hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
同位体を利用した炭素とNOxの反応機構解明に関する研究

炭素燃焼に伴うNOxあるいはN_2Oが排出されている。N_2Oは温室効果、酸性雨、オゾン層破壊の原因物質であり、無害化が急務である。そこで、流動層内での炭素とNOxあるいはN_2Oと炭素との反応挙動の基礎的知見を得るための研究を行った。主たる実験手段として、NOxあるいはN_2Oの同位体を利用した過渡応答法を用いた。たとえば、反応ガスを^<15>N^<18>Oから^<14>N^<16>Oへと切り換えることにより、炭素上にできた表面窒素化合物C(N)や表面酸素化合物C(O)の挙動を明らかにすることができる。今回のこれらの実験から得られた成果のおもなものとして、炭素中に取り込まれた窒素の挙動を明確にできたこと、ならびにC-NO反応の際の主たるN_2生成機構がC(N)とNOの気固反応であることを明確にした点が揚げられる。同様の手法を用いて炭素-N_2O反応の機構を調べた。炭素と^<14>N_2^<16>Oと^<15>N_2^<16>Oの混合ガスの反応で、^<14>N^<15>Nがほとんど生成しなかったことから、N_2Oが炭素と反応する際には、分子中のN-N結合の開裂が起こらず、N_2O1分子からN_21分子が脱離することを示している。しかし、多少の窒素の取り込みが認められた。これらの反応を、分子軌道法を利用したコンピュータシミュレーションにより解析した。炭素の表面にNOやN_2Oが吸着する形態、およびその表面化合物の結合強度などが推定できた。その結果は上記の反応機構を支持するものであった。炭素とNOの反応は現実に重要な種々のプロセスに関係している。この反応の機構を明らかにするため、主として650°Cでの過渡応答法を用いた検討を行った。また、炭素上に生成する含窒素化合物に量を正確なマスバランスから決定し、速度論的検討も行った。まずはじめに、NOの還元による窒素の生成速度と原料NO濃度の関係を調べた。生成速度はNO濃度に対してほぼ一次となった。また、炭素上の含窒素化合物の量との関係を調べたところ、やはり比例関係が認められた。このことから、窒素の生成は、炭素上の窒素化合物と気相のNOの反応によるものと推察された。このことをさらに確かめるために、同位体を用いた過渡応答法による検討を行った。同位体には、^<13>Cや^<15>N^<18>Oを用いたが、この理由は、本反応系ではN_2とCO、あるいはN_2OとCO_2の質量数が同じで、質量分析に支障をきたすためである。^<14>N^<16>Oによる反応で炭素表面に^<14>Nの表面化合物を作っておき、反応ガスを^<15>N^<18>Oに切り換えることによって、N_2生成挙動を調べた。反応は非常に複雑であるが、種々の同位体を組み合わせた検討を行うことにより、反応の機構がかなりはっきりと結論できた。切り換えた直後の生成ガスのほとんどが^<14>N^<15>Nであったことから、上記の炭素上の窒素と気相中のNOとの反応という機構の妥当性が確かめられた。表面の^<14>N同士が結合して生成する^<14>N_2も若干認められることも明らかになった。石炭流動層燃焼装置からは比較的高濃度のN_2Oが排出されている。N_2Oは温室効果やオゾン層破壊の原因物質であり、その無害化が急務である。

そこで今年度は、流動層内での炭素とN_2Oの反応挙動の基礎的知見を得るために、N_2OおよびO_2の同位体を利用してN_2Oと炭素の気固反応の反応機構を検討した。まず、炭素ーN_2O反応に対する表面含酸素化合物の影響を調べた。その結果、炭素表面上の含酸素化合物の存在は炭素とN_2Oとの反応を促進することが分かった。そこで、この反応促進効果の本質を明らかにするために、^<18>Oでラベルした含酸素化合物をもつ炭素を調製し、N_2Oとの反応に供した。この実験より、含酸素化合物とN_2O分子との直接的な相互作用は少ないことが分かった。したがって含酸化化合物が存在することでN_2Oと反応が促進されたのは、含酸素化合物がCOやCO_2として脱離した直後に残る活性なフリーサイトにN_2Oが反応したためと考えられる。つぎに、炭素ーN_2O反応におけるN_2の生成機構を検討するために、^<14>N_216Oと^<15>N_216Oの混合ガスを用いて反応を行い、その際生成する3種類のN_2の挙動を調べた。反応では^<14>N_2と^<15>N_2が生成したが、^<14>N^<15>Nはほとんど生成しなかった。このことはN_2O分子中のN-N結合の開裂が起こらず、N_2O1分子からN_21分子が脱離したことを示している。以上のことから、炭素上の表面含酸素化合物の存在がN_2Oとの反応を促進するのは、含酸素化合物が脱離することでできた活性なフリーサイトと反応したためであり、その際、大部分のN_2O分子はN-N結合の開裂なしにN_2として脱離することが明らかとなった。
