hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
先天的恐怖に伴う体温低下を制御するメカニズムの解明

本年度は、自ら開発した先天および後天的な恐怖を同程度に強力に誘発することのできる匂い刺激を用いて、2つの恐怖が誘導する生理応答の検討を行った。その結果、後天的恐怖臭をかがせたマウスでは、従来から危機的状況に対して発動すると考えられてきた闘争・逃走反応様の生理応答(体深部温度の上昇など)が誘発された。一方、先天的恐怖臭を嗅がせたマウスでは、体表面温度と体深部温度が3°Cも低下し、心拍数が半減するなど、後天的恐怖とは相反する特徴的な生理応答が誘発された。次に、先天的恐怖臭による体温低下に関与するメカニズムの検討を行った。先天的恐怖臭をかがせたマウスの皮膚の血流量は平常時に比べ著しく低下しており、血管拡張による熱放散は生じないことが推察された。一方、褐色脂肪組織における代謝性熱産生機能を解析したところ、先天的恐怖臭によりこの機能が抑制されていた。さらに、先天的恐怖臭により呼吸数、血中酸素飽和度、および酸素消費量の低下が誘導され、全身に及ぶ代謝機能の低下が確認された。ヘビは獲物の体温によってその存在を認識する。また、肉食動物は捕食の際に獲物の体を締め付けたり、噛み付いたりして窒息死させる。先天的恐怖が誘導する体温や代謝機能の低下は、これらの天敵に対する防衛反応として働く可能性が考えられた。そこで、実際に窒息を招くような低酸素環境下で先天的恐怖臭の効果を検討したところ、全てのコントロールマウスが短時間で死亡したが、先天的恐怖臭に暴露したマウスは大部分が生き残った。天敵による強い締め付けは、後に虚血再灌流障害を引き起こす危険をもつ。そこで、マウスの皮膚に虚血再灌流障害を誘導する操作を行い先天的恐怖臭の効果を検討した。操作後コントロールマウスの皮膚には明らかな損傷が確認されたが、先天的恐怖臭に暴露したマウスでは確認されなかった。強い先天的恐怖により著しい体温や心拍数、代謝機能の低下が誘導されることを明らかにした。本研究において得られたこれらの知見は、自ら開発した強力な先天的恐怖臭を用いることで初めて解析が可能になった。従来、フリージング行動がマウスの恐怖の強さを計測する指標として用いられてきた。恐怖条件付けパラダイムを用いることにより後天的恐怖に対するフリージング行動は強く誘導できるが、これに匹敵するほど強いフリージング行動を誘導できる先天的恐怖刺激は存在していなかった。これに対して、我々が開発した先天的恐怖臭は後天的恐怖に匹敵する強いフリージング行動を誘導する。すなわち、この匂い刺激を用いることにより、後天的恐怖と先天的恐怖は同程度に強い同一の恐怖行動を誘導するにも関わらず、これらの恐怖により誘発される生理指標は全く異なるものであることを明らかにした。この結果を発展させることで、今後、恐怖の種類を明確に分離し、かつヒトの恐怖症などの治療に有効となる分子マーカーを開発できる可能性がある。恐怖症の患者が恐怖の対象と対峙し失神しているときには心拍数が平常時の約半分に減少するという報告がある。また、ヒトは特に強い恐怖を感じた時に「背筋が凍る」と表現する。すなわち、本研究は先天的恐怖に伴う生理応答がヒトとマウスで共通する部分があることを示し、かつ、その実態やメカニズムは不明であったこれらの知見を今後大きく進展させる可能性を示している。さらに本研究では、先天的恐怖が誘発する生理応答はマウスが天敵から身を守るための防衛反応としての意味を持つだけでなく、ヒトの心筋梗塞や脳卒中、クラッシュシンドロームによる虚血再灌流障害の治療に応用できる可能性も示している。嗅覚入力による先天的恐怖が誘発する生理応答を制御する脳のメカニズムを解明する。先天的恐怖臭により誘導される低体温や低代謝の制御に関わる脳の領域および分子標的を同定することを目指す。さらに、心筋梗塞や脳卒中モデルマウスを用いて、虚血再灌流障害の治癒に対して同定した分子がもつ役割も解析する。

天敵による強い締め付けは、後に虚血再灌流障害を引き起こす危険をもつ。そこで、マウスの皮膚に虚血再灌流障害を誘導する操作を行い先天的恐怖臭の効果を検討した。操作後コントロールマウスの皮膚には明らかな損傷が確認されたが、先天的恐怖臭に暴露したマウスでは確認されなかった。強い先天的恐怖により著しい体温や心拍数、代謝機能の低下が誘導されることを明らかにした。本研究において得られたこれらの知見は、自ら開発した強力な先天的恐怖臭を用いることで初めて解析が可能になった。従来、フリージング行動がマウスの恐怖の強さを計測する指標として用いられてきた。恐怖条件付けパラダイムを用いることにより後天的恐怖に対するフリージング行動は強く誘導できるが、これに匹敵するほど強いフリージング行動を誘導できる先天的恐怖刺激は存在していなかった。これに対して、我々が開発した先天的恐怖臭は後天的恐怖に匹敵する強いフリージング行動を誘導する。すなわち、この匂い刺激を用いることにより、後天的恐怖と先天的恐怖は同程度に強い同一の恐怖行動を誘導するにも関わらず、これらの恐怖により誘発される生理指標は全く異なるものであることを明らかにした。この結果を発展させることで、今後、恐怖の種類を明確に分離し、かつヒトの恐怖症などの治療に有効となる分子マーカーを開発できる可能性がある。恐怖症の患者が恐怖の対象と対峙し失神しているときには心拍数が平常時の約半分に減少するという報告がある。また、ヒトは特に強い恐怖を感じた時に「背筋が凍る」と表現する。すなわち、本研究は先天的恐怖に伴う生理応答がヒトとマウスで共通する部分があることを示し、かつ、その実態やメカニズムは不明であったこれらの知見を今後大きく進展させる可能性を示している。さらに本研究では、先天的恐怖が誘発する生理応答はマウスが天敵から身を守るための防衛反応としての意味を持つだけでなく、ヒトの心筋梗塞や脳卒中、クラッシュシンドロームによる虚血再灌流障害の治療に応用できる可能性も示している。嗅覚入力による先天的恐怖が誘発する生理応答を制御する脳のメカニズムを解明する。先天的恐怖臭により誘導される低体温や低代謝の制御に関わる脳の領域および分子標的を同定することを目指す。さらに、心筋梗塞や脳卒中モデルマウスを用いて、虚血再灌流障害の治癒に対して同定した分子がもつ役割も解析する。
急性脳炎の遺伝子診断に関する研究

