための旅費が平成26年度使用額となったこと、また、中華再造善本の王十朋『会稽三賦』という書籍を購入する予定であったが、市場に出回っておらず購入できなかったこと、この二つが次年度使用額の生じた理由である。次年度使用額が生じた理由に述べた通り、平成26(2014)年4月4日に実施した大阪青山歴史文学博物館への目睹調査の旅費が4月22日現在精算処理中である。また、今回の調査で阪本龍門文庫にもテキストが所蔵されることを新たに確認したため、この資料調査にかかる調査費として使用する予定である。
有毒渦鞭毛藻のペリジニンークロロフィルaー蛋白複合体に関する研究

有毒渦鞭毛藻の発生生態とペリジニンークロロフィルaー蛋白複合体(PCP)の関係を明らかにする目的でAlexandrium属3種およびGymnodinium catenatumについて研究を実施した。これまでPCPは多成分系であると考えられているが、その意義、生成過程は明らかにされていない。本研究ではその生成に蛋白分解酵素の関与を予測し、PCPの抽出、精製過程での蛋白分解酵素閣害剤の効果を検討した。その結果、阻害剤を用いない場合多成分系が観察されたが、存在下ではPCPは単一成分として得られることが判明した。この結果は、阻害剤の非存在下で生成された多くの成分が蛋白分解酵素の作用により生じたartifactであることを示し、また、本方法によりintactなPCPを調製可能であることを示した。次に、上記知見に基づき、各渦鞭毛藻から精製したPCPについてその諸性状を比較した。各PCPのアポ蛋白は1本鎖のポリペプタイドで、いずれも分子量は35kD前後でこれまであった。PCP各成分のstoichiometryを調べた結果、いずれの種においてもこれまで報告されているPCPと比べ、蛋白当りのPer.、Chl.a量が高く、また、Per.Chl.aの量比は種による違いがみられた。各PCPのアミノ酸分析はA.tamarenseとA.catenellaのアミノ酸組成は近似し、A.cohorticulaのそれはかなり異なることを示した。さらに、A.cohorticulaのPCPについてアミノ酸配列を調べ、N末端から50残基までを明らかにすることが出来た。PCPは光合成のアンテナ色素と考えられているが、これまで分離されたそれは全て遊離型のものであり、エネルギ-伝達効率の面からは疑問が持たれてきた。本研究ではこの点に関し、遊離型PCP以外に高分子量のコア蛋白に結合したPCPの存在を確認し得た。この知見はPCPも他の光合成生物の光捕集色素と同様に細胞内では結合型として集合し、エネルギ-伝達を効率化している可能性を示唆した。
海事活動による港湾底質の汚染評価に関する研究

海事活動の盛んな港湾部の底質汚染を環境生物を用いたバイモニタリング手法を用いて評価したところ、底質の汚染は海産発光細菌を用いて定量的に評価することができた。港湾底質中に残留する有害化学物質として、有機スズ代替防汚剤および石油や排ガス由来の多環芳香族炭化水素化合物を対象としたが、これらの化学物質によって毒性を説明することは困難であった。このことは、港湾底質に残留し、水生生物に影響を及ぼす有害化学物質が多種多様であることを示している。船舶修繕ドックで採取した3種類の塗料廃棄物の有機溶媒抽出物は、発光細菌に対して強い阻害を示した。2005年から2010年に大阪湾の同一の港湾域や船舶修繕ドック周辺で経年的に採取した底質100試料の有機溶媒抽出物も同様に、発光細菌に対して阻害を示した。一方、塗料廃棄物と底質の抽出物はともに変異原性を示さなかった。港湾底質の毒性を評価し、残留する化学物質を明らかにすることにより、船舶運行や臨海地における海事活動の環境管理に資することを目的とした。汚染物質として、船底防汚剤および船舶ディーゼル排ガス由来粒子状物質(SDEP)に吸着する多環芳香族炭化水素(PAH)に着目し、以下の2課題に取り組んだ。(1)港湾底質等の毒性評価(2)底質に残留する有害化学物質海事活動の盛んな港湾部の底質汚染を環境生物を用いたバイモニタリング手法を用いて評価したところ、底質の汚染は海産発光細菌を用いて定量的に評価することができた。1.PAHおよびNPAHの高感度分析法の開発多環芳香族炭化水素(PAH)として15化合物、ニトロ化多環芳香族炭化水素(NPAH)として13化合物を分析対象として、HPLC-FD(蛍光検出器)を用いた分析方法を開発した。NPAHはPt/Al還元カラムを用いてアミノ化体にオンラインで還元した後にHPLC-FD-CD(化学発光検出器)により検出した。PAHは15種類全てを分離定量できたが、NPAHは13種類全てを分離できず、カラムの選定などの検討が必要であった。数種類のNPAHはCDにより、FDよりも高感度に検出できた。2.港湾底質の前処理法の検討港湾底質および船舶ディーゼル排ガス粒子(SDEP)を供試試料とした。SDEPは、ローポリュームエアサンプラーおよび石英フィルターを用いて、種々の実験条件下で稼動させた船舶ディーゼルエンジンから排出される排ガスから採取した。