手術動作の医工学的な解析と、それらを基盤とした科学的なトレーニング法の構築

安全で正確な手術をどのように効率的に教育するかは極めて重要な課題である。本研究では、まず、熟練者がどのように手術しているか、手術動作を数値化し、初心者の動きとの差異を抽出解析することを、第一段階とした。本研究では、腹腔鏡手術およびロボット補助下腹腔鏡手術時の縫合結紮を一つのモデルとして、optical motion track法を用いて、縫合結紮などのシミュレータートレーニングを行う中で、手術動作の解析を行い様々な成果を公表してきた。例えば、手術姿勢であるが、熟練者では、上肢は体幹から比較的ゆったりと前方に離し、肘はよりたたまれた状態を基本的なポジションとしていた。手術動作においては、熟練者は初心者に比べ、肘、手首の角度は固定され、肩の角度の変化が大きかった。おそらく、初心者は、より抹消側での動きによって様々な動作を行うのに対して、上級者は、全般的に、中枢側での大きな動きを起点として、抹消側の細かい動きを抑制しながら、必要に応じて細かな動作で使用していくというような動きが身についているものと考えられる。以上の結果を以下の論文発表をはじめ、学会等でも発表した。このような基礎的なデータは、手術を科学的に評価し、科学的に教育するうえで極めて重要である。さらに、基本的な姿勢から、どのような動作で手術しているのか、関節の位置、角度を解析し、ある種の標準化した数値を割り出して、そこから外れる動作が行われた場合に、注意喚起がなされるようなシステムを構築する。このようなシステムにより、初心者はより効率的に手術動作の安全な動きを身に付けることができると考える計画に従っておおむね順調に進展している。上記に記したように、熟練者と初心者の姿勢の違いは、数値として抽出・解析し、その結果を複数の論文、多数の学会で発表してきている。様々な基礎的な解析結果から、姿勢、関節の運動域など初心者と熟練者の差異を抽出し、発表してきた。今後、理想的な基準から外れた場合のアラーム機構を開発し、手術動作中(シミュレータ上での)の注意喚起を行い、その都度、自覚的に修正するシステムを構築する予定である。手術が“術者の手"で行われる以上、手の動きが直接的に操作の質を決める。手指・手首の柔らかい動きが、器具(鉗子や軟性鏡)のスムースな動きを作り出すと考えられる。現状では、シミュレーター操作中の手の軌跡、上肢や大きな関節の動きなどに関する研究はあるが、実際の手指の細やかな動きにまで及ぶ研究はほとんどない。これらの動きが複雑なためである。熟練者の器具の把持力は安定し、必要な部分で必要な力が加わり、他の部分では支える最小限の力に戻ることが予想される。一方、初心者の把持力は不安定であり、必要以上に強く、これに伴い上肢、肩に力が入り、“硬い動き“になると予想される。平成29年度は3軸力覚センサを使用し、マスターコントローラーヘ術者がどの程度作用力を加えているかを計測可能な環境を作成し、技術レベルの異なる術者での作用力の差に関し検討を行った。被験者は泌尿器科医(熟練者)とシミュレータートレーニングを十分に行った専修医(初心者)とし、タスクはダビンチシミュレーターのスーチャースポンジ1、とした。評価パラメーターは、タスク時間、タスクスコア、最大把持力、平均把持力とした。タスク時間、タスクスコアでは、熟練者が初心者を上回る結果であり、最大把持力、平均把持力、力積に関しては、熟練者は初心者と比べ小さい値を示したことから、弱い作用力で操作を行っていることが明らかとなった。また、針の受け渡しに要する時間が初心者は有意に長く、さらにシミュレータータスクのミスターゲット数は、作用力の大きさと相関関係にあった。平成29年度は、ダビンチシミュレーションタスクにおける術者のマスターコントローラーへの作用力を分析することが可能であり進捗状況はおおむね順調である。リアルタイムに把持力を呈示するシステムを開発中である安全で正確な手術をどのように効率的に教育するかは極めて重要な課題である。

