hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「身体機能フレイル」は「脳フレイル」を予測するか？安静時脳波のネットワーク解析

近年,高齢者の生活機能や健康長寿を阻害する要因として,フレイル(Frailty)という概念が注目されている.一般的にフレイルは身体機能の脆弱性を指すが,認知機能のフレイルについては明確な定義がなく,身体機能のフレイルとの関連も明らかではない.本研究は,身体的フレイル高齢者の安静時脳波の律動的振動(オシレーション)を記録し,安静時脳活動の定常状態であるデフォルト・モード・ネットワーク(DMN)の機能的連関を解析することで,認知的フレイルの神経基盤について検証するとともに,身体機能障害との関連についても検討することを目的として実施している.初年度は研究代表者および過去に計測した若年健常成人の開眼・閉眼条件による安静時脳波データを活用し,DMN解析の方法について検討した.本研究で使用している32ch脳波計(ポリメイト+脳波計測ボックス)は従来使用していた脳波計よりチャンネル数が少なく,測定環境自体も電気的な干渉を受けやすい空間であったため,独立成分分析を行うことで眼球運動などの不要な成分を除去し,脳波振動の周波数帯ごとを解析する方法を導入した.その結果,正中線上の電極(前頭部・正中部・頭頂部)においてα帯域,β帯域の同期的な活動が確認され,健常成人におけるDMNパターンであると確認された.次年度は健常若年成人による予備研究を重ねた上で中高年および高齢健常被験者のデータ測定に移行し,解析方法の確立と地域におけるフレイル高齢者の研究フィールドの開拓を展開する.初年度は研究代表者自身が被験者となって予備実験を行い,脳波および姿勢バランスのパラメーターである重心動揺を計測したが,安定して脳波を計測する環境とシステム構築,脳波解析のソースコードの作成に時間を要した.計測環境と測定システムについては完成したが,脳波解析のソースコードについてはまだ修正の余地があり,重心動揺の各変数との統計処理についても再検討する必要があった.研究協力機関である九州大学大学院医学研究院脳研臨床神経生理学教室に2ヶ月に1回程度の頻度で打ち合わせに行く計画であったが,所属機関の職員退職にともなう教育業務に要するエフォートが大幅に増加し,今年度は2回しか打ち合わせができなかったことが最大の遅延の原因である.同様に研究時間を十分に確保できず,過去の測定データを使用して準備を進めざるを得なかったのも遅延要因の一つである.安静時脳波の解析プログラムについては,複数電極を組み合わせた皮質領域(関心領域)を同定し,周波数解析および関心領域間の同期/非同期活動を可視化するコヒーレンス解析を導入したソースコードを作成中である.次年度上期に研究協力機関である九州大学大学院医学研究院脳研臨床神経生理学教室での解析打ち合わせおよび若年健常成人を対象とした予備実験を実施し,実験プロトコルと方法について次年度上期までに整備する.併せて地域の転倒予防教室や介護保険施設に被験者募集を要請し,次年度中に高齢者のデータ計測を実施する.データ計測に際して,被験者候補には事前にフレイルのスクリーニングを実施し,身体的フレイル・認知的フレイル・健常高齢者各10名の被験者募集を目標とする.健常成人については地方紙への募集広告掲載や,学部生の知人・家族などを通じた被験者確保のルートを確立する.近年,高齢者の生活機能や健康長寿を阻害する要因として,フレイル(Frailty)という概念が注目されている.一般的にフレイルは身体機能の脆弱性を指すが,認知機能のフレイルについては明確な定義がなく,身体機能のフレイルとの関連も明らかではない.本研究は,身体的フレイル高齢者の安静時脳波の律動的振動(オシレーション)を記録し,安静時脳活動の定常状態であるデフォルト・モード・ネットワーク(DMN)の機能的連関を解析することで,認知的フレイルの神経基盤について検証するとともに,身体機能障害との関連についても検討することを目的として実施している.初年度は研究代表者および過去に計測した若年健常成人の開眼・閉眼条件による安静時脳波データを活用し,DMN解析の方法について検討した.本研究で使用している32ch脳波計(ポリメイト+脳波計測ボックス)は従来使用していた脳波計よりチャンネル数が少なく,測定環境自体も電気的な干渉を受けやすい空間であったため,独立成分分析を行うことで眼球運動などの不要な成分を除去し,脳波振動の周波数帯ごとを解析する方法を導入した.その結果,正中線上の電極(前頭部・正中部・頭頂部)においてα帯域,β帯域の同期的な活動が確認され,健常成人におけるDMNパターンであると確認された.次年度は健常若年成人による予備研究を重ねた上で中高年および高齢健常被験者のデータ測定に移行し,解析方法の確立と地域におけるフレイル高齢者の研究フィールドの開拓を展開する.初年度は研究代表者自身が被験者となって予備実験を行い,脳波および姿勢バランスのパラメーターである重心動揺を計測したが,安定して脳波を計測する環境とシステム構築,脳波解析のソースコードの作成に時間を要した.計測環境と測定システムについては完成したが,脳波解析のソースコードについてはまだ修正の余地があり,重心動揺の各変数との統計処理についても再検討する必要があった.研究協力機関である九州大学大学院医学研究院脳研臨床神経生理学教室に2ヶ月に1回程度の頻度で打ち合わせに行く計画であったが,所属機関の職員退職にともなう教育業務に要するエフォートが大幅に増加し,今年度は2回しか打ち合わせができなかったことが最大の遅延の原因である.同様に研究時間を十分に確保できず,過去の測定データを使用して準備を進めざるを得なかったのも遅延要因の一つである.

安静時脳波の解析プログラムについては,複数電極を組み合わせた皮質領域(関心領域)を同定し,周波数解析および関心領域間の同期/非同期活動を可視化するコヒーレンス解析を導入したソースコードを作成中である.次年度上期に研究協力機関である九州大学大学院医学研究院脳研臨床神経生理学教室での解析打ち合わせおよび若年健常成人を対象とした予備実験を実施し,実験プロトコルと方法について次年度上期までに整備する.併せて地域の転倒予防教室や介護保険施設に被験者募集を要請し,次年度中に高齢者のデータ計測を実施する.データ計測に際して,被験者候補には事前にフレイルのスクリーニングを実施し,身体的フレイル・認知的フレイル・健常高齢者各10名の被験者募集を目標とする.健常成人については地方紙への募集広告掲載や,学部生の知人・家族などを通じた被験者確保のルートを確立する.(理由)今年度計画では若年健常成人・健常高齢者・フレイル高齢者各20名のデータ計測を実施する予定であったが,研究計画に遅延が生じたため新規被験者によるデータ計測ができなかったため,人件費の該当予算(約20千)が未使用であった.同様に,当初計画していた研究協力機関での打ち合わせや研究成果報告のための学会出張に伴う旅費支出の執行額が大幅に少なくなったため,繰越額が発生した.(使用計画)40名程度のデータ計測を実施するための謝金・交通費・募集広告費用(300千),実験打ち合わせに係る旅費・交通費(150千),国際学会での演題発表に係る演題登録費,参加費,旅費(400千),国内学会参加(100千),必要物品の購入(脳波ゲルおよび注入用シリンジ)(100千).
X線エリプソメーターによる機能性物質の構造と機能の解明