平成8年度から平成10年度の3年間、急性脳炎の遺伝子診断に関する研究を行い以下の研究成果を得た。1.単純ヘルペス脳炎については髄液を用いたPCR法による早期診断が最も優れた診断法であることを明らかにし、現在本法が全国的に普及しつつある。また、このPCR法で確定診断した小児のヘルペス脳炎の臨床像を世界で初めて明らかにした。本症で、しばしば見られる再発が抗ウイルス剤の使用方法と関連することもわかった。2.慢性活動性EBウイルス感染症の中でEBウイルスがNK細胞に感染し、高サイト力イン血症を示す例において高頻度に大脳基底核の石灰化が見られることが判明した。これは、従来原因が不明であった同部位の石灰化の原因を生物学的に初めて示したものである。3. 1997年から1999年にかけ小児において重篤なインフルエンザ脳炎・脳症が高頻度に認められた。この全国調査を行い本症の臨床像を明らかにした。また、神経障害発症の機序として高サイトカイン血症、特にIL-6が病態に強く関連していることを明らかにした。急性脳炎の遺伝子診断ついて平成8年度については以下の研究結果を得た。(1)愛知県において平成8年1月12月における15才以下の急性脳炎・脳症の発症数・病因などについてアンケートによる実態調査を実施した。詳細は現在解析中である。(2)単純ヘルペス脳炎診断には、急性期髄液を用いたPCR法により、HSVDNAを検出することが有用であるが、精度の統一化に問題があった。そこで米国アラバマ大学小児科と共同研究を行ない、相互の検体をブラインドで測定し、その信頼性の確認を行なった。一致率は96%ときわめて良好であった。(3)近年、冬期のインフルエンザ流行中に重篤な脳炎・脳症をもたす症例が多い。そこでインフルエンザウイルス検出用のRT-PCR法を確立し、髄液・血清・咽頭ぬぐい液などの検体中のウイルスゲノムを測定した。結果は、まだ最初の段階ではあるが、血清中のウイルスRNAが陽性で病因診断に有用となる可能性を示した。以上が平成8年度得られた主な成果である。平成9年度急性脳炎の遺伝子診断についての研究成果は以下のとおりである1.単純ヘルペス脳炎PCR法による遺伝子診断は全国的に普及しつつある。そのPCR法で確定診断した小児のヘルペス脳炎の臨床像を明らかにした。(論文発表)2.EBウイルスによる中枢神経病変EBウイルスの慢性、持続性感染症(慢性活動性EBV感染症)の中でNK細胞にウイルスが感染し、hyper IgEや蚊アレルギーを伴う症例では、脳内石灰化が高頻度に起こることを示した。(論文発表)3.インフルエンザ脳炎・脳症1997-98年のシ-ズンにおいて重症のインフルエンザ脳症が多発し、死亡例も多く出た。この疫学調査を行った。また、PCR法を確立し、(1)重症例ではウイルス血症が存在すること(2)髄液中のウイルスゲノムの検出頻度が高くなく、脳内でのウイルスの増殖は少ないことを示した。(論文準備中)平成10年度急性脳炎の遺伝子診断についての研究成果は以下のとおりである。1.単純ヘルペス脳炎PCR法による遺伝子診断は全国的に普及しつつある。(論文発表)また、小児の単純ヘルペス脳炎でしばしば(25%)みられる再発の要因について、発症早期の治療(薬用量など)が大きく関与していることを明らかにした。(論文準備中)2.インフルエンザ脳炎・脳症1997-98年のおよび1998-99年のシーズンにおいて重症のインフルエンザ脳症が多発し、死亡例も多くでた。(3)血清および髄液中の各種サイトカイン濃度を測定し、とくにIL-6が病態に強く関与していることを明らかにした。(論文印刷中)
物体表面圧カイメージング技術の確立

流体中に置かれた物体表面圧力分布測定技術の確立を目指して,感圧塗料(PSP)に関する多角的な研究を進めた.具体的には,(a)高速応答型PSPの高精度化を目指した陽極酸化アルミニウム皮膜PSP(AA-PSP)の改良,また,(b)AA-PSPに代わる新たなPSPの開発を行った.AA-PSPは,多孔質酸化アルミニウム(アルマイト)が有する10ナノメートルオーダーのメゾポーラス構造により,高いガス透過性を有している.しかし,親水性を有するため,発光特性に対する湿度依存性が大きいという問題があった.本研究では,AA-PSP表面に疎水化処理を施すことで,AA-PSPの温度依存性を約1/4に低減することに成功した.実証試験として,遷音速風洞を用いたデルタ翼面上の衝撃波振動現象を捉え,1kHzの変動を1kPaの精度でとらえることに成功した.(b)新しいPSPの開発陽極酸化アルミニウムに代わるPSP用多孔質材料の開発を進めた.まず,液体にも利用可能な感圧フィルムセンサの開発を進めた.具体的には,フィルムの弾性変形と圧力・せん断力との関連付け,適切なポリマ合成法,光学的計測法の検討を行った.有限要素法解析により,厚みの変化,表面の変位を計測することで,圧力,せん断力が算出可能であることを示した.計測システムを構築し,衝突噴流による応力分布の計測を行った結果,厚み変化を計測するために用いる蛍光パウダーの不均一分布が計測誤差を増すことが分かった.つぎに,任意物体表面への塗布を可能とする酸化アルミニウム皮膜作成法を検討した.ゾルゲル法の一種であるYoldas法をベースにした方法により,圧力感度を有するゾルゲル皮膜の形成に成功した.さらに,適切なテンプレート材料(ポリエチレングリコール)を添加することにより,AA-PSPに匹敵する多孔質構造が作れることを示した.流体中に置かれた物体表面圧力分布測定技術の確立を目指して,感圧塗料(PSP)に関する多角的な研究を進めた.具体的には,(a)高速応答型PSPの高精度化を目指した陽極酸化アルミニウム皮膜PSP(AA-PSP)の改良,また,(b)AA-PSPに代わる新たなPSPの開発を行った.AA-PSPは,多孔質酸化アルミニウム(アルマイト)が有する10ナノメートルオーダーのメゾポーラス構造により,高いガス透過性を有している.しかし,親水性を有するため,発光特性に対する湿度依存性が大きいという問題があった.本研究では,AA-PSP表面に疎水化処理を施すことで,AA-PSPの温度依存性を約1/4に低減することに成功した.実証試験として,遷音速風洞を用いたデルタ翼面上の衝撃波振動現象を捉え,1kHzの変動を1kPaの精度でとらえることに成功した.(b)新しいPSPの開発陽極酸化アルミニウムに代わるPSP用多孔質材料の開発を進めた.まず,液体にも利用可能な感圧フィルムセンサの開発を進めた.具体的には,フィルムの弾性変形と圧力・せん断力との関連付け,適切なポリマ合成法,光学的計測法の検討を行った.有限要素法解析により,厚みの変化,表面の変位を計測することで,圧力,せん断力が算出可能であることを示した.計測システムを構築し,衝突噴流による応力分布の計測を行った結果,厚み変化を計測するために用いる蛍光パウダーの不均一分布が計測誤差を増すことが分かった.つぎに,任意物体表面への塗布を可能とする酸化アルミニウム皮膜作成法を検討した.ゾルゲル法の一種であるYoldas法をベースにした方法により,圧力感度を有するゾルゲル皮膜の形成に成功した.さらに,適切なテンプレート材料(ポリエチレングリコール)を添加することにより,AA-PSPに匹敵する多孔質構造が作れることを示した.(2)任意物体表面への塗布を可能とする酸化アルミニウム皮膜作成法を検討した.Yoldas(1975)が開発したゾルゲル法をベースにいくつかの製法を試みた結果,圧力感度を有するゾルゲル皮膜の形成に成功した.(3)ゼラチンフィルムの弾性変形量をもとに,表面に働く圧力,せん断力を算出する手法を検討した.有限要素法解析により,厚みの変化,表面の変位を計測することで,圧力,せん断力が算出可能であることを示した.計測システムを構築し,衝突噴流による応力分布の計測を行った結果,厚み変化を計測するために用いる蛍光パウダーの不均一分布が計測誤差を増すことが分かった.感圧塗料(PSP)を用いて,気体中に置かれた物体表面非定常圧力分布計測技術の開発を進めた.具体的には,高速応答型PSPの高精度化を目指して,陽極酸化アルミニウム皮膜PSP(AA-PSP)の改良,また,AA-PSPの性能を上回る新たなPSPの開発を行った.感圧塗料は,発光色素の酸素消光性を利用して気体圧力を計測するものである.高速応答性を実現するためには,塗料皮膜の酸素透過性を非常に高める必要がある(Gregory et al. Proc.IMechE Part G,(2007)(in press)).AA-PSPは,多孔質酸化アルミニウム(アルマイト)が有する10ナノメートルオーダーのメゾポーラス構造により,高いガス透過性を有している.