このようなシステムにより、初心者はより効率的に手術動作の安全な動きを身に付けることができると考える計画に従っておおむね順調に進展している。上記に記したように、熟練者と初心者の姿勢の違いは、数値として抽出・解析し、その結果を複数の論文、多数の学会で発表してきている。現在リアルタイムに把持力を呈示するシステムを開発中であり、将来的には内視鏡画像上に作用力を重畳させるフィードバックシステムによる学習効果の検討を行いたい。様々な基礎的な解析結果から、姿勢、関節の運動域など初心者と熟練者の差異を抽出し、発表してきた。今後、理想的な基準から外れた場合のアラーム機構を開発し、手術動作中(シミュレータ上での)の注意喚起を行い、その都度、自覚的に修正するシステムを構築する予定である。筋電図計測機の購入を予定しておりましたが、筋電図計の購入機の機種選定を行っている段階であるため未使用額が生じました。平成30年度に機器選定を行い購入する予定としております。購入物品、旅費の価格が予算よりも安価であったため、繰越金52,000円が発生した。
コアを用いた地圧計測法の高信頼性化に関する総合的研究

本研究では,コアを用いた地圧計測法の信頼性を向上させるため,8人の研究者により基礎的研究と実際の地圧計測を行った。釜石鉱山の550mレベルおよび250mレベルの坑道からボーリングにより得られたコアを各研究者に配付することにより,共通の試料によりラウンドロビン試験を行い,結果の比較を行った。地圧の評価は各研究者が以下に述べるようなそれぞれの方法で行った。藤井はreduced strainを用いないDRA法により,古住は,DRAまたはAE法およびそれらの併用法により,山本はDRAにより,瀬戸はAE法とDRA法の併用法により,及川はDSCA法および静水圧下のDRA法(PSHA)法により,佐野はDSCA法,DSA法および弾性波速度の異方性の評価により地圧計測を行い,また松木と小島はDRA法,DSCA法ASR法およびAE法の全てを用いて地圧計測を行った。これらの方法により得られた結果の総合的な比較・検討はまだ完全には行われていないが,現在までのところでは,それらはほぼ一致していたり,またかなり異なっていることもあった。ラウンドロビン試験により共通試料に対する各方法の結果を得るという本研究の当初の目的は達成されたが,これらの総合的評価は今後の課題として残った。基礎的研究については,山本は,DRAに基づく応力記憶について基礎的な研究を行い,非弾性ひずみの発生機構を微視破壊によるものと地殻応力下での応力の均一化によるものに分類し,DRAのメカニズムは後者であるとの仮定に基づき理論的研究を行った。松木と小島は,山本とは別の観点から,閉鎖き裂の力学的挙動に注目し,ガラス板にWing crackを有する閉鎖き裂を導入してモデル実験を行い,AEのカイザー効果のみならずDRAによる非弾性ひずみの急増も閉鎖き裂の力学的挙動に現れること,またそれらの挙動はき裂面の粗さに大きく依存することを見いだし,さらに閉鎖き裂の除荷に伴う逆滑りが時間依存的に起こることを明らかにして,DSCA法も含めて,全てのコアを用いた地圧計測法の背後にあるメカニズムが岩石中に含まれる閉鎖き裂の力学的挙動によって説明できる可能性があることを示した。本年度は、追加配分により交付決定があったこともあり、主としてこれまでに釜石鉱山の250mレベル坑道から採取した花崗閃緑岩のボーリングコアをラウンドロビンのための共通試料として研究分担者に配布し、それぞれの機関でこれまでに行ってきた方法により三次元地圧の評価またはそのための準備を行った。即ち、北大の藤井はDRAによる地圧評価のための計測システムを作製し、岩手大の古住は配布された試料についてAE法とDRA法の併用法により三次元地圧の詳細な評価を行った。また、東北大の山本はDRAにより地圧の一部成分の評価を行い東北大の松木らは、DRA,DSCAおよびAE法により三次元地圧の評価を行った。資環研の瀬戸らは、AE法とDRA法の併用により地圧の一部を評価し、山口大の佐野らは、DSCA法によりき裂評価を行った。これらの研究成果または途中経過は、平成5年3月に行われた研究打合せ会で討論され、それぞれの研究機関で用いている具体的な測定方法などについて意見交換が行われた。また、本年度は、新たに釜石鉱山の250mレベル坑道から石灰試料をボーリングにより採取し、次年度に行う予定の同地点のボーリング試科と併せて各研究機関に配布する予定である。また、基礎的研究により、東北大の松木らは、先行応力が三軸応力条件の場合、従来のDRA法では先行軸応力を正しく評価しないことを明らかにした。また、DRAの差ひずみ関数の屈曲点は、応力が解放された後に生ずる回復ひずみ量に対応して現れることを明らかにするとともに、これに基づいた新しい三次元地圧計測法を提案し、さらに、これにより釜石鉱山の250mレベルの地圧の方向を評価した。また東北大の松木らは、AE法における新圧成分の影響に関する基礎研究により、AE法もまた三軸応力条件では応力を正しく評価しないことを見い出した。