先ず、我々の開発したユニバーサルX線エリプソメーターにX線用クライオスタット(低温装置)を導入した。ユニバーサルX線エリプソメーターはX線偏光子、収差補償型X線移相子、イオンチェンバーから構成され、直線偏光XAFSにより選択元素近傍の原子の配位構造や価数などの化学状態、円偏光XAFSにより選択元素の磁性を観察することができ、機能性物質の構造と機能との関係を明らかにすることができる。また、クライオスタットは、4300Kの範囲で温度制御でき、超伝導電磁石により最大1Tまで磁場を印可できる。紫外線照射前後の変化を観察するため試料セルへ紫外線を照射するための光ファイバーを用いた。光誘起磁性錯体Nd(DMF)4(H2O)3(CN)Fe(CN)5・H20は、1050Kの間で紫外線を照射することにより、磁化率が変化する光誘起磁性錯体である。この系で光誘起はFeの3d軌道とNdの4f軌道の混成が深く寄与していると予測され、この機能の解明にはFeやNd原子近傍の配位構造を観察することが重要である。そこで、ユニバーサルX線エリプソメーターを用いて、直線偏光XAFSによりNdとFeの配位構造や価数などの化学状態を調べた。X線のエネルギーは、NdのL2吸収端、L3吸収端、FeのK吸収端を用いた。FEFF8を用いたシミュレーションとの比較により、シアノ架橋の変角の変化が重要な意味を持つことが示唆された。
トマト育種史の中での病原菌進化をフィールド分離株に探る

植物病原菌が「いつ・どこで宿主植物に対する病原性を獲得したか?」、また、「それ以降現在までどの様にして病原性を進化させてきたか?」という植物病理学における最大の疑問のひとつに答えるために知見を集積することを目的とした。栽培植物の育種や伝播にもかかわるこの疑問を解き明かすことで、植物-病原菌の共進化に関する学術的な知見を得るととともに、食料安定生産を目指した病害防除技術の確立のための基礎的知見を蓄積できることが期待される。本研究では、トマト(Lycopersicon)属を対象植物、主にFusarium oxysporum f. sp. lycopersici(萎凋病菌)を対象病原菌とした。トマトの育種・伝播の歴史に基づき、関連する海外諸地域のフィールドで調査を行った。具体的には、トマトの栽培化が起きたメキシコ、一部野生種が自生するエクアドル、および、欧州におけるトマト近代育種発祥の地とされるイタリアのナポリ周辺をフィールドとした。計6回の調査で採集した野生種、移行期及び栽培トマト植物組織、及び土壌からF. oxysporumを分離、過去にチリ自生の野生種からの分離株と併せ、計237株を供試した。いずれの菌株も食用トマトに病原性を示さず非病原性であると判断した。これらの株のrDNAIGS領域に基づく分子系統解析を行った。野生種分離株はいずれもトマト萎凋病菌のクラスターに入らなかった。メキシコの移行期トマトからの分離株のうちで、萎凋病菌クラスターに入るものがあった。この結果は、メキシコにおけるトマト栽培化以降に、トマト萎凋病菌の祖先にあたる、トマトに定着性を保持する非病原性F. oxysporumが出現したこと、その後この非病原性菌が病原性を獲得し、萎凋病菌が出現したこと、定着性を持つ非病原性菌および病原菌ともに、トマトの育種・伝播を通じて世界的に拡大したこと、を示唆した。「植物病原菌がいつ・どこで宿主植物に対する病原性を獲得したのか?」、「それ以降現在までどの様にして病原性を進化させてきたのか?」という植物病理学における重要な問いに答えるべく、本研究ではトマトをモデル植物に、トマト育種史と病原菌の出現・進化の関係を解析することを目的としている。まずトマト育種の歴史について文献調査を行った。有史以前にアンデス地域から野生種トマトがメキシコに運ばれ、メキシコが一次育種の中心地であることがほぼ確実であること、育種の過程で逸出した以降期トマトがメキシコに現存することから、平成16年度の調査対象地域をメキシコに設定した。2005年3月にメキシコ合衆国における学術調査を実施し、SIMYTT(国際コムギ・トウモロコシ遺伝資源センター)、大学院大学、チャピンゴ自治大学、INIFAP(メキシコ国農林省研究センター)の研究者から情報収集を行った。3月は移行期トマトの非生育時期に相当するため、2005年7月に移行期トマトの採集調査を実施することとした。一方、INIFAPが栽培中の野生種トマト(Lycopersicon peruvianum、L.hirusutum、L.pimpinellifolium)の茎葉および各地栽培トマト茎葉・根部サンプルを採取し、農林水産大臣の特許の元、日本へ輸入し、分離実験を開始した。さらに、2004年にチリで採集した野生種(L.peruvianumおよびL.chilense)および栽培種トマト組織から分離した糸状菌約300株の同定を完了し、そのうちFusarium oxysporumについて分子系統解析(有江および寺岡)を、Alternaria alternataについては遺伝子多様性解析(児玉)を行った。

この成果については、2005年3月の日本植物病理学会大会において発表した。植物病原菌が「いつ・どこで宿主植物に対する病原性を獲得したか?」、また、「それ以降現在までどの様にして病原性を進化させてきたか?」という植物病理学における最大の疑問のひとつに答えるべく、本研究ではトマトをモデル植物に、トマト育種史と病原菌の出現・進化の関係を解析することを目的としている。平成16年度の調査の結果を踏まえ、平成17年度は7月および12月に、トマト一次育種の中心地であったことが推定されるメキシコ・ベラクルス地域を中心に、フィールド調査を行った。一次育種の中心地であるメキシコには、野生種が南米より移入されて以降、栽培トマトの原型となるまでの多様性に富むトマト属植物(野生種、移行期トマト、栽培トマト)が自生、又は栽培されており、当然これらより分離される菌の多様性も豊かであることが推定される。そこで、このような菌株の中に現在の病原菌の祖先により近いものが存在することが期待される。この地域から、自生するトマト属植物(野生種)および移行期トマト(メキシコ在来品種)の採集を試みた。採集は当初の期待と異なり、非常に困難であった。すなわち、欧米系トマト品種の導入や除草剤の使用拡大によって、目指す野生種および移行期トマトの自生および栽培が極端に減少していた。野生種・移行期トマト、そこに生息する微生物にとって危機的状況であり、遺伝資源として維持する必要が考えられた。平成16年度から延べ3回の採集旅行の結果、複数の野生種・移行期トマトを採集でき、これから糸状菌の分離を行い、約100菌株を得た。現在、種の同定、病原性、系統の解析を行っている。これまでに、メキシコのフィールドから採集した健全な野生トマト(Solanum esculentum var.cerasiforme)、健全な伝統トマト(S.esculentum criollo-type)、健全な栽培トマト(S.esculentum)の茎葉組織・根圈から分離した約1500株の糸状菌について、形態学および分子生物学的方法による同定を行った。その結果、Fusariumoxysporumと同定された菌株約125は、1株を除いてトマトに病原性を示さなかった。これら菌株と、すでに分離・保持しているトマトの病原菌F.oxysporuniおよびチリで採集した野生種トマト(S.chilenseおよびS.peruvianum)および栽培トマトから分離したF.oxysporaum菌株と併せて、rDNAIGS領域に基づく系統解析を行った。その結果、数株の例外を除き、トマト由来菌株はF.oxysporum菌株の中で1つのクラスターを形成、病原菌がトマトに定着性のある非病原菌株から派生してきたとの仮説を支持した。さらに、メキシコ産株の交配型を分子生物学的な方法で決定した。エクアドル、グアヤス州で、野生種トマト(S.pimpinellifolium)を採集、その茎葉組織・根圈から約30株の糸状菌を分離した。今後、その内のF.oxysporumは、上記と同様な解析に使用する。エクアドル、ガラパゴス諸島に生息するS.cheesmaniiは、同諸島固有の野生種トマトで、A.alternataXこ感受性の唯一の野生種であることから、そこに生息する菌の解析に興味が持たれる。
明治期における比較試験の成立と展開に関する研究―点数競争を支える教育風土の形成史の視点から―