高速溶媒抽出装置を用いてジクロロメタンを抽出溶媒として、100°C、11MPa、5分のサイクル3回の計30分間で抽出し、前記の分析方法によりPAH,NPAHを分析した。しかし、この抽出法では抽出成分が多すぎて、クロマトグラムのバックグラウンドが高かったため、定量が困難であった。前処理カラムを用いて数段の前処理をすることが必要である。3.港湾底質の生態毒性評価発光細菌阻害試験を用いて、港湾底質を前処理することなく直接供試して生態毒性を評価した。港湾底質は大阪湾の造船所等で2008年に採取した表層底質20試料とした。毒性が認められた19試料の60-min EC50(湿泥重量)は平均34mg/Lであり、0.80mg/L260mg/Lの範囲にあったことから、試料によっては極めて強い毒性を示した。1.港湾底質の毒性評価・Salmonella typhimuriumNM2009株を用いた変異原性試験(ウムラックAT)により、19種類の多環芳香族炭化水素(PAH)および22種類のニトロ化多環芳香族炭化水素(NPAH)の変異原性を評価した。1種類のPAHおよび12種類のNPAHは代謝活性化なしで変異原性を示し、2種類のPAHおよび10種類のNPAHは代謝活性化によって変異原性を発現した。直接、間接ともに変異原性を示したのは1種類のPAH、9種類のNPAHであった。・港湾底質を汚染する原因と考えられる数種類の船舶ディーゼル排ガス微粒子を採取し、ジクロロメタンで高速溶媒抽出してSOFを調製して変異原性を評価した。C重油を燃料とする実験用エンジンの冷却器付着煤には、直接および間接変異原性が認められた。また、A重油を燃料とする本学部練習船の煙突付着煤には、直接変異原性が認められた。・2009年9月に大阪湾の定点から17試料を、2010年3月に愛媛県の港湾にて4試料を採取した。以前に採取した底質ともあわせて、それぞれ湿底質2gをジクロロメタンで高速溶媒抽出して抽出物を調製し、変異原性を評価した。この試料濃度では、いずれの抽出物にも変異原性は認められなかった。2.港湾底質中の化学物質の残留分析底質中の有害化学成分(防汚剤、PAH,NPAH)の残留分析をするための試料を調製した。3.港湾底質中の有害成分の探索

毒性の強い底質中の有機溶媒抽出物に含まれるニトロ化PAHをHPLCで蛍光分析できるよう、還元カラムを用いてオンライン還元して得られるアミノ化PHAの3次元蛍光スペクトルを採取するための準備を行った。船底防汚剤および船舶ディーゼル排ガス中の有害成分(多環芳香族炭化水素、ニトロ化多環芳香族炭化水素)に着目し、海事活動の盛んな港湾における底質の汚染を定量的に示し、未知の有害成分を探索することを目的として以下の課題に取り組んだ。1.塗料廃棄物および港湾底質の生態毒性評価船舶修繕ドックで採取した3種類の塗料廃棄物、および2005年から2010年にかけて大阪湾の同一の港湾域や船舶修繕ドック周辺で経年的に採取した底質100試料について、発光細菌阻害および変異原性(ウムラックAT)を評価した。塗料廃棄物および底質の有機溶媒抽出物は発光細菌に対して阻害を示したが、変異原性は示さなかった。また、底質は有機溶媒抽出しないで直接供試しても、海産発光細菌への阻害を示した。このように有機溶媒抽出物には細菌の発光を阻害する有機性成分が抽出されたと考えられた。また、供試した11種類の防汚剤の内の3種類(トリフェニルボラン、銅ピリチオン、シーナイン211)には強い発光阻害が認められたが、供試した38種類のPAHの発光阻害は弱かった。一方、いずれの防汚剤にも変異原性は認められなかったが、14種類のPAHには直接および間接変異原性が認められた。2.塗料廃棄物および港湾底質中の化学物質の残留分析塗料廃棄物の有機溶媒抽出物には防汚剤(トリフェニルボラン、銅ピリチオン、ジウロン、シーナイン211)と分解産物(ベンゼン、フェノールなど)の残留が認められた。抽出物中で細菌発光阻害への寄与率が高かった化学物質は、シーナイン211および銅ピリチオンであった。底質中の防汚剤およびPAHの残留分析を行ったところ、いずれも検出限界以下であった。残留分析の結果と1の生態毒性評価の結果から、底質に観察された毒性には分析対象とした防汚剤やPAH以外の成分が寄与していると考えられた。船底防汚剤(銅ピリチオン、亜鉛ピリチオン、シーナイン211などの有機防汚剤)および船舶ディーゼル排ガス中の有害成分(多環芳香族炭化水素、ニトロ化多環芳香族炭化水素)に着目し、海事活動の盛んな港湾における底質の汚染を定量的に評価し、未知の有害成分を探索することを目的として以下の課題に取り組んだ。1.港湾底質および塗料廃棄物の生態毒性評価:今まで実施してきた海産発光細菌試験、変異原試験に加えて、海産底生珪藻Cylindrotheca chlosteriumを供試底質に直接接触させ、水中の藻類量をin vivo chlorophyll量として測定する、底質の汚染評価試験法を開発した。標準物質である銅ピリチオン(CuPT2)の毒性は、他のプランクトン性微細藻類への毒性とほぼ同等であった。