しかし,親水性を有するため,発光特性に対する湿度依存性が大きいという問題があった.本研究では,AA-PSP表面に疎水化処理を施すことで,AA-PSPの温度依存性を約1/4に低減することに成功した(Sakaue et al.,Sensors and Actuators B 119(2006),504).実証試験として,遷音速風洞を用いた三角(デルタ)翼面上の衝撃波振動現象を捉え,1kHzの変動を1kPaの精度でとらえることに成功した.並行して,陽極酸化アルミニウムに代わるPSP用多孔質材料の開発を進めた.その結果,高速応答PSPに使用可能な材料作成法として,ゾルゲル(Yoldas)法が有効であること,さらに,適切なテンプレート材料(ポリエチレングリコール)を添加することにより,AA-PSPに匹敵する多孔質構造が作れることを示した(大浅ら,日本機械学会年次大会2006).
植物組織の形態形成における小胞輸送のダイナミクスと機能に関する研究

高等植物の液胞の動態を生きたまま観察するために、液胞の水チャネルγ-TIPとGFPとの融合タンパク質を発現する形質転換シロイヌナズナを用い、共焦点レーザー顕微鏡で観察した。しばしば液胞内に強い蛍光を発する球状やチューブ状の構造が形成されているのを見出した。この構造("bulb")は、直径が1-3μmで、外側の液胞膜と連続していた。非形質転換体でもbulbが存在することを確かめるために、野生型の子葉を金属圧着型の急速凍結で固定して透過電子顕微鏡観察した。その結果、bulbはやはり存在しており、人工産物でないことが示された。連続切片像からの立体構築により、bulbは2枚の液胞膜に挟まれた細胞質が、液胞内に陥入するような複雑な構造であることが解った。一方、他の液胞マーカー、AtRab75とGFPとの融合タンパク質を発現させても、bulb様の構造は全く観察されなかった。しかし電子顕微鏡観察するとbulbは存在していた。つまり、構造は存在するが、GFP-AtRab75分子はそこから排除されていることを示す。また、γ-TIP-GFPにより可視化されたbulbにおいて、GFPマーカーの蛍光強度を測定したところ、外側の液胞膜に対して約3倍の強さであることがわかった。このことは、bulbの領域でγ-TIP-GFP分子が濃縮されていることを示す。以上の結果から、新たに見出された液胞膜上の構造bulbは、連続した液胞膜の一部で複雑な立体構造を取り、特定のタンパク質が選別されているサブ領域であることを提唱した。植物の液胞は細胞体積の90%以上を占め,代謝産物の貯蔵や区画化に機能し,植物組織の力学的強度の維持の一端を担うオルガネラである.液胞の水チャネルγ-TIP(tonoplast intrinsic proten)と緑色蛍光タンパク質(GFP)との融合タンパク質を発現する形質転換シロイヌナズナを用い,植物個体での液胞の動態の観察を行った.高速スキャンの可能な共焦点レーザー顕微鏡を用いることにより,リアルタイムで標識分子の動態を観察することができた.複数の形質転換植物のラインで,子葉,胚軸,根端以外の根の領域において,液胞膜が主に標識されることを確認し,そのダイナミックな挙動を共焦点像のビデオ映像として捉えた.しばしば液胞内には大きな陥入が生じて,球状やチューブ状の構造が生じているのが観察された.そのうち球状の構造(bulbs)は,直径が1-5mで,発達過程の子葉や伸長中の胚軸において多く観察され,外側の液胞膜よりも強い蛍光を発していた.Z軸方向に焦点面を変えて観察すると,ほとんど全てのbulbsは外側の液胞膜とどこかで連続していた.非形質転換体でも同様の構造が観察されることを確認するため,またbulbsのトポロジーを微細構造レベルで明らかにするために,野生型の子葉を液体ヘリウムを用いた金属圧着型の急速凍結により固定し電子顕微鏡観察した.表皮細胞において良好な像が得られ,bulbsと考えられる液胞内の構造が観察された.連続切片像からの立体構築により,bulbsは時に2枚の液胞膜に挟まれた細胞質が液胞内に陥入しているような複雑な構造を取り,非常に狭い領域で外側の液胞膜と連続していることが明らかになった.高等植物の液胞の動態を生きたまま観察するために、液胞の水チャネルγ-TIPとGFPとの融合タンパク質を発現する形質転換シロイヌナズナを用い、共焦点レーザー顕微鏡で観察した。
生体イメージングによる大腸癌の転移と細胞周期の可視化