a.先行研究の検討天野郁夫『試験の社会史』、斉藤利彦『試験と競争の学校史』、堀松武一「明治期における小学試験法」(『教育学研究』38-2)、山本信良「試験と明治期小学校」(『地方教育史研究』9)などの諸研究を批判的に検討した。b.基礎資料の収集(1)各府県の教育通史から、明治期小学校の試験に関わる部分を抽出・複写した。(2)国会図書館等に所蔵されている明治期小学校関係資料を調査した。(3)玉川大学附属図書館の明治期小学校関係資料の調査を行い、必要な資料の目録化と複写を行った。c.特定地域の研究(1)大阪府立図書館等で、西日本の明治期比較試験の調査をおこなった。(2)岐阜県歴史資料館で、岐阜県の明治期比較試験の調査をおこなった。(3)名古屋大学等で、中部地方の明治期比較試験の調査をおこなった。(4)宮城県立図書館等で、東北地方の明治期比較試験の調査をおこなった。d.実証と分析個別の小学試験法の考証の結果、明治期の各地の小学校における比較試験制度において、近世の試験からの影響と明治になってからの西洋の試験制度からの影響の両面があることがわかった。e.研究成果の公表研究成果の一部は、第43回教育史学会および第45回教育史学会において報告した。また最終報告書『明治初期における小学試験制度の実施形』を作成した。研究計画に従って、今年度は、下記の作業を進めた1.先行研究の検討斉藤利彦『試験と競争の学校史』堀松武一「明治期における小学試験法」(『教育学研究』)山本信良「試験と明治期小学校」(『地方教育史研究』)などの諸研究を批判的に検討した。2.基礎資料の収集(1)各府県の教育通史から、明治期小学校の試験に関わる部分を抽出・複写した。3.特定地域の研究(1)大阪府立図書館等で、関西方面の明治期比較試験の調査をおこなった。(4)九州大学等で、九州地方の明治期比較試験の調査をおこなった。研究計画に従って、今年度は、下記の作業を進めた1.明治前期の教育関係資料より「比較試験」の関連記事を収集した。(1)『文部省年報』...第一年報から第十五年報まで(2)府県等の教育通史...戦前の教育史を取り扱っている約50点(3)明治前期の教育学書...各府県発行の試験法書を含む約50点2.特定地域の「比較試験」の事例調査(1)山梨県,内の集合試験...比較試験の草創の事例として注目される(2)広島県内の集合試験...比較試験の「全盛」期の、地域を挙げた熱狂を示す事例が発見された。3.データ入力上記1.2.の史料の情報をパソコンに入力・整理を加えた。また、収集した史料の一覧データベースを作成した。※なお、専門学会への発表はなしえなかったが、学会に関わる研究会の場で、研究状況の報告をおこない、専門家の意見を徴した。1.比較試験成立過程に関する補充調査を行なった前年度までの成果を継承して、成立期の比較試験の全国的動向につき補充調査を行なった。群馬・山梨を中心とする関東地方、青森・秋田・岩手を中心とする東北地方。京都・兵庫を中心とする近畿地方の史料を収集した。2.比較試験成立過程の総合的考察を行ない、成果を発表した総合的な考察により比較試験の成立過程を明らかにした。

大要は下記の通り。(1)行政・学校現場の動きを調査して比較試験の成立・展開過程を解明した。→各府県によって情報収集法や立案過程が異なり、とくに知事・県令の意向が強く反映される事が分かった。(2)比較試験における近世武家社会からの強い影響が解明された。→試験の用語や実施形態(布告・出題=回答方式・会場・採点・評定法・褒賞)、において近世武家社会の試験制度の影響を実証しえた。また、比較試験の主な目的である「学業奨励」が、ほぼ一致することを明らかにした。(3)比較試験における西洋教育からの部分的影響が解明された→試験結果の利用法として、英国などで行われていた補助金の配分額との連動(payment by result)の方法が一部の県で取り入れられていたことを明らかにした。得られた知見の主要な部分を専門学会(第43回教育史学会・1999.10.於北海道大学)で「明治期における小学試験制度成立過程の研究比較試験(奨励試験)を中心として」と題する研究報告を行なった。3.総括明治前期の小学生を対象に行われた比較試験の成立過程をほぼ解明することができた。これにより明治前期の小学校に見られた点数競争の実態と、その背後にある期理念や教育観を分析することができた。ただ、交付額等の関係で、研究題目に掲げた「展開」過程までは十分に調査出来なかったため、今回解明・分析できた諸事実を、日本の近代学校史全体の流れの中でどのように説明できるのかについては、今少し検討を重ねたい。
電気パルス法による遺伝子導入は遺伝子治療に応用できるか?