2010年に大阪湾の10か所で採取した乾燥底質の底生藻類への毒性(72-h EC50)は0.141.8g/lであった。これに対して、同一試料の海産発光細菌への毒性は0.0090.17g/Lであったので、発光細菌試験の方が10倍程度感度が高いと言えたが、両試験結果には強い相関が認められなかったことから、それぞれ試験で検出できる化学物質が異なると考えられた。2.港湾底質および塗料廃棄物中の化学物質の残留:防汚剤CuPT2に着目し、親化合物と分解産物(PT2,PS2,HPT,HPS,PSA,PO)にEDTAとPS2を添加して誘導体PPMDを生成させ、HPLCにより濃度を定量する方法を開発した。この誘導体反応によるPPMDは、ピリチオン(PT)1分子に対して化学量論的に生成することを見出した。
クロマトソーム形成の分子メカニズム

リンカーヒストンHlが核クロマチンに位置的にも化学量論的にも正確に結合すること、すなわちクロマトソームが適切に形成されることは、クロマチンの構造、機能両面の調節において重要であると考えられる。しかしながら、クロマトソームの形成を制御するメカニズムについてはほとんど解析がなされておらず、不明な点が多い。既に、コアヒストンについては酸性のキャリアータンパク質が存在し、これによってコアヒストンのDNAへの結合が調節されていることが、アフリカツメガエル卵において示されている。そこで本研究では、アフリカツメガエル卵の無細胞系を用いて、ヒストンHlについてもクロマチンへの結合を調節するようなキャリアー蛋白質が存在するかを検討した。ツメガエル卵の細胞質抽出液を生理的塩濃度の緩衝液を用いてゲル濾過し、特異抗体を用いてHlの溶出パターンを調べたところ、精製したHlよりも高分子側に溶出された。また、Hlは強塩基性であるため、精製したHlはnative-PAGEでは泳動されないのに対し、卵抽出液中のHlは泳動され、ウエスタン解析により、単一のバンドとして検出された。したがって、生理的条件下では、Hlは他の成分と複合体を形成し、電荷が中和されていることが示唆された。そこで、ツメガエル卵のヒストンHlのN末およC末、20個のアミノ酸に対する特異抗体を作製し、Hlを含むゲル濾過フラクションを用いて免疫沈降をおこなったところ、抗N末抗体では、Hlと共に43、56、60Kのタンパク質が、抗C末抗体では、56Kと60Kのタンパク質が再現性よく共沈した。これらの免疫沈降は、抗原ペプチドの共有下では完全に阻害された。この結果から、Hlには、少なくとも3種類のタンパク質が結合していること、また、このうち43Kの成分はHlのC末に結合していることが示唆された。
視床下部ヒスタミンＨ１受容体発現ニューロンを標的とした摂食調節回路の包括的研究

摂食調節で重要な役割を果たしている視床下部室傍核で、ヒスタミンH1受容体(H1R)発現ニューロンに注目した。このH1Rニューロンを選択的に死滅させるとマウスの摂食量、体重が増加した。エネルギー消費量、自発運動量に影響はなかった。H1Rニューロンは、室傍核にある神経内分泌ニューロンのうち、CRHニューロンと密接な関係があること、オキシトシン、バソプレシン、TRH各ニューロンとは直接の関係がないことが分かった。この結果から、室傍核にはH1R/CRH系を介した摂食抑制経路があることが強く示唆された。また、最近報告されているオキシトシンニューロンを介した摂食抑制作用とは全く別の経路であると考えられる。摂食調節に中心的な働きをする視床下部において、摂食を抑制するニューロンを新たに見出した。このニューロンは、視床下部室傍核(PVH)に存在し、ヒスタミンH1受容体(H1R)を発現しているが、それ以外の性質は未だ全く明らかでない。本研究では、様々な手法を用いてこのニューロンの性質を明らかにすることを目指している。本年度はまず、PVHに存在する他の摂食関連ニューロンとの関連を調べた。その結果、H1Rニューロンは、CRHニューロンおよびOXT/AVPニューロンとは、一部分で重なるが完全には一致しないこと、またTRHニューロンとは全く重なりがないことから、これらとは別のニューロンであることが判明した。次に、H1Rニューロン特異的にCre recombinase(Cre)を発現させることで、任意のタンパク質を特異的に発現させることが可能な系、すなわち、H1R遺伝子特異的Cre発現遺伝子改変マウスの作製を行った。ノックインの手法を用いて作製し、サザンブロット法およびPCR法により、目的の遺伝子改変マウスが得られたことを確認した。異なるES細胞コロニー由来の3系統のマウスを作製したが、いずれも性質は同じであった。得られたマウスはCreの発現量が少なかったため、YFP(yellow fluorescent protein)発現マウスと交配してできるCre特異的YFP発現マウスで、YFPをCreの換わりとして検出した。その結果、PVHにYFPの発現が見られたものの、H1Rの発現と一致しないことが判明した。