二光子顕微鏡を用いた生体イメージングは生体内において蛍光でラベルした細胞の動態を可視化する画期的な方法論である。この技術を利用し、がん組織で起こっている現象を時空間的にとらえ解析することが可能になった。これまで知られていなかったがん細胞の挙動を可視化し癌の動きと関連する浸潤・転移に関連する分子にせまる研究は新規治療の開発が期待されている。われわれは細胞周期を2色の蛍光プローブ(G1期-赤、S/G2/M期-緑)でリアルタイムに可視化するFucci(Fluorescent Ubiquitination-based Cell Cycle Indicator)をヒト大腸癌細胞株に遺伝子導入し安定細胞株を作成した。この細胞株をNOD/SCIDマウスの皮下に移植し45週間後に二光子顕微鏡を用いてがん細胞の挙動を時空間的に記録した。データは画像解析ソフトを用い赤と緑の細胞を追跡しそれぞれの平均速度を求めた。さらに赤と緑の細胞の相違をみるためにFucciの蛍光たんぱくをガイドとしたcDNAマイクロアレイ(Fucci guided microarray)を行い可動性に関連ある分子を探索した。その結果G1期-赤(n=310)とS/G2/M期-緑(n=450)の細胞の平均速度は、緑の細胞の方が速かった(p=0.033)。Fucci guidedmicroarrayから緑の細胞(S/G2/M)で高発現する可動性に関連する分子(celmobilin;仮称)を抽出した。生体イメージングは、生体内の「ダイナミクス」から、その「メカニズム」にせまる実験手法である。我々は生体内のがん細胞の動態をとらえその現象に関わる分子を抽出した。celmobilinの機能解析と臨床病理学的検討をおこないがん細胞の細胞可動性をターゲットとした次世代分子標的薬の開発・臨床応用へ発展できるものと考えている。
HTLV-I感染者体内のウイルス遺伝子陽性細胞に関する研究

ヒトゲノムには垂直伝播する多数のレトロウイルスが内在性に存在する。成人T細胞白血病(ATL)に関与しているレトロウイルス(HTLV-I)は水平伝播するが、ATL発症における役割は不明である。抗HTLV-I血清抗体陽性率は癌患者で健常者に比べ高いという我々の知見に基ずいて、癌患者の血液または腫瘍組織DNA中のHTLV-I遺伝子(LTR、gag、tax)の有無をPCR-SSCP、Direct Sequencingで検索し、同遺伝子の腫瘍組織内局在をIn Situ Hybridization(ISH)で調べた。細胞増殖関連遺伝子産物発現異常を免疫染色で検索し、染色体の不安定性をMNNG処理によるSCE値によって調べた。HTLV-I遺伝子の陽性率は鼻咽頭、泌尿性器、骨軟部組織、内分泌、呼吸器、造血器、皮膚、胚細胞、神経、消化器の腫瘍でそれぞれ100、92.3,88.0、87.5,83.3,76.5、75.0、71.4,44.4、33.3%であった。多型性を示し変異を持つ例が多かったがHRES-1との相同性はなかった。ISHで、腫瘍細胞と腫瘍組織内リンパ球の核に信号が検出された。非腫瘍部分のDNAにもHTLV-I遺伝子信号は検出されたが、増幅効率が悪く十分な解析ができなかった。ATL患者家族、特に抗体陰性者のHTLV-I遺伝子には患者のそれと異なる多型が認められた。さらに同一者の異なる時期のDNA多型性に経時的変動が観察された。LTR、gag、taxすべてが検出された抗体陽性者のリンパ球はHTLV-I遺伝子陰性者のリンパ球に比べMNNG処理後有意に高いSCE値を示し、HTLV-I遺伝子をもつリンパ球の染色体不安定性が示唆された。EBウイルス遺伝子とHTLV-I遺伝子が共に検出された鼻咽頭癌では細胞増殖関連遺伝子産物発現の著しい異常が認められた。以上、HTLV-I遺伝子はヒトDNAに存在し、宿主細胞の遺伝子再構成によりHTLV-Iプロトタイプ塩基配列に近似する配列となるに伴い宿主細胞DNAの不安定性が増大し、宿主細胞は他の発癌因子への被曝により細胞遺伝子の脱制御を起こし易い状態になることが示唆された。ヒトのレトロウイルスであるHTLV-Iが関与している成人T細胞白血球(ATL)は,感染後長い潜伏期を経て発症する。それ故,潜伏期間中のウイルス感染細胞の変化が発症に関係すると考えられる。感染者体内におけるウイルス感染細胞動態究明のため,ATL患者(2名)とその家族(HTLV-I抗体陽性者7名,陰性者3名)の末血リンパ球DNA中のHTLV-I-LTR,-gag,-tax遺伝子をPCR-SSCP法でサザン解析した。患者及び抗体陽性家族ではLTR, gag, taxが全て陽性であった。抗体陰性家族ではtaxは陽性であったが,LTRとgagは陰性であった。抗体陰性家族のDNAのLTR領域PCR産物には多数の変異が認められたので,抗体の有無はHTLV-I関連遺伝子の変異の有無と関連していると考えられた。

今年度はさらに,その他の人体腫瘍として抗体陽性者を含む胚細胞腫瘍患者(16名)とEBウイルス感染が認められた鼻咽頭癌患者(18名)の腫瘍組織より抽出したDNA中のHTLV-I-LTR遺伝子をPCR-SSCP法で解析した。内在性レトロウイルス遺伝子(HRES-1)が存在するとされる胚細胞腫瘍では検索16例中11例(68.8%)で陽性であった。また,検索した鼻咽頭癌18例中15例(83.3%)がHTLV-I-LTR陽性であった。鼻咽頭癌について細胞増殖関連遺伝子産物発現を単クローン抗体により免疫挿組織学的に調べた結果,細胞増殖関連蛋白(PCNA,Ki-67),癌抑制遺伝子産物(p53),アポトーシス関連遺伝子産物(bcl-2)の発現異常が未分化癌において扁平上皮癌より著明であった。以上の結果から,HTLV-I関連遺伝子をもつ細胞の他のウイルス重感染などにより遺伝子再構成および遺伝子脱制御をおこし易い可能性が示唆された。前年度にはATL患者家族のHTLV-I遺伝子をPCR-SSCP法により調べ、抗HTLV-I抗体陰性者では陽性者に比べHTLV-I遺伝子変異が著しいことを明らかにした。また、胚細胞腫および鼻咽頭癌組織にHTLV-I-LTR遺伝子が高頻度検出されることを明らかにした。平成8年度は、18例の鼻咽頭癌組織についてHTLV-I-gag、及び、tax遺伝子の有無をPCR-SSCP法により検討した。gag遺伝子は18例中6例(33.3%)に、tax遺伝子は17例中8例(47.1%)に検出された。次に、異なる臓器の腫瘍組織111例についてHTLV-I-LTR遺伝子の有無をPCR-SSCP法により検索した。LTR遺伝子陽性例は、乳腺腫瘍で4/4(100%)、泌尿性器腫瘍で8/9(88.9%)、骨軟部腫瘍で22/25(88.0%)、内分泌腫瘍で7/8(83.3%)、呼吸器腫瘍で10/12(83.3%)、造血器腫瘍で26/34(76.5%)、皮膚腫瘍で3/4(75.0%)、神経腫瘍で4/9(44.4%)、消化器腫瘍で2/6(33.3%)であった。多型性を示す変異陽性LTR遺伝子が多くの例に認められた。しかし、Direct sequence法においてHTLV-I関連内在性レトロウイルスとして知られているHRES-1との相同性はなかった。胚細胞腫瘍患者8名について非腫瘍胚細胞組織2例および非胚細胞非腫瘍組織6例のDNAを検索した結果、全例に腫瘍組織とほぼ相同なLTR遺伝子が検出された。ATL患者5名とキャリア6名の末血または血清DNAのHTLV-I遺伝子多型の経時的変化を検討した。ATL患者5名中3名とキャリア6名全員にHTLV-I遺伝子多型の経時的変動が認められた。抗体陽性キャリア7名と陰性キャリア8名のリンパ球を短期培養しMNNG処理後SCEの検索を行った。その結果、LTR、gag、taxを全てもつ抗体陽性キャリア2名のリンパ球は抗体陰性キャリアのリンパ球に比べ有意に高いSCE値を示し、HTLV-I遺伝子陽性リンパ球の染色体不安定性が示唆された。免疫染色により遺伝子産物発現異常、及び、Direct sequence法により細胞周期関連遺伝子の変異がHTLV-I遺伝子陽性細胞に認められた。以上、HTLV-I遺伝子塩基配列がATL以外のヒト腫瘍にも存在することを明らかにした。その塩基配列には宿主細胞の由来組織による変化、また、同一個体において経時的変化が観察された。
管理会計システムと企業組織の共進化に関する理論的・実証的研究