1)我々はヒト株化血液細胞を用いて、ネオマイシン耐性遺伝子(pMAMーneo,pSV2ーneo等)およびβーgalactosidase遺伝子の電気パルス法による導入実験を行い、従来一般的に行われている減衰波に比し、矩形波による電気パルス法で高い導入効率が得られることを示しており(Leuk Res,15:507ー513,1991)、またK562の同調培養による結果から、DNA合成期の細胞の割合が高い細胞分画でより高い導入効率を認めた(Exp Hematol,19:343ー346,1991)。2)ヒト骨髄細胞からPercolによる比重遠心法で比重1.060ー1.070の血液前駆細胞を多く含む分画を集め、この細胞を各種の造血因子(ILー3、GMーCSF、GーCSF、)とともに、数日間の液体培養を行った。培養前後で^3Hーtymidine処理による血液前駆細胞のDNA合成期の割合を求めたところ、4日間の液体培養でDNA合成期の細胞の割合は培養前に比し高くなった。3) 4日間の液体培養前後で、電気パルス法による血液前駆細胞へのβーgalactosidase遺伝子の導入を行い、その導入効率を比較したところ、上記の造血因子を加えて4日間液体培養することにより導入効率は培養前の2倍に上昇した。なお、βーガラクトシダ-ゼ遺伝子(pMOZtk)を導入した場合は、in vitroでコロニ-形成を行った後、寒天全体でXーgalによる染色を行い、青染したコロニ-を形成した前駆細胞に遺伝子が導入されたものと評価した。
超対称模型におけるフレーバーの起源の研究

本年度、私は主に超対称模型に基づく宇宙論の研究を行った。特に宇宙論的シナリオの整合性及びその結果得られる超対称性の破れの機構への示唆について研究を行った。具体的には、我々は昨年の研究に引き続き宇宙再加熱過程におけるグラビティーノ粒子生成過程を調べた。このような粒子の存在は、現在の我々の宇宙を再現する上で非常に大きな妨げとなることが知られている。しかし、我々はかなり一般的な宇宙論的シナリオの元でグラビティーノ粒子が非常にたくさん作られてしまうことを指摘し、そしてその結果としてインフレーション模型やモジュライ安定化のメカニズムに対して強い制限を与えることを示した。我々はダークマターの起源に関する研究も行った。超対称模型の枠内ではダークマターは安定な超対称粒子であると広く考えられている。しかし、超対称標準模型の枠内では、単純な宇宙の熱史を仮定すると多くの場合に模型の予言値が現在の観測値をうまく再現できないことが知られている。我々はそのためにダークマターの非熱的生成過程を研究した。このような生成過程は以前から知られているものだが、従来の代表的な生成機構の一つであるモジュライ崩壊による生成過程が機能しないことを指摘し、更にその問題を解決するための方法を提唱した。この結果示唆されるダークマターの候補は将来のLHC実験やダークマター観測で直接確かめられるものである。以上のように私は主に宇宙論の観点から超対称模型の研究を行った。その結果は超対称性の破れの機構及びその伝播機構と深く結びついており、フレーバー構造に関しても重要な情報を与えるものである。そして、これらの研究は近い将来行われる実験及び観測によって更に発展すると期待される。本年度は、これまで研究が行われてきた模型とは異なるタイプの新しい超対称模型における現象論的、および宇宙論的性質に関する研究を行った。この超対称模型は、非常に高いエネルギースケールで実現されていると考えられている超ひも理論から導かれる、加速器実験により到達可能なエネルギースケールにおける有効理論の中で、現在最も有望であると考えられているもののひとつである。私は共同研究者とともに、まずこの模型が現在すでに加速器実験から知られている性質を非常に良く満たすことを指摘した。実際、これまで知られている多くの模型が予言するモジュライとよばれる粒子を含む模型の中で、現在の実験の観測結果から示唆される性質をこの新しいタイプの超対称模型が自然に満たし、更に広いクラスの模型を考えた際に逆にこの模型だけがその性質を持ちうることを指摘した。次に、この模型から予言される粒子の加速器におけるシグナルの特徴を調べた。特に我々は近い将来LHC実験により観測されると考えられている超対称粒子の質量分布に注目し、この分布が通常の超対称模型とは異なる非常に特徴的な性質を持つことを指摘した。このような超対称粒子の質量分布は、超対称模型におけるフレーバーの構造の起源を正に反映するものであり、新しいタイプの分布が予言されたということはフレーバーの理解において重要であるといえる。更に、この新しい模型の宇宙論における性質を我々は調べた。超対称模型は、現在知られている標準宇宙論と非常に相性が良いことがすでに知られている。特に宇宙論最大の謎のひとつである暗黒物質の正体に対して、超対称模型は非常に有望なひとつの解を与えることが知られている。しかしながら、正しく現在の観測結果を説明するために徒来の超対称模型はパラメータに大きなチューニングが必要であった。それに対して今回解析を行った新しい模型では、暗黒物質がそのようなチューニングを必要としない粒子であることを我々は指摘した。
骨髄腫細胞のＰＵ．１による細胞増殖停止のメカニズムの解明及び治療への応用

我々はB細胞に発現しているPU.1が発現低下しているB細胞の腫瘍であるHodgkinリンパ腫においてPU.1がHodgkin Lymphomaにおいて癌抑制遺伝子であることを証明した。我々はこれまで骨髄腫細胞においてもPU.1が癌抑制因子であることを示してきた。実際にin vivoでPU.1が成熟B細胞において癌抑制因子証明するためにpost germinal centerから形質細胞においてPU.1をknockoutしたconditional knockoutマウスを作製した。これらのマウスでは形質細胞の増殖を認めるマウスを認めた。現在更なる解析を進めている。我々はこれまで、多くの骨髄腫細胞株及び多くの患者骨髄腫細胞においてPU.1の発現が低下していて、PU.1の発現が低下している骨髄腫細胞株U266、KMS12PEにPU.1を発現すると、細胞増殖停止及び細胞死が起こることを報告してきた。我々は更にこの細胞増殖停止及び細胞死のメカニズムを調べるために、PU.1発現前後で発現量が変化する遺伝子の検索を行い、PU.1発現による骨髄腫細胞の細胞死にTRAILが関与していることが示された。また、U266 tetPU.1細胞のPU.1による増殖停止には一部p21が関与していることが示唆された。同様にclassical Hodgkin Lymphoma (cHD)細胞でもPU.1が発現低下していることが知られており、cHD細胞株であるL428, KH-H2細胞で同様にPU.1を発現するとその細胞増殖が停止し細胞死が誘導されることをin vtiro, in vivo療法で確認した。PU.1はcHD患者より単離したprimaryのcHD細胞にも細胞死を誘導することを示し、PU.1を発現誘導することができる脱メチル化剤やHDAC阻害剤などがcHDの治療にPU.1発現を介して有効である可能性を示した(Yuki et al. Blood 2013;121:962-970)。これらのPU.1による細胞増殖停止のメカニズムとしてPU.1によって発現上昇する蛋白を同定する為にPU.1発現後の骨髄腫細胞株U266とホジキン細胞株L-428を用いてを用いてPU.1に結合している転写因子複合体の構成成分である他の転写因子をPU.1の抗体を用いた免疫沈降法と二次元電気泳動を用いて同定中である。一方、PU.1発現低下が多発性骨髄腫の発症に関わるかどうかを調べる為に現在形質細胞でのみPU.1をknockoutしたマウスを作成し現在解析中である。PU.1に結合している転写因子群の同定についてPU.1を発現したホジキン細胞株L-428細胞を大量に培養して蛋白をそこから抽出し抗PU.1抗体にて免疫沈降を行った。免疫沈降してきた蛋白をshotgun sequenceを行ってPU.1に結合している蛋白の候補を100前後見つけてきた。この中にはGemininやMCM7などのepigeneticな遺伝子発現調節やDNA複製に関わる遺伝子群が含まれていた。現在これらの蛋白の中で実際にPU.1と結合しているものの同定を進めているところである。一方、形質細胞でPU.1をknockoutしたマウスの表現系を解析した。50%以上のマウスにM蛋白血症を認めた。形質細胞への分化を促進するためにさらにNP-CGGでマウスを刺激するとM蛋白をもつマウスの割合が70%程度に増加した。これらのマウスのうち18-24ヶ月の高齢のマウスを調べると脾腫を認めるもの、腹腔内の腸間膜に腫瘍を認めるものが11匹中7匹に認められた。これらの組織ではB220+の成熟B細胞が増殖しており、一部は形質細胞の増殖を認めた。従って、これらのマウスは成熟B細胞リンパ腫ないしは一部に骨髄腫様の病態が起こっていることがわかった。以上からPU.1が成熟B細胞及び形質細胞の腫瘍抑制因子である可能性が示唆された。成熟B細胞リンパ腫を認めた脾臓細胞を免疫不全マウスに移植すると著明な肝脾腫を来してマウスは1ヶ月以内に全例死亡したことからこの細胞が腫瘍であることが示された。我々はこれまで、正常の形質細胞においてPU.1が発現維持されていること、これに対して多くの骨髄腫細胞株及び一部の患者骨髄腫細胞においてPU.1の発現が低下していることを報告、更にPU.1の発現が低下している骨髄腫細胞株U266、KMS12PEにconditionalにPU.1を発現すると、細胞増殖停止及び細胞死が起こることを報告した。我々は更にこの細胞増殖停止及び細胞死のメカニズムを調べるために、PU.1発現前後で発現量が変化する遺伝子の検索を行い、PU.1発現による骨髄腫細胞の細胞死にTRAILが関与していることが示された(Ueno et al, Oncogene. 2009; 28:4116-4125)。