またYFPの分布は視床下部のPVH, SCN, ARC, DMHにみられるのに対し、H1Rの分布はPVHとVMHに限られ、明らかな違いがあった。これらの結果から、得られたマウスは、H1Rニューロンに特異的にCreを発現していると考えることはできない。次年度、設計を変更し、再度作製を試みる予定である。一方、このマウスは視床下部の各部位に特異的にCreを発現していることから、有用なモデル動物となる可能性を持ち、今後検討に値する。このニューロンは、視床下部室傍核に存在し、ヒスタミンH1受容体(H1R)を発現しているが、それ以外の性質は未だ全く不明な新規なニューロンである。本研究では、様々な手法を用いて、このニューロンの性質を明らかにすることを目指している。本年度はまず、当該ニューロン(H1Rニューロン)を特異的に死滅させることが可能な遺伝子改変マウスを用い、ニューロン死滅の詳細な実験条件を検討し、その手法を確立した。そして、視床下部室傍核のH1Rニューロンは、吻側と尾側に存在するが、摂食調節には室傍核の吻側に存在するH1Rニューロンが重要であることを明らかにした。第2に、H1Rニューロンに特異的にCre recombinase(Cre)を発現する遺伝子改変マウスの作製をおこなった。このマウスはノックインの手法を用いて作製した。サザンブロットおよびPCR法により、目的の遺伝子改変マウスが得られたことを確認した。しかし、Creの発現を免疫抗体法により検出を試みたが、検出できなかった。これは、Creの発現量が少ないためであると考え、次にYFP(yellow fluorescent protein)発現マウスと交配することでCre特異的にYFPを発現したマウスを作製し、Creの特異的発現をYFPの発現により検出しようと試みた。その結果、室傍核に特異的なYFPの発現を、免疫抗体法、およびYFPの蛍光観察により検出できた。今後、この遺伝子改変マウスを用いて、Cre特異的に種々のタンパクを発現させ、H1Rニューロンの性質を明らかにしていく予定である。

1.視床下部室傍核(PVH)は、摂食抑制を担うセンターの1つであり、摂食抑制に関わるとされるCRH、オキシトシン(OXT)、TRH等のニューロンが存在する。申請者はこれまで、PVHにヒスタミンH1受容体(H1R)発現ニューロンが豊富に存在すること、このニューロンを選択的に死滅させると摂食亢進が起こることを示し、摂食抑制に重要な働きをしていることを明らかにした。2.本研究ではPVHのH1Rニューロンと、他の摂食関連ニューロンとの関係を調べた。すでに開発した遺伝子改変マウスを用い、イムノトキシンにより選択的にPVHのH1Rニューロンを死滅させた。その結果、CRHニューロンがほぼ死滅するのに対して、OXTニューロン、TRHニューロンはほとんど影響を受けなかった。次に、二重in situ hybridization法により、H1Rニューロンと他のニューロンの関係を調べた。H1Rニューロン数はCRHニューロンのほぼ2倍であり、CRHニューロンの約70%がH1Rを発現していた。一方、OXTニューロン、TRHニューロンは、H1Rニューロンとほとんど重なりがなかった。この結果から、PVHにはH1R/CRH系を介した摂食抑制経路があることが強く示唆される。また、この経路は、最近報告されているOXTニューロンを介した摂食抑制作用とは全く別の経路であると考えられる。3. H1Rニューロンの性質を調べるため、H1R特異的にCre recombinaseを発現するマウス(H1R-Creマウス)を開発した。ノックインの手法を用いて作製し、結果は遺伝子改変が正確におこったことを示している。しかし実際のCreの発現は、視床下部に特異的であるものの、H1Rの発現と一致しなかったため、その原因を調査中である。今後、Creと同様の性質を持つFlippase (FLP)を発現するH1R-FLPマウスの開発を進めるとともに、CRHをCre依存性に発現するマウス(CRH-Creマウス)を用いて研究を発展させる予定である。薬理学1.PVHにおいて、H1Rニューロンと他の摂食関連ニューロンとの関係を調べ、CRHニューロン、OXT/AVPニューロン、TRHニューロンとは全く別のニューロンであることを明らかにできた。2.H1R特異的Cre発現マウスを作製した。しかし、このマウスは当初の予想と異なり、H1Rニューロンに特異的ではなく、別のタイプのニューロンに特異的にCreを発現していた。3.以上のように、作製した遺伝子改変マウスが目的のものとは異なるため、原因を究明し再度作製を試みる必要がある。このため、現在の達成度は予定よりも遅れている。4.ただ、今回作製された遺伝子改変マウスは、PVHを含めた視床下部の各部位に特異的にCreを発現しており、摂食行動等、視床下部の関係する機能を今後調べる際に有力な手段を提供する。従って、今後の新しい展開を期待できる。1.視床下部室傍核のH1Rニューロンの生理的意義を明らかにするため、そのニューロン死滅のための条件を詳細に検討した結果、実験条件を確定できた。2.視床下部室傍核のH1Rニューロンは、吻側と尾側に分布が分かれるが、そのうち吻側に存在するH1Rニューロンが摂食調節に関与することを明らかにし、ターゲットをさらに絞りこむことに成功した。3.PVHにおける他の摂食関連ニューロンとの関係を調べるため、組織化学的研究に必要なISHプローブをすべて作製し研究を開始している。このうち、CRHニューロン、MC4Rニューロンとの関係については一部結果を得ている。