基礎的研究については,山本は,DRAに基づく応力記憶について基礎的な研究を行い,非弾性ひずみの発生機構を微視破壊によるものと地殻応力下での応力の均一化によるものに分類し,DRAのメカニズムは後者であるとの仮定に基づき理論的研究を行った。松木と小島は,山本とは別の観点から,閉鎖き裂の力学的挙動に注目し,ガラス板にWing crackを有する閉鎖き裂を導入してモデル実験を行い,AEのカイザー効果のみならずDRAによる非弾性ひずみの急増も閉鎖き裂の力学的挙動に現れること,またそれらの挙動はき裂面の粗さに大きく依存することを見いだし,さらに閉鎖き裂の除荷に伴う逆滑りが時間依存的に起こることを明らかにして,DSCA法も含めて,全てのコアを用いた地圧計測法の背後にあるメカニズムが岩石中に含まれる閉鎖き裂の力学的挙動によって説明できる可能性があることを示した。本年度は,昨年度の研究を継続するとともに新たに配付した釜石鉱山250mレベルの石灰岩について各研究機関がそれぞれの方法で地圧計測を行った。藤井は、DRA法に関し、reduced strainを用いない方法で石灰岩の三次元地圧を評価した。古住は、AE法とDRA法を用いて鉛直応力と水平面内応力を求め、石灰岩については、応力の大きさならびに最大水平応力の方位とも二つの方法で大きな差がないことを明らかにした。山本は、DRAに基づく応力記憶について基礎的な研究を行い、非弾性ひずみの発生機構を微視破壊によるものと地殻応力下での応力の均一化によるものに分類し、DRAのメカニズムは後者であるとの仮定に基づき理論的研究を行った。松木と小島は、山本とは別の観点から、閉鎖き裂の力学的挙動に注目し、ガラス板にWing crackを有する閉鎖き裂を導入してモデル実験を行い、AEのカイザー効果のみならずDRAによる非弾性ひずみの急増も閉鎖き裂の力学的挙動に現れること,またそれらの挙動はき裂面の粗さに大きく依存することを見いだし,さらに閉鎖き裂の除荷に伴う逆滑りが時間依存的に起こることを明らかにして,DSCA法も含めて,全てのコアを用いた地圧計測法の背後にあるメカニズムが岩石中に含まれる閉鎖き裂の力学的挙動によって説明できる可能性があることを示した。また,石灰岩について変位計測に基づくASR法を実施し,数ミクロン程度の極めて小さな変位にもかかわらず比較的安定した三次元地圧の方向が求められた。瀬戸は,AE法とDRA法の併用法により石灰岩の三次元地圧の評価を行い,鉛直応力が被り圧よりも小さいことを見いだしている。及川は,DSCA法とPSHA(静水圧下のDSCA)を行い,三次元地圧の方向を評価した。佐野は,地圧計測の基礎としてのDSA法および弾性波速度により花崗閃緑岩のき裂の配向性の評価を行い,き裂が少なく異方性も小さいことを明らかにしている。
タイ文化圏に関する言語事典の編纂に向けて

本研究課題の主要目的は、これまでの現地調査で大量に蓄積されたタイ文化圏の研究未開発言語について、補充調査を行いながら整理して公開するとともに、文法研究を視野に入れた口述テキストを収集することである。また、現地調査の過程でさらなる未知の言語の発見に努めることも目標の一つである。以上の目的達成のため、代表者の新谷はこれまでに収集された語彙データの整理を進め、ナガ系の2言語(Makuri語およびKokak語)とカヤン系の2言語(Sonkan語およびDosanbu語)のデータを公開した。ナガ系の2言語については名前が知られているだけで科学的データがほとんど存在しなかった言語で、カヤン系の2言語については名前さえ知られていなかった言語であり、この公開により従来にも増して国際的に注目を集めることになった。また、ミャンマーのヤンゴン、カヤー州、シャン州、カレン州で現地調査を行い、これまでの調査データを補充するとともに、多くの未知のカヤン系言語を発見し、そのデータを収集することに成功した。