また、U266 tetPU.1細胞のPU.1による増殖停止には一部p21が関与していることが示唆された。細胞増殖停止のメカニズムとしてはKMS12PEではPU.1発現上昇にてp21の発現上昇を認めなかったことから別の細胞増殖停止のメカニズムがあると考え、現在PU.1によって発現上昇する蛋白を同定する為にPU.1発現後のU266とKMS12PEを用いてPU.1に結合している転写因子複合体の構成成分である他の転写因子をPU.1の抗体を用いた免疫沈降法と二次元電気泳動を用いて同定中である。一方、PU.1発現低下が多発性骨髄腫の発症に関わるかどうかを調べる為に現在形質細胞でのみPU.1をknockoutしたマウスを作成し現在解析中である。我々は他のB細胞性の腫瘍であるHodgkin LymphomaにおいてもPU.1が発現低下していること、その細胞株であるL428やKM-H2にPU.1をtet-offの系を用いてconditionalに発現させるとその細胞増殖が完全に停止することを明らかにした。これらの細胞ではPU.1の発現によりG1/G0 arrestを起こしたり、apoptosisを起こしていることが新たに判明した。さらにこれらの細胞株を免疫不全マウスの皮下に移植するとテトラサイクリンを飲水させた場合は腫瘍が増大して腫瘍死を引き起こすのに対して、テトラサイクリンを含まない通常の水を飲ませた場合には腫瘍の増殖が停止し縮小して長期に生存することを確認した。以上よりHodgkin Lymphoma細胞においてもPU.1がTumor Suppressorとしての機能を持つことが証明された(Yuki et al. Blood 2013;121:962-970)。骨髄腫細胞株U266とホジキン細胞株L-428を用いてPU.1に結合している転写因子群を同定するための免疫沈降は順調に行われている。実際にPU.1に結合している蛋白の免疫沈降を行い、そのshotgun sequenceを予定している。全体としては順調にここまでは来ていると考える。形質細胞でPU.1をknockoutしたマウスはすでに作製済みであり、その意味で極めて研究は順調に進んでいる。meNP-CGGとフロイトアジュバントで免疫刺激してB細胞の形質細胞への分化を誘導してやると、その半数にM蛋白血症を認めている。現在はさらにその表現型を調べており、実験の進捗は順調といえる。PU.1に結合している転写因子群を同定するための免疫沈降は順調に行われている。実際にPU.1に形質細胞内で結合している蛋白を蛋白二次元電気泳動を行ったり、質量分析装置にかけたりして単離していくのは大掛かりな仕事であり、全体としては順調にここまでは来ていると考える。現在はその表現型としてその生存曲線を作成したり、その表現系をみるために病理組織を作製してその表現系を確認しているところであり、実験の進捗は順調といえる。
ハイブリッド液晶化合物の合成とナノチューブ作成への応用

酸と塩基からなる超分子液晶を作成し、重合によりナノチューブ構造を作成することが本研究の目的である。昨年度、酸としてトリアルコキシ安息香酸、塩基としてトリ(2-アミノエチル)アミンを用い、3:1の円盤状イオン性超分子化合物を合成した。アルキル基として、炭素数1から16の直鎖状のものを導入し、その熱挙動を偏光顕微鏡にて調査したところ、炭素数5以上の超分子は、すべて柱状液晶相を示した。本年度は、すべての液晶化合物について、示差走査熱量計(DSC)により、転移熱の測定を行い、さらに、詳細なX線回折測定により、超構造の解析を行った。熱分析からは、奇数のアルキル鎖を有する超分子が、偶数のアルキル鎖を有する超分子よりも、液晶から等方液体に変化する温度(清澄点)が高くなることが判明した。3:1の円盤状イオン性超分子において、アルキル鎖末端の方向がその液晶相の安定性に関係しているものと考えられる。最も液晶温度幅が大きかったものは、アルキル鎖がC12H25のもので、コア分子であるトリ(2-アミノエチル)アミンと周囲のトリアルコキシ安息香酸のバランスが良いものと思われる。粉末X線回折においては、六方柱状相に基づいたd100、d110、d200が観測された。アルキル鎖の炭素数5-8では密度が一定であるが、炭素数9以上では密度が減少することが判明した。分子モデルより、炭素数9以上では周囲のアルキル鎖同士がアルコキシ安息香酸の間でぶつかるため、密度が低下するものと考えられる。このように、これらの超構造について、詳細な情報が得られた。今後は、この超分子液晶状態を高分子化することを試み、ナノチューブ作成を達成したい。ルイス酸とルイス塩基からなる液晶状態の超分子を作成し、光重合でナノチューブ構造を作成することが本研究の目的である。そこで、当初の計画通り、9,9-ジプロペノイルオキシヘプタデカンを合成し、トリメトキシボランをルイス酸として、液晶相の発現を目指したが、カチオン重合によるポリマー化が、混合直後に起こり、液晶状態を実現できないことが判明した。そこで、方針を変え、酸としてトリアルコキシ安息香酸、塩基としてトリ(2-アミノエチル)アミンを用い、3:1の円盤状イオン性超分子化合物を合成した。アルキル基として、炭素数1から16の直鎖状のものを導入し、その熱挙動を偏光顕微鏡にて調査したところ、炭素数4以上の超分子は、すべて柱状液晶相を示した。この超分子の組成比を正確に求めるため、混合比を2.5%毎に調製して液晶性を調査したところ、75.0:25.0のときに、もっとも高い液晶-液体遷移温度を示した。このことは、正確に3:1錯体が形成されていることを示している。また、X線回折測定により、液晶状態の超構造を求めたところ、柱状集合体(カラム)が互いに入り込んだ状態にあり、分子モデルから予測したカラム径よりも、小さな値が得られた。単結晶X線回折を試みたが、結晶が薄いため、結晶相の充填構造を特定するまでにはいたっていない。この液晶化合物は、冷却時に結晶化せず、液晶の超分子構造を有したままガラス状態になることが観察された。これは、分子間に強いイオン結合が働いているため、超構造が崩れにくいことが原因と考えられる。
ライフスタイルと健康度との関連性に関する予防医学的研究