本研究では組織コンテクスを重視する管理会計研究を行い、日本的管理会計は自律的組織を前提とする学習と創造の経営システムに組み込まれていること、市場志向のイノベーションに対する従業員のコミットメントを強化するシステムであること、カレントな業績の向上を目指すだけでなく適切な組織文化・風土作りと密接に関連していることなどを明らかにした。更に、管理会計は企業のミクロ・マクロ・ループを適切に形成する経営システムの中核的システムであるという新たな命題を提示した。各研究メンバーが研究成果を公表した他に、本研究メンバーで構成する日本会計研究学会特別委員会として、『企業組織と管理会計の研究-中間報告書-』(2006年9月、本文269頁)を刊行した。研究内容の概要は、以下の通りである。まず理論的研究に関して、本研究のキーワードである「市場と組織の相互浸透」「自律的組織」「進化論的研究」などに関して研究を行い、さまざまな知見を得た。一例を挙げれば、市場でも組織でも分業が行われるが、市場では伸縮的分業、組織では固定的分業が行われる。換言すれば、市場ではバリューチェーンの組替えがダイナミックに行われるのに対して、組織では事前に計画されたバリューチェーンを所与として事業運営が行われる。また、自律的組織は、組織内に単に自律的組織単位がある、意思決定を行う単位があるというだけでなく、それらが相互に作用しながら自己組織化し、組織全体に影響を及ぼすという点が重要である。進化論的アプローチの意義は、事前合理性と事後合理性が必ずしも一致しないという現実に着目して、管理会計技法の形式的構造とその技法が組織に及ぼす影響の両方を捉えることによって、管理会計現象の多様性を理解できる点にある。実証的研究では、トヨタ自動車、京セラ、花王、松下電器産業などの企業組織、管理会計システム、経営哲学などを詳しく研究した。その中で、花王と京セラを対比すると、いずれも自律的組織であるが、花王は米国生まれの管理会計を自社に取り込み社内に根付かせる努力の中で、その経営システムを進化させてきたのに対して、京セラは独自に組織と管理会計システムを開発し全社に普及させる努力の中で、その経営システムを進化させてきた。両社の管理会計システムが果たしている役割、機能には共通性があるが、進化の過程が異なるため、その現在の形態は大きく異なる。各研究分担者による研究成果の刊行に加えて、本研究プロジェクトの代表者と分担者で構成する日本会計研究学会特別委員会(委員長:廣本敏郎)が、『企業組織と管理会計の研究-最終報告書-』(2007年9月、本文509頁)を日本会計研究学会全国大会で発表した。研究内容の概要は以下のとおりである。管理会計は単に目的だけでそのあり方が決まるのでなく、企業環境、経営哲学(理念)、戦略、組織構造など、当該企業に係る組織コンテクストに依存する。本研究は、管理会計研究における伝統的な相対的真実原価アプローチに基づく技術論的研究ではなく、組織コンテクストを重視する存在論的研究を行っている。米国で生成・発展してきた伝統的管理会計は、市場から組織へという文脈の中で誕生し、組織を効率的に運営することを目的としてきた。アメリカ企業は、大量生産・大量販売を有効かつ効率的に行うための組織の運営に適した管理会計システムを形成した。そこでは、組織構成員は詳細なルール・手続、標準化された作業、総合予算に従って行動するという前提でミクロ・マクロ・ループが形成された。しかし、現代の企業は組織内部の効率性よりも環境変化に対する柔軟性を重視し、エンパワメントを強調する。日本企業には現場の自発性と微調整的適応行動を許容する柔構造が見られるが、その本質は組織間の緩やかな連結(ルース・カップリング)である。ルース・カップリング型組織では、各組織単位ないし経済主体のそれぞれが自律性をもちながらも、密接な相互依存関係にある。組織コンテクストを重視する本研究では、管理会計を単に技法として捉えるのでなく、その機能ないし利用面にも注目している。企業組織と管理会計のいずれにも構造とプロセスないし機能の両面があるが、それらの間の相互作用がミクロ・マクロ・ループの形成に大きく関わっている。本研究では多様な関係性のもとに規定される管理会計システムのあり方を解明するため、特に企業組織と管理会計の共進化に焦点を当てて研究を行った。本研究は、特に日米の企業組織の違いに注目することによって、日本の管理会計は、自律的な各単位組織が、市場志向の哲学、更により深い経営哲学を共有しながら、自らの環境の変化に敏感に適応する自律的組織の中で生成・発展してきたことの解明に努めた。その過程で複数のケース・リサーチを行ったが、特に村田製作所の組織風土改革と管理会計の関係に着目し、当社の全面的協力を得て、その全事業所を対象にインタビュー調査とアンケート調査を行った。平成20年度は、実施計画に従って、3回の公開シンポジウムを主催し、また、名古屋大学国際学術シンポジウム「ものづくり経営における英知」を協賛した。更に「トヨタ生産システムと整合する管理会計」と題する特集を『企業会計』(2008年9月号)に掲載した。

最終年度を迎えたのを機に、本研究の中間報告書として『自律的組織の経営システム-日本的経営の叡智』の執筆を完了した。14章構成で、目次は「研究課題と分析フレームワーク」「組織の自律化におけるマネジメント・コントロールの役割」「企業間関係における企業の自律性と管理会計」「研究開発組織とマネジメント・コントロール・システム」「フランチャイズ組織のマネジメント・コントロール」「ミクロ・マクロ・ループと利益ポテンシャル」「自律的行動のための原価企画システム」「自律的組織における予算管理システム」「自律的組織の情報システム」「組織文化と管理会計の相互作用-村田製作所の事例研究」「経営哲学のもとでのマネジメント・コントロール・システムの再設計」「組織文化と管理会計システム-村田製作所におけるサーベイ・データを中心に」「村田製作所のマトリックス組織と管理会計」「外国文献にみる自律的組織の検討」である。
肥満細胞特異的Stat6アイソフォームの発現制御機構とその機能解析