幼児期・児童期前期における自己評価変動モデルの構築

本研究は,幼児期や児童期前期の自己評価変動過程を規定する要因を明らかにし,幼児期や児童期前期特有の能力認知に伴う一連の自己評価変動過程に関するモデルを構築することを目的としている。平成30年度は,自己評価の変動に伴う種々の感情を明らかにする際に必要な刺激の作成を目的とした調査を行った。具体的には,基本的感情6種類(恐れ,喜び,驚き,悲しみ,嫌悪,怒り)を表現する言葉(オノマトペ)に関する幼児の理解について,各感情と関連する表情および各感情が生起する状況の2側面から検討を行った。併せて,大学生に対しても各感情と関連する表情に関して調査を行った。使用したオノマトペは,ビクビク(恐れ),ニコニコ(喜び),ドキドキ(驚き),シクシク(悲しみ),イライラ(嫌悪),プンプン(怒り)の6種類であった。感情と表情の関連については,各オノマトペを聴覚呈示し,そのオノマトペと結びつく表情を20種類の線画の中から選択させることによって明らかにした。その結果,感情と表情の関連については,いずれのオノマトペに関しても幼児と大学生の回答は概ね一致していたが,大学生と比べると幼児は回答にまとまりが見られない(幼児は比較的多くの種類の表情を選択した)といった傾向も示された。各感情が生起する状況については,いずれのオノマトペに関しても,語義と生起状況が一致する場合がほとんどであった。以上の結果から,幼児は,感情を表現するオノマトペの意味や,それぞれのオノマトペと結びつく表情,各オノマトペが生起する状況をある程度理解していることが示唆された。今回の調査で得られた結果をもとに,以降の調査(自己評価の変動に伴う種々の感情の検討)で用いられる刺激を作成する。昨年度までの研究協力園で引き続き調査を実施する予定だったが,現所属機関での業務と研究協力園の調査可能日時とで折り合いがつかず,新たに研究協力園を探す必要に迫られた。現所属機関周辺で研究協力園の新規開拓を行ったものの,不慣れな土地ということもあり,開拓・調整に時間を要したため,予定が大幅に遅れた。計画には遅れが生じているものの,研究目的を達成するために必要な刺激の作成や文献の収集は進んでいる。また,研究協力園から次年度の研究協力に関する合意も得ている。今後は,研究協力園との連絡・調整を密に行い,幼児を対象とした未実施の調査を行う予定である。その際,研究協力者を募ったりアルバイトを雇用したりするなどして,効率的に調査の実施やデータの整理を進めていくことを考えている。平成28年度は,自己評価の変動の指標として種々の感情の質(嫉妬や誇りなど)に焦点を当て,幼児が自己と他者の能力を認知する際にどのような心理過程が働いているのかを明らかにすることを目的とした研究を行った。その際,能力認知で生じる感情の質を幼児に尋ねる前に,幼児がその感情語を理解しているかを明らかにしておく必要があった。そこで,7種類の基本情動(嬉しい,悲しいなど)と8種類の自己意識的情動(恥ずかしい,誇らしいなど)を表す感情語に関する幼児の理解の実態を把握するために,各感情語を幼児がどの程度理解しているかを保育士・幼稚園教諭に尋ねた。併せて,園生活において,幼児が種々の感情を生起させる場面や,自己と友人の能力を認知(比較)する場面についても調査した。5歳児クラスおよび4歳児クラス担当の保育者に質問紙調査を実施した結果,いずれの感情語に関しても5歳児と4歳児の理解力に差は認められなかった。また保育者は,ほとんどの感情語について,5歳児と4歳児ともにある程度理解していると評価したが,自己意識的情動の「誇らしい」と「後ろめたい」については,あまり理解していないという認識であった。幼児が各種感情を生起させる場面や友人との能力比較を行う場面に関しても,具体的な園生活における活動場面が数多く報告された。今回の調査で得られた結果は,以降の幼児に対する調査で用いられる感情語の選定や能力比較場面の設定に活用する予定である。研究協力園との調整がうまくいかず,平成28年度に計画していた幼児を対象とした調査を実施することが出来なかったため,平成29年度に実施する予定であった保育者を対象とする調査を前倒しで実施した。当初の計画から変更を余儀なくされたが,今回の調査で得られた結果は,平成28年度に実施する予定であった調査にも活用でき,調査内容の改善に役立てることができた。そのため,多少の遅れは生じたものの,計画は着実に進行しているといえる。平成29年度は2種類の調査を行った。第1の調査は,自己評価変動過程を規定する要因として「活動に対する友人関与度」に焦点を当て,幼児が自己と友人の能力を認知する際に,活動に対する関与度(自己が好きな活動と嫌いな活動,友人が好きな活動と嫌いな活動)がどのような影響を及ぼすのかを明らかにすることを目的としたものであった。その結果,自己の好きな活動では自己能力を友人能力よりも高く認知し,自己の嫌いな活動では低く認知した。