1.某事業所作業者を対象として(1)喫煙、飲酒、ストレス、運動など8つの健康維持要因、(2)性格やQOLを含む精神的健康状態、および(3)身体的健康状況を包括的に把握しうる質問用紙により、これらの項目の尺度化を行った。またこれら4つの項目間の相互関連の検討、質問用紙の改良を行った。2.人体内で生じた染色体変異の指標として、姉妹染色分体交換(SCE)法及び染色体異常試験を用いて、上述した各項目との相関を検討し、ライフスタイルの不良な群ほど染色体変異量が多いという結果が得られた。特に飲酒行動に関しては、東洋人特有のアルデヒド脱水素酸素(ALDH2)多型をPCR法にて同定した結果、酸素活性が弱いにも関わらず習慣的に飲酒している群では、基底SCE及びハイドロキノン誘発SCE頻度が、他の群にくらべて高いという注目すべき結果が得られた。また全体的にはALDH2多型によって飲酒時の症状、飲酒行動が強く影響を受けていることが示された。3.人体内の免疫学的防護機能の指標として^<51>Crでラベルしたリンパ系腫瘍細胞を標的細胞としてNK活性を測定した。良い健康維持要因を多く有する群は少ない群に比して明らかにNK活性が高いという結果が得られた。また特定のリンパ球サブセットと上記諸項目との間に有意な関連が認められた。4.アレルギーの指標の1つとして血清総IgE値を測定し、喫煙等のライフスタイルとの有意な相関が認められた。1、(1)8つの健康維持要因(喫煙、飲酒、睡眠時間、朝食、間食、労働時間、身体運動、及びストレス量)の遵守、(2)発がん等の成人病発症に悪影響を与える陰性食品群(肉、てんぷら等)並びに、これら発症に予防的に働く食品群(緑黄野菜、果物等)の摂取状況、及び(3)性格(TypeA及びエゴグラムによる性格分けを含む)、を含む精神的健康状態、及び(4)身体的健康状況(不定愁訴)を包括的に把握できる質問用紙を設定し、これらを尺度化する手法を確立した。2、上記の総合的な質問用紙を某保健所における成人検診と某事業所における定期検診に適用し、それぞれ数百人の集団にて予備調査を行い、4つの質問群間の相関関係等の検討を通じ、質問用紙の検出力を検討した。3、人体内で生じた遺伝子変異の測定を、リンパ球培養により染色体DNAに生じた変異の鋭敏な指標として近年注目されている姉妹染色分体交換(SCE)法を用いて行った。4、人体内の免疫学的防護機能の測定は、^<51>Crでラベルしたリンパ系腫瘍細胞(K562)を標的細胞として各個人から採血したリンパ球のNatural Killer活性を測定して求めた。5、血清アレルギ-学的測定を各個人より採取した血清を用いて総IgE値及び、ダニ、花粉などの不特定アレルゲンに対する特異抗体を測定して行った。今年度は、生活環境様態及び総合的健康度が問題とする慢性成人疾患発症に及ぼす影響を集団レベルで評価するための新しい予防医学上の手法を確立したが、これらの疾患に対する予防の具体的方法論並びに施策の確定に必要な基礎資料として、次年度以降の研究遂行に適用する。1.某事業所の事務作業者を対象として(1)喫煙、飲酒、ストレス、運動など8つの健康維持要因、(2)成人病発症にリスクを与える陰性食品と予防的に働く陽性食品群の摂取状況、(3)性格を含む精神的健康状態、および(4)身体的健康状況を包括的に把握できる質問用紙により、これらの項目の尺度化を行った。2.人体内で生じた染色体変異の指標として、姉妹染色分体交換(SCE)法を用いて、上に列記した各項目との相関の検討を行った。特に飲酒行動との関連については、東洋人にみられる遺伝的要因(アルデヒド脱水素酵素;ALDH2)に着目し解析を行った。

酵素活性が弱いにも関わらず習慣的に飲酒している群では、baselineおよびhydroquinone誘発性のSCE頻度が他の群にくらべて高いという注目すべき結果が得られた。また遺伝的要因を詳細に同定するために、PCR法を用いた遺伝型レベルでのスクリ-ニングをアルコ-ル代謝酵素に適用し、飲酒行動をはじめとする健康維持要因および身体的健康状況との関連を明らかにしつつある。3.人体内の免疫学的防護機能の指標として^<51>Crでラベルしたリンパ系腫瘍細胞を標的細胞としてNatural Killer(NK)活性を測定し、ライフスタイルおよび性格との関連を検討した。良いライフスタイルを多く有する群は少ない群にくらべて明らかにNK活性が高いという結果が得られた。この関連は喫煙等の単一項目の寄与にとどまらず多項目の相加的ないし相乗的効果と考えられた。また特定のリンパ球サブセットと上記諸項目との間に有意な関連性を認めた。
次世代型の分子・神経ネットワーク基盤解析によるうつ病の病態解明