本研究者は、種々の血球系細胞におけるcommon cytokine receptorγ鎖(γc)依存性シグナルを解析する過程で、肥満細胞には通常の細胞に発現していない65-kDaのStat6 (65-kDa Stat6)が特異的に発現している事を見出した(Blood 96:2172-2180,2000)。そして、本申請研究では、65kDa Stat6の産生機構及びその生理的意義の解明を目指して研究を行い、1.65-kDa Stat6は、肥満細胞に特異的に存在する切断分解酵素によりStat6のC端が切断されることにより産生されること、2.Stat6切断酵素活性は、肥満細胞の核内に限局していること、3.Stat6切断酵素は、未分化な骨髄球系細胞に存在するStat5切断酵素とは異なること、4.Stat6切断酵素は、セリンプロテアーゼインヒビターにより特異的に阻害されること、5.65-kDa Stat6はIL-4による通常型Stat6の活性化に対して優性抑制性に機能すること、6.Stat6切断酵素に抵抗性を示す変異Stat6をStat6欠損肥満細胞内に発現させると野生型Stat6に比して強い転写活性を有することを見出した(J. Exp. Med. 196,27-38,2002)。すなわち、肥満細胞においては、活性化されたStat6が核内に移行した後にStat6切断酵素により切断をうけ、その結果産生された65-kDa Stat6がIL-4反応性を抑制性に制御するという特異な制御機構が存在することが示唆された。現在、レトロウイルス発現法を用いて肥満細胞ライブラリーから内因性Stat6抑制物質をスクリーニング中である。本スクリーニングによりStat6切断酵素の単離が可能と考える。本研究者は、種々の血球系細胞におけるcommon cytokine receptorγ鎖(γc)依存性シグナルを解析する過程で、肥満細胞には通常の細胞に発現していない短いStat6(65-kDa Stat6)が特異的に発現している事を見出した(Blood 96: 2172-2180,2000)。そして、本申請研究では、65kDa Stat6の産生機構及びその生理的意義の解明を目的とし、1)65-kDa Stat6は、肥満細胞に特異的に存在する蛋白分解酵素によりStat6のC端が切断され産生されること、2)Stat6切断酵素活性は、核に限局していること、3)Stat6切断酵素は、未分化な顆粒球系細胞に存在するStat5切断酵素とは異なること、4)Stat6切断酵素は、セリンプロテアーゼファミリーに属する酵素であること、5)65-kDa Stat6はIL-4刺激による通常型Stat6の活性化に対して抑制性に働くことを見出した。すなわち、肥満細胞においては、活性化されたStat6は核移行後に切断され、産生された65-kDa Stat6が、IL-4反応性を制御していることが示唆された。現在、Stat6切断酵素の生理学的意義を解明するため、正確なStat6切断部位の同定及びStat6切断酵素に対して抵抗性を示す変異体の作製を行っている。そして、14年度は、Stat6切断酵素に対して抵抗性の変異Stat6及び野生型Stat6をレトロウイルスを用いてStat6欠損肥満細胞に発現させStat6切断酵素の生理的役割を解明する。さらにレトロウイルス発現クローニング法を用いて肥満細胞ライブラリーから内因性Stat6抑制物質をスクリーニングし、Stat6切断酵素の単離を目指す。
豪雨時の斜面防災技術のための高分子通気防水シートを用いたキャピラリーバリアの構築

各種不織布に対して保水性試験を実施し排水過程における水分特性曲線を求めた.その結果にvan Genuchtenモデル(以下,VG式)を適用し,不織布の飽和透水係数を用いた排水過程における水分特性曲線の推定について検討した.その結果,不織布の水分特性曲線は,素材が異なる場合においても土質材料と同様にS字型の形状となり,VG式によって評価することができることを示した.また,不織布の飽和透水係数から推定したVG係数を用いた水分特性曲線の予測式の誤差は0.52倍程度であり,不織布の飽和透水試験を実施するだけで,不織布の排水過程の水分特性曲線を推定できることが示唆されることを示した.1.通気防水シート単体および土との複合材料としての保水特性:斜面保護に用いられる保護シートと粒状試料の複合供試体に対して加圧膜法による保水性試験を行った.保護シートには,高分子通気防水シート(透水係数k=1.3×10-8m/s)と不織布(k=2.5×10-3m/s),粒状試料には豊浦砂(粒径D=0.10.4mm, k=1.5×10-4m/s)およびガラスビーズ(D=0.0530.063mm,k=2.3×10-5m/s)をそれぞれ用いた.保護材の上面に粒状試料を設置し,排水過程による試験を行った.その結果以下の知見を得た.(1)不織布を用いた場合には,粒状試料単体の水分特性曲線と同様であり,低いサクションで含水比および飽和度の低い残留水分状態に至るため,降雨時の浸透防止の効果は得られない.(2)高分子通気防水シートを用いた場合には,粒状試料単体の場合とほぼ同じ空気侵入値AEV(豊浦砂:サクションs=3kPa,ガラスビーズ:s=7kPa)で一度折れ曲がるものの,残留水分状態には至らず,いずれも含水比および飽和度が徐々に減少する挙動となる.すなわち,試料単体の場合よりも高いサクションまで間隙水を保持することができ,斜面保護層としての効果が期待される.2.通気透水シートと飽和土,不飽和土との接触面における摩擦特性:既存のスライス型せん断試験装置を不飽和用試験装置の改良を実施した.セラミックディスク(メンブレンフィルター)付きのペデスタル,グラスファイバー付き載荷板および供試体作製用のマイターボックスなどを作製し,豊浦砂およびNSF粘土を用いた保水性試験(加圧膜法および加圧板法)実施による試験装置の性能評価を行った.その結果,従来の試験装置と同様に,保水特性(含水比とサクションの関係)を求めることができることを明らかにした.(1)通気防水シートと飽和土,不飽和土の接触面における摩擦特性:予備試験として,通気防水シートと豊浦砂との一面せん断試験を実施した.接触面における摩擦角は,δ=26°程度と豊浦砂の摩擦角(φ≒47°)の1/2程度と小さく,急傾斜地の斜面保護層としての適用性が低いことが判明した.そこで,通気防水シートに代わるシート状材料として,不織布に着目した.既往の研究(たとえば,吉岡ら,第2回ジオテキスタイルシンポジウム,1987)において,不織布と土質材料との摩擦角は,土質材料の摩擦角とほぼ等しいことが示されており,不織布は急傾斜地へ敷設した場合においても,十分な表面摩擦を有しており,斜面保護層としての適用性を有していると考えられる.(2)不織布の保水特性:4種類の不織布に対して吸引法(水頭型)による保水性試験(排水試験)を実施した.不織布は,ネット付ポリエステル・レーヨン短繊維不織布,ネット付レーヨン短繊維不織布,ポリエステル短繊維不織布,ポリプロピレン長繊維不織布である.砂質土においてksの決定に用いられるvan Genuchten式(以下,VG式)による水分特性曲線モデルに着目し,吸引法により得られた不織布の水分特性曲線に対してVG式を適用した.得られた主な知見は以下のとおりである.1素材や製法が異なる土木用不織布においても,砂質土と同じようにS字型の形状の水分特性曲線が得られる.2不織布の水分特性曲線の実測値とVG式と適合性は高く,同式によって評価することができる.3不織布の飽和透水係数ksを用いて,VG係数を推定できることが示唆される.通気防水シートと土質材料との間の摩擦が,急傾斜地への設置には不十分であることが明らかになった.通気防水シートに代わって,不織布を用いることに変更した.不織布単体の保水特性の評価については,結果を得られたが,当初予定していた模型実験装置の作製が遅れているため,研究の目的に対する達成度がやや遅れていると判断した.(1)拘束圧を受けない不織布の保水特性:ポリエステル,ポリプロピレン,レーヨンを素材とする7種類の不織布に対して,吸引法(水頭法)による保水性試験(排水試験)を実施し,排水過程における水分特性曲線(サクションsと飽和度Srの関係)を求め,以下の知見を得た.1不織布の排水過程における水分特性曲線は,素材や製法が異なる場合おいても土質材料と同様にS字型の形状となる.また,VG式によって評価することができる.2不織布の飽和透水試験を実施するだけで,不織布の排水過程の水分特性曲線を推定できることが示唆される.