この結果は先行研究と同様であり,自己評価維持モデルで想定される比較過程と反映過程が幼児にも生起し,能力認知によって自己評価の高揚が生じることを示唆するものであった。一方,友人の好きな活動では友人能力を自己能力よりも高く認知したが,これは,親密な関係を維持するために友人を好意的に捉えようとする特徴の現れと推測される。他方,友人の嫌いな活動で友人能力を自己よりも低く認知した点については,友人関与度の低さから,関係性維持に重要ではないと考え,シビアに回答したとも考えられるが定かではない。そこで生じる自己評価の変動過程や能力認知の理由とともに,次年度以降の課題としたい。第2の調査は,カナダ在住の幼児の自己能力と友人能力認知の特徴を明らかにすることを目的としたものであった。この調査は,次年度以降に自己能力・他者能力の認知と自己評価の関連の比較文化的検討を行うための事前調査(カナダ在住の幼児も自己と他者の能力認知を行うか否かの確認)として実施された。その結果,カナダ在住の幼児は,1.日本人幼児と類似した能力認知を行うこと,2.日本人幼児よりも早い年齢段階から能力認知が可能であること,が示唆された。平成28年度に生じた計画の遅れが影響し,研究計画案よりやや遅れて進行している。しかしながら,平成30年に実施予定であった調査(カナダ在住幼児を対象とした事前調査)を前倒しで実施することができたため,計画は着実に進行しているといえる。本研究は,幼児期や児童期前期の自己評価変動過程を規定する要因を明らかにし,幼児期や児童期前期特有の能力認知に伴う一連の自己評価変動過程に関するモデルを構築することを目的としている。平成30年度は,自己評価の変動に伴う種々の感情を明らかにする際に必要な刺激の作成を目的とした調査を行った。具体的には,基本的感情6種類(恐れ,喜び,驚き,悲しみ,嫌悪,怒り)を表現する言葉(オノマトペ)に関する幼児の理解について,各感情と関連する表情および各感情が生起する状況の2側面から検討を行った。併せて,大学生に対しても各感情と関連する表情に関して調査を行った。使用したオノマトペは,ビクビク(恐れ),ニコニコ(喜び),ドキドキ(驚き),シクシク(悲しみ),イライラ(嫌悪),プンプン(怒り)の6種類であった。感情と表情の関連については,各オノマトペを聴覚呈示し,そのオノマトペと結びつく表情を20種類の線画の中から選択させることによって明らかにした。その結果,感情と表情の関連については,いずれのオノマトペに関しても幼児と大学生の回答は概ね一致していたが,大学生と比べると幼児は回答にまとまりが見られない(幼児は比較的多くの種類の表情を選択した)といった傾向も示された。各感情が生起する状況については,いずれのオノマトペに関しても,語義と生起状況が一致する場合がほとんどであった。以上の結果から,幼児は,感情を表現するオノマトペの意味や,それぞれのオノマトペと結びつく表情,各オノマトペが生起する状況をある程度理解していることが示唆された。今回の調査で得られた結果をもとに,以降の調査(自己評価の変動に伴う種々の感情の検討)で用いられる刺激を作成する。昨年度までの研究協力園で引き続き調査を実施する予定だったが,現所属機関での業務と研究協力園の調査可能日時とで折り合いがつかず,新たに研究協力園を探す必要に迫られた。
サスペンションシステムの状態変動に適応するハイブリッド振動制御

まず,サスペンションジオメトリを考慮した剛性変動を検討するため,マルチボディダイナミクスを用いて解析を行った.ストロークエンドに到達するまでのサスペンション挙動の変動をシミュレーションにより確認した結果,ノミナル時に比べてストロークエンド近傍では剛性が高く現れる現象を見出した.次にタイヤと路面との接地状態を維持しつつ,サスペンションストロークに達した際にどの程度の衝撃がサスペンションシステムに加わるかを明らかにし,その対策を検討した.その結果,ストロークエンドに到達した後に,サスペンションダンパを大きくする切り替え制御では,衝撃の吸収が十分ではなく,むしろ,加速度応答を劣化させてしまうことを示した.そして,ストロークエンドに到達する前から,徐々にサスペンション剛性を大きくしていきながら,適切なアクティブ制御を行うことで優れた衝撃応答の制御が可能となることを見出した.スライディングモード制御により,ノミナル時の制御性能を高めつつ,ストロークエンド到達までの剛性変動に対して,優れた制御性能を維持する制御系設計を行い,制御実験による検証を行った.その際,車体に搭載した加速度センサの信号から,状態推定を行うためのVSSオブザーバを設計し,制御系へ実装した.そして,シミュレーション結果と実験結果に整合性があることを確認するとともに,サスペンションストロークエンドへの到達を考慮した当該制御系の有効性を確認した.