我が国におけるうつ病の発症機序に関する基礎研究は欧米諸国に比べて圧倒的に不足している。本研究では、「側坐核・海馬・内側前頭前野皮質における神経回路の変容に伴う遺伝子発現異常がうつ病の発症機序となる」との仮説をたて、この妥当性を分子・神経回路レベルで検討した。その結果、これら各脳領域においてストレス対処行動に関わる分子を同定し、その分子を標的とした化合物の抗うつ作用を見出した。また、特定の脳領域の神経活動操作により影響をうける脳部位を同定し、この神経ネットワークがうつ様行動の発現に重要であることを見出した。本研究により、特定の脳部位におけるうつ病態の分子神経基盤の一端が明らかとなった。本研究の目的は、うつ病態の分子・神経基盤をこれまでにない全く新しい切り口で明らかにすることである。申請者らの先行研究から、「側坐核・海馬・内側前頭前野皮質における神経回路の変容に伴うエピジェネティックな遺伝子発現異常がうつ病の発症機序となる」との仮説をたて、この妥当性を分子・神経回路レベルの双方向から検討する。本研究により、特定の脳部位におけるうつ病態の分子機構の解明のみならず、分子レベルと神経回路レベルでの解析を融合させることで、うつ病研究の新展開が期待できる。平成27年度に得られた成果は以下の通りである。1.CaMKIIbetaのノックダウンが可能なshRNAを発現するアデノ随伴ウイルス(AAV)およびCaMKIIbetaを過剰発現させるAAVを海馬特異的に投与したマウスを用いて、うつ様行動(スクロース嗜好性試験、社交性試験)と不安行動(高架式十字迷路、明暗箱試験)を評価した。その結果、CaMKIIbetaの機能低下によりうつ様行動は増加し、CaMKIIbetaの機能亢進によってうつ様行動は減少した。2. HDAC4をノックダウンさせることが可能なshRNAを発現するAAVおよびHDAC4を過剰発現するAAVを内側前頭前野皮質特異的に投与したマウスを用いて、上記同様、うつ様行動と不安行動を評価した。その結果、HDAC4の機能亢進によりうつ様行動は増加し、HDAC4の機能低下によってうつ様行動は減少した。CaMKIIの発現をノックダウンすることが可能なアデノ随伴ウイルスの作製に成功し、当初の計画通り、マウス個体レベルでCaMKIIとうつ様行動との関連を解析できた。また、HDAC4の発現をノックダウンあるいは過剰発現することが可能なアデノ随伴ウイルスの作製にも成功し、マウス個体レベルでHDAC4とうつ様行動との関連を検討することができた。我々の先行研究結果から、「側坐核・海馬・内側前頭前野皮質における神経回路の変容に伴うエピジェネティックな遺伝子発現異常がうつ病の発症機序となる」との仮説をたて、その妥当性を分子・神経回路レベルで検証する。平成28年度に得られた成果は以下の通りである。1.前年度までに、(1)慢性ストレス負荷マウス海馬におけるCaMKIIbetaの発現量低下、(2)海馬特異的にCaMKIIbeta発現をノックダウン可能なアデノ随伴ウイルス(AAV)およびCaMKIIbetaを過剰発現させるAAVを投与したマウスにおいて、それぞれストレス脆弱性、ストレス耐性が認められたことを発見した。本年度は、ストレスによるCaMKIIbeta発現低下の原因をエピジェネティクスの観点から検討した。その結果、ストレス負荷は海馬におけるcamk2b遺伝子上のDNAメチル化(5-hydroxymethylation)を低下させること、ならびにその原因としてDNA脱メチル化酵素TETの発現・機能異常によるもであることを突き止めた。2.前年度までに、内側前頭前野皮質特異的にHDAC4をノックダウンしたマウスはうつ様行動の減少を、非リン酸化型HDAC4の過剰発現はストレス脆弱性を高めることを見出した。本年度はHDAC4の標的遺伝子の同定を試みた。非リン酸化型HDAC4過剰発現マウスを用いてうつ病と関連する遺伝子群の発現をリアルタイムPCR法により検討したところ、GDNF遺伝子の有意な発現低下を認め、また、クロマチン免疫沈降法によりHDAC4はGdnf遺伝子上にリクルートされていることを確認した。3.神経ネットワーク解析として、海馬-側坐核パスウェイをM3q-DREADDで活性化したマウスはストレス耐性を獲得することを見出した。分子基盤解析と神経基盤解析の両アプローチにおいて、当初計画した実験を遂行することができた。また、camk2b発現メカニズムをエピジェネティクスの点から明らかにでき、HDAC4の標的遺伝子同定に成功し、さらにストレスレジリエンスに関わる神経ネットワークを同定することができた。これらの成果は当該年度の目標であり、研究は予定通り順調に進展していると言える。前年度までに得られた成果から、「側坐核・海馬・内側前頭前野皮質における神経回路の変容に伴うエピジェネティックな遺伝子発現異常がうつ病の発症機序となる」との仮説をたて、この妥当性を分子・神経回路レベルの双方向から検討する。平成29年度に得られた成果は以下の通りである。1.内側前頭前野皮質ー側坐核ネットワーク変容に伴ううつ様行動の評価平成27年度に作製した神経細胞を活性化させるhM3Dqあるいは抑制させるKORDを内側前頭前野に過剰発現させたマウスを作製した。

これらマウスに人工受容体を刺激する薬剤を投与し、内側前頭前野で薬剤誘導的に神経活動を活性化・あるいは不活性化させた。これらマウスのストレス対処行動を評価した結果、内側前頭前野皮質ー側坐核ネットワークを活性化したマウスはストレスレジリエンスを獲得していた。2.うつ病における神経回路ネットワーク変容とエピジェネティクス異常内側前頭前野皮質における神経活動の変容に伴い、それらの投射先である側坐核において、エピジェネティックな変化が認められるかについて検討を行った。その結果、ストレス負荷後のマウス側坐核におけるヒストンアセチル化レベルやヒストンメチル化レベルの変化を見出した。我が国におけるうつ病の発症機序に関する基礎研究は欧米諸国に比べて圧倒的に不足している。本研究では、「側坐核・海馬・内側前頭前野皮質における神経回路の変容に伴う遺伝子発現異常がうつ病の発症機序となる」との仮説をたて、この妥当性を分子・神経回路レベルで検討した。その結果、これら各脳領域においてストレス対処行動に関わる分子を同定し、その分子を標的とした化合物の抗うつ作用を見出した。また、特定の脳領域の神経活動操作により影響をうける脳部位を同定し、この神経ネットワークがうつ様行動の発現に重要であることを見出した。本研究により、特定の脳部位におけるうつ病態の分子神経基盤の一端が明らかとなった。平成28年度は以下の実験を計画している。課題1. CaMKIIbetaと相互作用する新規分子の同定とうつ様行動に対する役割を検討する。恒常的活性化型CaMKIIbetaを過剰発現させたマウスからタンパク質を調整し、リン酸化タンパク質の発現量を網羅的に定量可能な抗体アレイを用いて、新規相互作用分子の同定を試みる。その後、候補タンパク質をリストアップし、うつモデルマウスにおける発現量をウエスタンブロット法により解析する。さらに、CaMKIIbetaと候補タンパク質との相互作用を免疫沈降法により検討する。課題2. HDAC4の新規標的遺伝子を探索することで、新たなうつ病候補遺伝子の同定を行う。うつ病モデルマウスの内側前頭前野皮質からクロマチン分画を抽出し、HDAC4抗体を用いたクロマチン免疫沈降法により、HDAC4結合ゲノムを回収する。得られたゲノム情報を解読することで、うつ病態におけるHDAC4標的遺伝子を同定する。課題3.海馬ー側坐核ネットワーク変容に伴ううつ様行動の評価。神経細胞を活性化させるhM3Dqあるいは抑制させるhM4Diを海馬に過剰発現させたマウスを作製する。これらマウスに外来タンパク質を刺激する薬剤(CNO)を投与し、海馬で薬剤誘導的に神経活動を活性化あるいは不活性化させる。その後、マウスのうつ様行動を評価する。1.内側前頭前野皮質ー側坐核ネットワーク変容に伴ううつ様行動の評価平成27年度に作製した神経細胞を活性化させるhM3Dqあるいは抑制させるKORDを内側前頭前野に過剰発現させたマウスを作製する。
乱流パフの個性とその生存率における出生の影響（国際共同研究強化）