(2)不織布の圧密特性:水分特性極性曲線のモデル化に必要な不織布の飽和含水比w0を評価するために,ポリプロピレン長繊維不織布に対して,段階載荷による圧密試験(JIS A 1217)を追加で実施した.その結果以下の知見を得た.1土質材料と比較して,不織布の圧縮性は非常に大きく,圧密圧力の増加に伴ってεaが急激に増加する.2圧密圧力pと含水比wの関係は,土質材料と同様に直線関係となる.(3)拘束圧を受けた不織布の保水特性:拘束圧が作用して圧縮した状態におけるポリプロピレン長繊維不織布に対して,吸引法により水分特性曲線を求め,以下の知見を得た.1拘束圧が異なる場合においても,砂質土と同じようなS字形状の水分特性曲線が得られる.2拘束圧を受けた不織布の水分特性曲線における空気侵入値AEVは,土試料と同様に拘束圧が増加に伴って増加する.3水分特性曲線の極限値を,飽和飽和度Sr0=100%,残留飽和度Srr=0%として決定したVG係数,および,wlogp関係に拘束圧を代入して決定した飽和含水比w0およびwr=0%を用いることにより,拘束圧作用下における不織布の水分特性曲線(sw関係)に対するVG式を求めることができることが示唆される.各種不織布に対して保水性試験を実施し排水過程における水分特性曲線を求めた.その結果にvan Genuchtenモデル(以下,VG式)を適用し,不織布の飽和透水係数を用いた排水過程における水分特性曲線の推定について検討した.その結果,不織布の水分特性曲線は,素材が異なる場合においても土質材料と同様にS字型の形状となり,VG式によって評価することができることを示した.また,不織布の飽和透水係数から推定したVG係数を用いた水分特性曲線の予測式の誤差は0.52倍程度であり,不織布の飽和透水試験を実施するだけで,不織布の排水過程の水分特性曲線を推定できることが示唆されることを示した.1.通気防水シート単体および土との複合材料としての保水特性:斜面保護に用いられる保護シートと粒状試料の複合供試体に対して加圧膜法による保水性試験を実施した.比較のため,土試料単体の場合と保護シートとして不織布を用いた場合の結果の比較を実施しており,おおむね順調に進展している.2.通気透水シートと飽和土,不飽和土との接触面における摩擦特性:現有の一面せん断試験装置を不飽和土用一面せん断試験装置に改良する予定であったが,気密性・サクションの保持などが困難であることが判明したため,既存のスライスせん断試験装置の改良を実施した.豊浦砂およびNSF粘土の保水特性試験をほぼ完了しており,順調に進展している.(1)不織布と土との複合材料としての保水特性:平成27年度に実施した不織布単体に対する保水性試験と同様の方法(水頭型の吸引法)により,不織布と土との複合材料としての保水特性曲線を求める.得られた結果へのVG式の適用を行い,簡便な予測法について検討する.VG式による予測の精度が高くない場合には,VG式を参考に,新たな予測式の提案を行う.(2)不織布を用いたキャピラリーバリア効果に及ぼす影響:傾斜地の表面に不織布および覆土を設置した場合の保水特性,キャピラリーバリア効果について検討するために,模型実験装置を新たに作製する.不織布の傾斜角,覆土の層厚,降雨強度(水頭)を実験条件として,地表面をオーバーフローする流量,覆土を浸透して流出する流量と不織布を透水して装置下部から流出する流量を測定する.地盤工学
海塩粒子輸送予測に関する異なる空間スケールを接合した付着塩分量推定システムの開発