口蓋垂音やそり舌音の存在が確認され、特殊な末尾子音が見つかるなど、カレン系言語の歴史音韻論を考察するうえで非常に大きな収穫があった。分担者の山田はタイ国チェンラーイ県及びメーホーンソーン県で現地調査を行った。チェンラーイ県ではワ語のテキスト化作業およびプラン語の言語文化資料の収集を行い、メーホーンソーン県ではラワ語の調査を行うとともに、隣接するタイ系およびカレン系民族の言語文化についても調査した。こうした調査により、ワ系言語の文法類型の推移と隣接言語との関係を考察する土壌が整いつつある。4言語のデータ公開が実現でき、うち2言語は全く未知の言語であり、そのほかの2言語はこれまで科学的データの乏しかった言語である。この公開によって国際的な評価もいっそう高まった。また、ミャンマーでの現地調査では多くのカヤン系新言語が発見できている。モン・クメール系言語の文法調査も順調に進んでいる。これまでの語彙データの整理を進め、必要な補充調査を行って世界に向けて公開していく。ミャンマーにおいてはまだまだ未知の言語が発見できる可能性があり、積極的な現地調査を行ってデータ収集に努める。モン・クメール系言語の文法類型の整理と、隣接する言語との関係を考察すべく現地調査を更に進める。
新規IL-2依存性チロシンリン酸化蛋白分子(pp70)の機能的役割

インターロイキン2(IL-2)受容体γ鎖はIL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15の各受容体の必須なサブユニットである。ヒトにおいてγ鎖に変異があるとT細胞やNK細胞の分化増殖が障害され、X連鎖重症複合免疫不全症(XSCID)が発症する。本研究は、γ鎖を介する上記サイトカインによるシグナル伝達機構を解明し、T細胞やNK細胞の分化増殖機構を明らかにすることを目的とする。特に、γ鎖に会合するJak3チロシンキナーゼは上記サイトカインによる細胞増殖シグナル伝達に必須であることが分かっている。そこでJak3の下流のシグナル分子の同定を試み、新たな分子を単離した。L-2刺激によりチロシンリン酸化される蛋白分子として同定し、遺伝子単離した新規蛋白分子、"STAM"はSH3領域及びITAM領域を持つシグナル伝達分子である。STAMはチロシンキナーゼ、Jak3, Jak2と直接会合していることから、これらキナーゼの直接の基質であると考えられる。STAMのSH3領域欠損変異体を過剰に発現させたところ、IL-2及びGM-CSF刺激によるDNA合成が阻害されたことから、STAMは増殖シグナル伝達に関与することが示唆された。さらに、c-mycとSTAMの関連を調べたところ、STAMを過剰発現させるとc-mycの発現が増強された。以上の結果から、STAMがJak3,Jak2の下流において細胞増殖やc-myc誘導シグナル伝達に関わる機能分子であることが示唆された。
仏教論理学と後期大乗仏教への展開

サハジャヴァジュラ(11世紀)の仏教の哲学綱要書『定説集成』での瑜伽行派の無形相知識論の節についての梵文校訂テキストと和訳注を作成し、この定説の論理的思考方法が法称やシャーンタラクシタなどの見解に遡ることを示した。更に、この教理の分析の基礎として法称の『知識論決択』の主張命題の定義の節を解読した。この文脈では、聖言と世間での承認(prasiddhi)は、それらに反対する主張を否定する根拠と見なされる。しかし、聖言等は常に妥当であるわけではない。同書の分析に基づき、聖言と承認がどのような条件の下で妥当となり得るのかを示した。後期大乗仏教は顯教と密教の兼学をもって完成した。顕密両面の後期大乗仏教の研究は、諸学匠が著述した綱要書の解読を通して可能となる。しかし、その綱要書の梵文原典の多くは散逸している。幸いにも、サハジャヴァジュラ(11世紀)著『定説集成』(Sthitisamasa)のサンスクリット語写本(Nepal-German Manuscript Preservation Project,Reel No.324/4)が残されており、この書物の解読により顯密両面の教義の梗概を解明することが可能になった。本年度は、その一過程として、『定説集成』の中の無形相唯識説の部を解読した。世間では対象が実在すると見なされているが、それは、本来的には、外界にも、識自身にも存しない、という無形相唯識説の論拠を解析した。無形相唯識説の部の英訳に際しては、オックスフォード大学のAlexis Sanderson教授を早稲田大学に招聘し、大学院のゼミの中で、写本の解読、論理的な解析を試みた。