当該研究で設計したVSSオブザーバでは,ストロークエンドへ近づくとともに変動する剛性力を検出あるいは推定することなくサスペンションシステムの状態量推定ができるので,実用に供し得る方法と考えられる.まず,サスペンションジオメトリを考慮した剛性変動を検討するため,マルチボディダイナミクスを用いて解析を行った.ストロークエンドに到達するまでのサスペンション挙動の変動をシミュレーションにより確認した結果,ノミナル時に比べてストロークエンド近傍では剛性が高く現れる現象を見出した.次にタイヤと路面との接地状態を維持しつつ,サスペンションストロークに達した際にどの程度の衝撃がサスペンションシステムに加わるかを明らかにし,その対策を検討した.その結果,ストロークエンドに到達した後に,サスペンションダンパを大きくする切り替え制御では,衝撃の吸収が十分ではなく,むしろ,加速度応答を劣化させてしまうことを示した.そして,ストロークエンドに到達する前から,徐々にサスペンション剛性を大きくしていきながら,適切なアクティブ制御を行うことで優れた衝撃応答の制御が可能となることを見出した.スライディングモード制御により,ノミナル時の制御性能を高めつつ,ストロークエンド到達までの剛性変動に対して,優れた制御性能を維持する制御系設計を行い,制御実験による検証を行った.その際,車体に搭載した加速度センサの信号から,状態推定を行うためのVSSオブザーバを設計し,制御系へ実装した.そして,シミュレーション結果と実験結果に整合性があることを確認するとともに,サスペンションストロークエンドへの到達を考慮した当該制御系の有効性を確認した.当該研究で設計したVSSオブザーバでは,ストロークエンドへ近づくとともに変動する剛性力を検出あるいは推定することなくサスペンションシステムの状態量推定ができるので,実用に供し得る方法と考えられる.サスペンションシステムにおける剛性変動を表現するため,マルチボディダイナミクスを用いて線形パラメータ変動系を作成した.また,ストロークエンドでのサスペンション挙動の変動をシミュレーションにより確認した.これらの剛性変動に応じて現れる現象を把握し,タイヤと路面との接地状態を維持しつつ,サスペンションとしての機能を維持するために各部にどの程度の衝撃が加わるかを明らかにした.次に,シミュレーション結果に基づき,剛性変動が縮み側で大きくなるようアクチュエータにより,剛性変動を再現できるように,実験装置の改良を行った.また,加速度センサの信号から,カルマンフィルタを用いて変位と速度推定を行うためのオブザーバ設計を行った.シミュレーション結果と実験結果に整合性があることを確認するとともに,このモデルに基づくハイブリッド制御系の設計を試みた.ストロークエンドに達したことを判断し,かつ,サスペンション剛性の大きさに応じて制御器を切り替える制御系を設計し,状態に応じて制御器の切り替えを行うことで,システム全体の安定性が確保されていることを計算機上で解析するとともに,シミュレーションを実行した.最後に次年度以降の制御実験のための制御系の実装を行った.制御系の実装にはDigital Signal Processorを用いるが,システムの変動によって切り替えるハイブリッド制御系の実装に際して,切り替え時の制御器の状態の受け渡しについて検討した.まず,サスペンションジオメトリを考慮した剛性変動を検討するため,マルチボディダイナミクスを用いて解析を行った.ストロークエンドに到達するまでのサスペンション挙動の変動をシミュレーションにより確認した結果,ノミナル時に比べてストロークエンド近傍では剛性が高く現れる現象を見出した.次にタイヤと路面との接地状態を維持しつつ,サスペンションストロークに達した際にどの程度の衝撃がサスペンションシステムに加わるかを明らかにし,その対策を検討した.その結果,ストロークエンドに到達した後に,サスペンションダンパを大きくする切り替え制御では,衝撃の吸収が十分ではなく,むしろ,加速度応答を劣化させてしまうことを示した.そして,ストロークエンドに到達する前から,徐々にサスペンション剛性を大きくしていきながら,適切なアクティブ制御を行うことで優れた衝撃応答の制御が可能となることを見出した.スライディングモード制御により,ノミナル時の制御性能を高めつつ,ストロークエンド到達までの剛性変動に対して,優れた制御性能を維持する制御系設計を行い,制御実験による検証を行った.その際,車体に搭載した加速度センサの信号から,状態推定を行うためのVSSオブザーバを設計し,制御系へ実装した.そして,シミュレーション結果と実験結果に整合性があることを確認するとともに,サスペンションストロークエンドへの到達を考慮した当該制御系の有効性を確認した.当該研究で設計したVSSオブザーバでは,ストロークエンドへ近づくとともに変動する剛性力を検出あるいは推定することなくサスペンションシステムの状態量推定ができるので,実用に供し得る方法と考えられる.