本研究は,高齢化する鋼橋梁の維持管理業務の省力化や効率化を進めるために,架橋地点の特徴や橋梁構造を踏まえて,腐食劣化部位を特定できるシステムを検討する.具体的には,空間解像度1km程度の大気腐食環境を予測し,その予測結果を用いて,構造物スケール(数m)程度で橋梁の鋼材表面への付着塩分量を推定するシステムを構築し,腐食劣化しやすい部位の特定することが本研究の目的である.付着塩分量推定システムの検証には,2つの異なるスケールでの野外計測を行った.まず,鋼材の大気腐食の主因である飛来塩分量は大気中の海塩粒子濃度をガーゼ等で捕捉することによって簡易計測可能である.本研究では,飛来塩分量及び海塩粒子濃度の詳細な計測を行い,WRF-Chemを用いた海塩粒子濃度の予測精度を検証する.一方,鋼橋梁での付着塩分量の妥当性検証のために,付着塩分計,鋼材の外観評点,橋梁の各部位近傍に設置したドライガーゼ法による飛来塩分量計測の3つを行った.そして,オープンソースの流体解析ソフトOpenFoamによる数値解析に基づいて,付着塩分量を推定し,その推定精度を検証した.最終年度である本年度は,昨年度までの研究結果を踏まえて,最終的な研究成果をとして取り纏めた.WRF-Chemによる海塩粒子の予測精度においては,観測結果の変動を概ね再現しているものの,過大評価となった.ただ,地上風速の再現性は十分であることから,物理スキームの更なる検討を進めることで,予測精度向上が見込めることがわかった.(2)OpenFoamを用いた橋梁の三次元モデルによる流体解析:OpenFoamを用いて,対象橋梁内部における塩分付着量の分布状況を推定した.その結果,数値実験で推定される付着塩分量が多い箇所では,腐食状況が悪く,外観評点が低いことが確認できた.平成27年度は,広域場における海塩粒子輸送予測のための検証用データを取得するために,観測拠点の整備を行った.まず,松江高専屋上に櫓を設置し,観測拠点を整備した.具体的には,気温,湿度,風向,風速などの気象要素及び海塩粒子濃度およびその粒径分布を計測した.また,ステンレス鋼板を設置し,鋼材に付着する塩分量を測定した.現在は,定常観測に移行し,継続的にデータを取得中である.平成27年度は,得られた観測データに基づいて,大気中の海塩粒子濃度と付着塩分量との物理的な関係を解明した.そして,大気中の海塩粒子濃度から付着塩分量を推定するために重要な鋼材表面への付着率を算定した.広域場の海塩粒子濃度予測結果から,構造物に付着する塩分量を推定するために,重要となる知見である.なお,この結果は土木学会及び腐食防食学会で発表するとともに,最新の構造工学論文集に掲載され,構造工学シンポジュウムで成果発表を行った.海塩粒子濃度及びその粒径分布の観測体制を整え,順調に観測データが蓄積されている.また,取得した観測データに基づいて,本研究の基礎となる鋼材への塩分付着に関する現象理解が進み,その成果は構造工学論文集に掲載された.また,広域での海塩粒子濃度予測シミュレーションを実験的に行い,基礎的な検討を終えており,観測データとの比較検討ができるようになった.平成28年度は,観測に基づく物理プロセスの解明に関しては,平成27年度に整備した観測拠点において,気温,湿度,風向,風速などの気象要素及び海塩粒子濃度およびその粒径分布を計測し,大気中の海塩粒子濃度と付着塩分量との物理的な関係を解明し,付着塩分量の推定式の定式化を行った.更に,海塩粒子濃度の粒径分布を取得した.また,数値実験による予測精度向上に関しては,実橋梁に着目し,3次元数値モデルを作成した.そして,仮想風洞を用いた数値実験を行い,実橋梁における飛来塩分量の観測結果との比較を行い,数値実験の妥当性を議論した.なお,この研究成果は土木学会及び腐食防食学会で発表を行うだけでなく,査読論文にまとめ,投稿中である.次の2点において,研究が大きく進捗し,概ね順調である.具体的には,1)集中観測による成果として,観測拠点整備を進め,海塩粒子濃度と付着塩分量との関係解明だけでなく,海塩粒子濃度の粒径分布を取得し,非常に貴重な数値モデルの検証データを得ることができした.また,2)広域での海塩粒子濃度の予測のプレ数値実験だけでなく,実橋梁を対象とした仮想風洞による風況解析に基づいて,付着塩分量の推定を試みた.平成29年度はA)大気中の海塩粒子濃度予測の高度化とB)橋梁内部における付着塩分量推定の精度評価を行い,成果を取りまとめ,学会発表を行った.まず,A)に関しては,大気化学プロセスを考慮した気象モデルWRF-Chemによる数値実験を行い,観測結果と比較することで,予測精度を評価した.その結果,地上風速に関しては,ある程度の精度で予測が可能であるものの,大気中の海塩粒子濃度に関しては,その予測精度は十分ではなかった.具体的には,平成27年度の松江高専屋上での集中観測で得られた海塩粒子濃度の観測結果よりも数値モデルの結果は過大評価になることがわかった.そのため,数値モデルの物理スキームにおけるパラメタリゼーションを進めたが,許容できる予測結果に達することができず,モデルの改良を含めて更なる検討が必要であることがわかった.一方,B)に関しては,3つの実橋梁を対象として,3次元モデルを作成し,仮想風洞による数値実験を行った.

そして,橋梁内部での飛来塩分量の観測結果と比較し,詳細な検討を行った.また,橋梁内部における付着塩分量の可視化を試みた.その結果,橋梁の形状によって,付着塩分量が高くなる箇所が異なることが可視化できた.また,流入風向や流入風速の条件によって,付着塩分量の多い箇所が異なることがわかった.特に,橋脚周辺では,流れ場に直接影響を及ぼすため,付着塩分量に違いが生じることがわかった.しかしながら,仮想風洞の数値実験に与える境界条件(大気中の海塩粒子濃度及び風速)の精度向上が必要であることがわかった.大気中の海塩粒子濃度予測に関して,観測結果と比較した結果,その精度が十分ではなく,数値モデルの更なる改良や物理スキームのパラメタリゼーションの詳細な検討が必要であることがわかった.そのため,更なる数値実験を積み重ね,精度向上を目指す必要がある.本研究は,高齢化する鋼橋梁の維持管理業務の省力化や効率化を進めるために,架橋地点の特徴や橋梁構造を踏まえて,腐食劣化部位を特定できるシステムを検討する.具体的には,空間解像度1km程度の大気腐食環境を予測し,その予測結果を用いて,構造物スケール(数m)程度で橋梁の鋼材表面への付着塩分量を推定するシステムを構築し,腐食劣化しやすい部位の特定することが本研究の目的である.付着塩分量推定システムの検証には,2つの異なるスケールでの野外計測を行った.まず,鋼材の大気腐食の主因である飛来塩分量は大気中の海塩粒子濃度をガーゼ等で捕捉することによって簡易計測可能である.本研究では,飛来塩分量及び海塩粒子濃度の詳細な計測を行い,WRF-Chemを用いた海塩粒子濃度の予測精度を検証する.一方,鋼橋梁での付着塩分量の妥当性検証のために,付着塩分計,鋼材の外観評点,橋梁の各部位近傍に設置したドライガーゼ法による飛来塩分量計測の3つを行った.そして,オープンソースの流体解析ソフトOpenFoamによる数値解析に基づいて,付着塩分量を推定し,その推定精度を検証した.最終年度である本年度は,昨年度までの研究結果を踏まえて,最終的な研究成果をとして取り纏めた.WRF-Chemによる海塩粒子の予測精度においては,観測結果の変動を概ね再現しているものの,過大評価となった.ただ,地上風速の再現性は十分であることから,物理スキームの更なる検討を進めることで,予測精度向上が見込めることがわかった.(2)OpenFoamを用いた橋梁の三次元モデルによる流体解析:OpenFoamを用いて,対象橋梁内部における塩分付着量の分布状況を推定した.その結果,数値実験で推定される付着塩分量が多い箇所では,腐食状況が悪く,外観評点が低いことが確認できた.広域での海塩粒子濃度予測を行い,観測データと比較検討することによって,予測精度の検証を行う予定である.本年度は数値実験実施のための基礎的検討を行った.その結果を踏まえて,H28年度での計算環境整備案を検討した.具体的には,構造物周りの粒子輸送シミュレーションにおいては,他大学と協力し,研究を進める予定である.