同書には顯教と密教の諸説が簡潔な形で要約されているために、同書の翻訳においては、これらの定説が先行する仏教の如何なる学説を前提とするのかを分析することが不可欠である。無形相唯識派の学説に関しては、この分析を筆者が担当した。密教の部については、Sanderson教授が担当した。同教授は写本のtranscription及びテキストのパラレルを提示し、筆者と杉木恒彦助教とが別個に写本のtranscriptionと翻訳を準備した。これらの分析作業には、後期大乗仏教の教理が前提する仏教論理学の研究が必要となる。今年度は、仏教論理学での推論的な思考、特に、世間で周知と認知すること(pratiti)が妥当な認識の根拠となることは如何にして可能かという問題に対する法称(7世紀)の見解を解明した。11世紀に活躍した密教の学匠サハジャヴァジュラ(Sahajavajra)の哲学学説綱要書『定説集成』(sthitisamasa)の解読の目的は、後期大乗仏教の教理と実践がどのようように最終的に集約さていったのかを知ることにある。後期仏教の高度な哲学的な理論を、文脈の明確ではない西蔵語訳のみに基づいて行うことは困難であり、サンスクリット語原典の存在は哲学の内容の明確な形での分析を可能にしている。昨年に続いて、Oxford大学のAlexis Sanderson教授を早稲田大学に招聘し、唯識説の章を解読した。昨年度は、すべてのものごとは心としての知識の展開である、しかも、そのものごとは知識の形相としても実在しないという瑜伽行派無形相知識論説を分析した。今年度は、有形相知識諭を考察した。即ち、そのようにものごとが知識の形相として全く存在しない場合には、現実の諸対象の認識において、任意のものではなく特定な対象についての認識が成立するという経験を説明できない。そのことを説明するためには、知識の中の形相が知識と同次元で存在する、ということが必要である、とする有形相知議説を考察した。筆者がサンスクリット語の写本の校訂と英訳を準備した。その際に、有形相知識説の思想史的な展開を注に付した。同教授も自ら収集した諸資料を持参した。これらを対照しつつ、Sthitisamasaの偈文の英訳を推敲し、内容の分析を行った。更に、後期の仏教教理の解析の基礎的研究として、後期大乗仏教の詰学匠が拠り所としている法称(Dharmakirti七世紀)の知識諭書『知識論決択』の中から、仏教における聖書(信頼に値する人の言葉)の妥当性について考察を行った。仏教の学匠サハジャヴァジュラ(11世紀)の著作である『定説集成』のサンスクリット語写本の解読、特に、顕教の中の無形相唯識説および有形相唯識説の解読を行った。昨年Oxford大学のSanderson教授を早稲田大学に招聘し、唯識説の部分のサンスクリット語写本のtranscription、西蔵語訳との対照、原典テキストの校訂を進めた。

その後、同教授との共同解読の際に十分に論じ尽くされなかった部分、即ち、思想史的展開からのテキストの再考察を加えた。外界の対象の存在を否定し、対象とは実は知識の中に顕現した形相である、という唯識説は後期大乗仏教の基本的な説の一つとなっている。その定説が如何に理論的に整備されていったのか、具体的には、理論形成の中核となった仏教論理学派の法称(7世紀頃)の対象認識説から密教教理での対象認識説にどのように展開したのかを考察した。こうした思想史的展開の考察においては、その基盤となる法称の認識論、および、それを記述するために法称が用いた論理学の精査が不可欠である。法称の著作の中で、先行する陳那(5世紀-6世紀頃)の解説ではなく、法称が自らの見解を著述した主著が『知識論決択』である。この第三章(他者のための推論)の主張命題の定義の一部を解読し、「すべての認識は妥当な認識ではない」などのパラドックスを含む命題に対する仏教論理学派の処理方法を解析した。これを基にドイツ語の翻訳と注解を作成した。オーストリアの科学アカデミーには、同書に対するダルモーッタラ(8世紀頃)の浩瀚な梵文注釈の写本が所蔵されており、この写本の解読を並行して行った。同アカデミーで研究するHugon博士を早稲田に招聘し、『知識論決択』の当該の箇所の解読に必要な注釈の読み合わせを行った。
メラノーマにおける抗PD-1抗体治療抵抗性に関わる分子の同定