基課題で取り組んだ直円管の乱流パフ生成に関する問題を拡張し,シンセティックジェットアクチュエータ(SJA)により生成されるヘアピン渦列が乱流パフ生成に与える影響を調査した.その結果として,ヘアピン渦列の生成はパフの生成を促進させるが,一方で渦の生成数が多くなるとパフの成長過程で後続の渦列が影響を及ぼし,再層流化をもたらすことが分かった.その他,急拡大管内流れの局所乱流塊の生成では,SJAによる振動攪乱により異なる遷移の形態が現れることが示された.内定年度:2015管内流れの亜臨界不安定問題を中心に,乱流遷移の本質に迫る実験研究の国際的な展開である.平成28年度は,イギリス・マンチェスター大学のTom Mullin教授(現オックスフォード大学)から譲り受けた管内流装置をくみ上げるとともに,これまでに制作した別の装置をもしいて(1)注入した攪乱の異なる発展過程に関する実験,(2)微細気泡が局所乱流塊の生成とその安定性に及ぼす効果の実験および数値シミュレーションによる検証,および(3)シンセティックジェットアクチュエータ(SJA)によりヘアピン渦列を管内流れに形成させた場合の遷移過程の可視化計測を行った.その結果として,(1)ではレーザードップラ流速計を用いた中心速度変動計測から,速度欠損と速度変動強の空間変化を算出し,異なる遷移の過程を数値的に表すことに成功した.(2)について,一様に分散させた微細気泡が局所乱流塊を通過する際に構造化する様子を気泡の運動方程式を用いた数値計算により評価した.(3)に関連して,SJAの装置をフランス・Le Havre大学で行っている度急拡大管流れの亜臨界遷移実験に導入し,インターンシップで本学から派遣した学生により遷移の制御実験を行った.それらの結果は同大学のPeixinho博士により欧州乱流会議(ETC2017)で発表される予定である.一方で,申請者はドイツのヘルムホルツセンター(HZDR)に滞在し,液体金属を用いた基礎実験を行った.液体金属層中を伝播する局在構造に関する解析を共同で行い,論文投稿にこぎ着けた.また,予定していなかったテーマの実施として,交流磁場が誘起する流れについて実験研究を行い,大気の2次元乱流場などで見られる逆乱流カスケード状態をこの系においても見いだすとともに,液体金属層中に形成される大規模乱流構造の振る舞いを計測した.これらの成果についてもETC2017で発表する予定である.(1)予定していた装置の制作を実行し,次年度への実験実施につなげることができた.(2)SJAを用いた実験を実施するとともに,フランス・Le Havre大学の異なる体系での実験にも導入することで比較検討可能な実験プランとなった.また,平成29年度に同大学に滞在して共同実験を行う下準備が完了した.(3)希薄分散相が局所乱流塊の形成に与える影響について,仮説を実証する結果が得られた.(4)液体金属を用いた実験の成果を論文にまとめることができた.(5)事前に予定していた研究ではないが,交流磁場を用いて液体金属層中に誘起される乱流の実験研究を行い,興味深い発見があった.管内流れの亜臨界不安定問題を中心に,乱流遷移の本質に迫る実験研究の国際的な展開である.平成28年度は,信頼に足る実験プラットフォームとして新たに高精細の円管内流実験装置を構築した.またドイツ・ヘルムホルツセンター(HZDR)に滞在し,液体金属を用いた基礎研究を行った.平成29年度はフランス・Le Havre大学に3ヶ月程度滞在し,(1)前年度インターンシップ生として派遣した大学院生の実験結果を基に,急拡大管流れの亜臨界遷移問題に関する研究を進めた.現地の博士研究員と共同で追加実験を行い,過去の実験で多く用いられている噴流型の攪乱に加え,吸い込み型の攪乱,ならびに申請者が導入したシンセティックジェットアクチュエータ(SJA)による攪乱に対する遷移過程を調査し,攪乱強度に対するレジーム図を作成した.また実験を通して,噴流型の攪乱では攪乱の成長と流路の急拡大に伴い形成される再循環領域の変形が干渉し,再循環領域を流体が循環する程度の長い時間スケールで遷移が進行することを発見した.また,SJAにより誘起される遷移は非常に効果的であり,より小さな攪乱で遷移がもたらさせることを見いだした.それらの結果は論文にまとめられ,現在J. Fluid Mech.誌のエディタによる最終査読を受けているところである.(2)平成28年度のHZDR滞在時に進めた液体金属を用いた基礎実験に関して,共同研究者とともに成果を論文にまとめ,英文誌に掲載された.また,温度差を与えられた液体金属層の乱流遷移に関する研究について帰国後に解析をすすめ,現在論文をまとめている.(3)同期間に行った,交流磁場により誘起される乱流の問題について,いくつかの学会で解析結果を報告し,討論内容を元に論文を執筆している.主な議論は非常に遅い(10mm/s程度)の流れに形成される乱流カスケードに関するものである.基課題で取り組んだ直円管の乱流パフ生成に関する問題を拡張し,シンセティックジェットアクチュエータ(SJA)により生成されるヘアピン渦列が乱流パフ生成に与える影響を調査した.その結果として,ヘアピン渦列の生成はパフの生成を促進させるが,一方で渦の生成数が多くなるとパフの成長過程で後続の渦列が影響を及ぼし,再層流化をもたらすことが分かった.その他,急拡大管内流れの局所

乱流塊の生成では,SJAによる振動攪乱により異なる遷移の形態が現れることが示された.平成29年度は,管内流れの亜臨界遷移について,特に(1)異なる遷移課程について,および(2)微細分散気泡が遷移課程に与える影響について,それぞれ得られた成果を論文にまとめ,英文誌に投稿する予定である.同時に,本学とLe Havre大学(平成29年度4月末より滞在予定)においてSJAを用いた実験研究を本格的に実施し,亜臨界遷移における最適攪乱についての仮説を実証する.また,HZDRに再度短期滞在し,今後の国際共同研究のプランニングと交流磁場により誘起される乱流,および液体金属層中の熱対流に関する成果のまとめについて討論する.流体力学