高圧噴霧燃焼制御のための近臨界表面液ジェットの特性と乱流微粒化機構の研究

噴霧の応用分野は広く、これまでに多くの研究が行われてきたにもかかわらずが,乱流微粒化機構の基礎的な理解は余り進んでいない,主な原因は,現象が微細且つ高速であるため詳細観察が困難であり,乱流微粒化機構を解明するのに有力な概念の創出が難しかったことにある.本研究では,この閉塞的な状態を打破するために従来の研究になかった「微小重力環境」という新しい実験手段を利用し,乱流微粒化機構を解明するための独創的なアプローチをおこなった.実験のキーポイントは,雰囲気ガスとして高圧純粋窒素,噴射液体には臨界温度が常温に近い六弗化硫黄(SF6)を使用し,噴射液の表面状態を臨界混合状態に近い状態にしている点にある.近臨界混合表面液ジェットでは,表面張力が零に近づくと同時に気体密度が大きくなるために,小さな気液速度差でもウェーバー数が大きな値を取り,乱流微粒化で主要な役割を果たす噴射液の不安定化と気体ウェーバー数が0(1)になる条件での液糸の分断過程の詳細を,低速の近臨界混合表面液ジェット(重力が働くと流れがかわってしまう)を用いて調べることが可能になる.したがって、この研究の特徴は,従来接近が困難で知識の乏しかった(1)乱流微粒化機構と(2)高温高圧ジェットの不安性に対して,微小重力環境と近臨界混合表面液ジェットを利用することによって,(1)と(2)の2つの難問を同時に解決する方法論を見出した点にあるといえる.本研究では,微小重力実験から得られた新しい発見を数値シミュレーションを援用しながら理論的に基礎付けることにより,これまでの微粒化研究の内容を大幅に塗り替える研究成果を導くことができ,微粒化制御への道筋を切り開くことを可能にした.特に,表面張力波が不安定波に転化する事実をつきとめ,液体の分断が次の分断を引き起こす不安定波を生み出すことを明らかにした.また,噴霧燃焼との関連を考察し乱流微粒化を含んだ本格的な噴霧燃焼シミュレータ開発への展望も描けるようになった.噴霧の応用分野は広く、これまでに多くの研究が行われてきたにもかかわらずが,乱流微粒化機構の基礎的な理解は余り進んでいない,主な原因は,現象が微細且つ高速であるため詳細観察が困難であり,乱流微粒化機構を解明するのに有力な概念の創出が難しかったことにある.本研究では,この閉塞的な状態を打破するために従来の研究になかった「微小重力環境」という新しい実験手段を利用し,乱流微粒化機構を解明するための独創的なアプローチをおこなった.実験のキーポイントは,雰囲気ガスとして高圧純粋窒素,噴射液体には臨界温度が常温に近い六弗化硫黄(SF6)を使用し,噴射液の表面状態を臨界混合状態に近い状態にしている点にある.近臨界混合表面液ジェットでは,表面張力が零に近づくと同時に気体密度が大きくなるために,小さな気液速度差でもウェーバー数が大きな値を取り,乱流微粒化で主要な役割を果たす噴射液の不安定化と気体ウェーバー数が0(1)になる条件での液糸の分断過程の詳細を,低速の近臨界混合表面液ジェット(重力が働くと流れがかわってしまう)を用いて調べることが可能になる.したがって、この研究の特徴は,従来接近が困難で知識の乏しかった(1)乱流微粒化機構と(2)高温高圧ジェットの不安性に対して,微小重力環境と近臨界混合表面液ジェットを利用することによって,(1)と(2)の2つの難問を同時に解決する方法論を見出した点にあるといえる.本研究では,微小重力実験から得られた新しい発見を数値シミュレーションを援用しながら理論的に基礎付けることにより,これまでの微粒化研究の内容を大幅に塗り替える研究成果を導くことができ,微粒化制御への道筋を切り開くことを可能にした.特に,表面張力波が不安定波に転化する事実をつきとめ,液体の分断が次の分断を引き起こす不安定波を生み出すことを明らかにした.また,噴霧燃焼との関連を考察し乱流微粒化を含んだ本格的な噴霧燃焼シミュレータ開発への展望も描けるようになった.乱流微粒化過程を実験的に調べるための装置を製作し計測技術を習得する共に、本研究を理論的に基礎付けるための理論的な考察と解析を行った。新たに得られた知見は以下の通りである。噴霧形成による液体の表面積の爆発的な拡大は、流体力学的不安定性によってもたらされ、液糸を分断するレーリーの不安定性自体は液体の表面積の拡大には関与しないことが証明できた。このことより、噴射液がさらされる不安定性を線形安定性理論によって調べ、表面張力が関与するテーラー型不安定性と表面張力に無関係なブラジウス型不安定性が励起される剪断層厚みに違いがあることを見出した。ノズル出口近くに励起される不安定性がテーラー型不安定性であることより、効率的な微粒化を引き起こすにはテーラー型不安定性の励起が重要であると知れる。そこで、テーラー型不安定性の特性を解析的に詳細に調べて、近臨界混合表面液ジェットの実験で観察された現象と比較して、テーラー型不安定性が励起される仕組みと高圧化に伴う超臨界流体ジェットの不安定性への遷移の仕方を明らかにした。すなわち、噴射液の下流でブラジウス型不安定性が起きると、そこで生じた液面の変形の高波数成分が表面波として上流に伝播し・剪断層が薄くテーラー型不安定性の励起領域に達すると、表面変形が不安定化し、テーラーの不安定性が励起される。