昨年度は、抗PD-1抗体に対する治療抵抗性のメカニズムを解明するために、抗PD-1抗体治療にて病巣がすべて一旦縮小した進行期メラノーマ1例において、(1)縮小を保っている病巣、(2)数年後に急激に増大した病巣、それぞれを切除、解析した。縮小維持していた病巣は壊死組織とマクロファージで構成されており、増大、悪化した病巣は壊死組織、メラノーマ細胞、浸潤リンパ球より構成されていた。それぞれの浸潤T細胞の状態を比較すると、PD-1, TIGIT, LAG3などの発現レベルは同等であった。悪化病巣のがん細胞を調べると細胞表面の全てのMHC class Iの発現が無かった。今年度は、悪化病巣のMHC class Iロスの機序を詳細に解析した。まず、全てのMHC class I消失が観察されたため、MHC class Iの共通コンポーネントであるB2Mの発現異常を考え、解析を行った。その結果、コピーナンバーアッセイにてDNA上のB2M遺伝子コード部位が欠損していること、正常B2M遺伝子をこのがん細胞に導入するとMHC class Iの発現が回復すること、を確認した。次に、悪化した病巣内の腫瘍特異的T細胞の機能を評価した。上記の人工的にMHC class Iを復活させた自己がん細胞に強く反応するT細胞を病巣内から増殖させて、改めてMHC class Iを消失したがん細胞と共培養すると、全く認識されないことを確認した。以上より、本研究で解析を行った症例の一つの病巣では、がん細胞ゲノム上のB2M遺伝子の消失によってMHC class Iの全消失が起こっており、その結果病巣内に浸潤する腫瘍特異的T細胞によって認識、制御されなくなった結果、治療抵抗性が生じた、と考えられた。ここまでの結果を、日本がん免疫学会にて発表した。抗PD-1抗体に対する治療抵抗性のメカニズムを解明するために、抗PD-1抗体治療にて病巣がすべて一旦縮小した進行期メラノーマ1例において、(1)縮小を保っている病巣、(2)数年後に急激に増大した病巣、それぞれを切除した。それぞれの病巣の癌細胞の状況、浸潤リンパ球の状態や腫瘍反応性を比較した。縮小維持していた病巣は壊死組織とマクロファージで構成されており、メラノーマ細胞は残っていなかった。一方、増大、悪化した病巣は壊死組織、メラノーマ細胞、浸潤リンパ球より構成されていた。悪化病巣よりメラノーマ細胞株と浸潤T細胞の株を樹立した。これらをin vitroで共培養すると、T細胞株の活性化や癌細胞の殺傷はほとんど見られなかった。腫瘍細胞を調べると細胞表面のMHC class Iの発現が無く、その原因としてB2M遺伝子の発現異常が起きている事が明らかになった。レトロウイルスを用いて再発病巣のMHC class I発現を復活させると、浸潤T細胞株による強い認識、殺傷がみられた。以上より、このケースでは癌細胞がB2M遺伝子異常によってMHC class Iを消失することで、抗PD-1抗体への治療抵抗性を獲得していることが明らかとなった。現在、共同研究を行っている研究施設により、再発病巣の腫瘍のエクソームシーケンスを行う準備中である。本年度に予定していた実験のほとんどは達成した。未達成の実験は以下の通りである。再発病巣におけるB2M遺伝子異常のメカニズムを解明しつつ、他の遺伝子異常を検出するためのエクソームシーケンスは現在、進行中である。また現在、再発病巣の浸潤T細胞から複数の腫瘍特異的CTLクローンを樹立しつつある。今後すぐに、それぞれのT細胞受容体clonotypeを決定し、それをもとに腫瘍特異的CTLのin vivo(腫瘍消化液内)や末梢血内での状態を調べる。以上より、本研究で解析を行った症例の一つの病巣では、がん細胞ゲノム上のB2M遺伝子の消失によってMHC class Iの全消失が起こっており、その結果病巣内に浸潤する腫瘍

特異的T細胞によって認識、制御されなくなった結果、治療抵抗性が生じた、と考えられた。ここまでの結果を、日本がん免疫学会にて発表した。メラノーマにおける抗PD-1抗体の治療抵抗性を克服するために、本年度に樹立した悪化病巣由来のメラノーマ細胞株におけるB2M以外の治療抵抗性に関与する因子を、GeneChipやエクソームシーケンスによって明らかにする。さらに腫瘍特異的浸潤T細胞クローンを樹立してそのT細胞受容体clonotypeを明らかにし、それを目印に悪化病巣における腫瘍特異的CTLの状態をsingle cell sequencingなどで評価する実験は、共同研究施設とともに進行中である。今後はB2M以外の悪化因子を同定して、その機能評価と阻害方法の検討に向けたin vitro, in vivo実験を実施してゆく。さらに他の症例由来の検体解析も行う。2018/10/7 6:30日本経済新聞電子版に研究が紹介された平成29年度は予定よりも患者検体数が少なかったため、それの解析分を次年度に回す形となった
脳腫瘍における血管新生機構の解明と抗血管新生・化学併用療法の開発

ラットの血管内皮細胞および腫瘍細胞(C6)を単層培養し,多重標識組織放射能測定法で各トレーサの速度定数を算出して増殖能および糖代謝を評価した.培養液中の血管内皮増殖因子(VEGF)の濃度を0.525ng/mlまで変化させ,VEGF無添加群(対照群)と比較すると血管内皮細胞の増殖能および糖代謝はVEGF濃度の増加に伴い亢進した.培養液中の血管新生阻害剤(TNP470)の濃度を10ng/mlから5μ9/mlまで変化させ,対照群と比較するとTNP470濃度の増加に伴い,血管内皮細胞の増殖能および糖代謝は低下したが,腫瘍細胞(C6)では血管内皮細胞と比較してTNP470による抑制効果が少なかった.培養実験系で用いた腫瘍細胞(C6)をラットの右大脳基底核に定位的に注入接種して脳腫瘍モデルを作成し,TNP470単独および抗腫瘍薬(ACNU)との併用投与を行い,^<14>C-メチオニン(Met)によるオトラジオグラフィー法で解析した.関心領域は腫瘍部(T)と対側灰白質(NT)に設定してT/NTを算出した.TNP単独投与群ではMet集積量(T/NT)は対照群(2.27±0.22)と比較して有意に低下し(1.55),腫瘍体積は対照群の47%に抑制され半数例に壊死巣がみられた.併用群ではACNU先行投与群の腫瘍体積が対照群の30%と最小であり,全例に壊死巣が確認され,Met集積も有意に低下して(1.53),治療効果が最大であった.TNP治療後にACNU投与を併用した群では腫瘍体積およびMetの集積量はTNP単独投与群と比較して同程度であった.今回の検討では抗腫瘍薬を先行投与し血管新生阻害剤を併用するプロトコールの治療効果が最大であり,tumor dormancy therapyとして抗血管新生・化学併用療法は有望と考えられた.ラットの血管内皮細胞および腫瘍細胞(C6)を単層培養し,多重標識組織放射能測定法で各トレーサの速度定数を算出して増殖能および糖代謝を評価した.培養液中の血管内皮増殖因子(VEGF)の濃度を0.525ng/mlまで変化させ,VEGF無添加群(対照群)と比較すると血管内皮細胞の増殖能および糖代謝はVEGF濃度の増加に伴い亢進した.培養液中の血管新生阻害剤(TNP470)の濃度を10ng/mlから5μ9/mlまで変化させ,対照群と比較するとTNP470濃度の増加に伴い,血管内皮細胞の増殖能および糖代謝は低下したが,腫瘍細胞(C6)では血管内皮細胞と比較してTNP470による抑制効果が少なかった.培養実験系で用いた腫瘍細胞(C6)をラットの右大脳基底核に定位的に注入接種して脳腫瘍モデルを作成し,TNP470単独および抗腫瘍薬(ACNU)との併用投与を行い,^<14>C-メチオニン(Met)によるオトラジオグラフィー法で解析した.関心領域は腫瘍部(T)と対側灰白質(NT)に設定してT/NTを算出した.TNP単独投与群ではMet集積量(T/NT)は対照群(2.27±0.22)と比較して有意に低下し(1.55),腫瘍体積は対照群の47%に抑制され半数例に壊死巣がみられた.併用群ではACNU先行投与群の腫瘍体積が対照群の30%と最小であり,全例に壊死巣が確認され,Met集積も有意に低下して(1.53),治療効果が最大であった.TNP治療後にACNU投与を併用した群では腫瘍体積およびMetの集積量はTNP単独投与群と比較して同程度であった.今回の検討では抗腫瘍薬を先行投与し血管新生阻害剤を併用するプロトコールの治療効果が最大であり,tumor dormancy therapyとして抗血管新生・化学併用療法は有望と考えられた.ラットの正常脳の血管内皮細胞を単層培養し,Sigma Scan Proで計測された任意の3視野内の細胞数に基づいて細胞密度を算出して細胞増殖曲線を作成し,細胞増殖期が定常期であることを確認し,三重標識したアミノ酸欠乏培養液(^<14>C-TdR,^3H-FDG,^<99m>Tc-DTPA)に交換し,5分から60分にわたって細胞と培養液を経時的に採取して細胞内および培養液中の各トレーサ濃度を測定した.内皮細胞への各トレーサの取り込みは培養液から細胞内へのトレーサの流入を示す速度定数Kiで評価した.採取による障害細胞および細胞外腔へのトレーサの集積は^<99m>Tc-DTPAの集積を用いて補正し,真の細胞/培養液濃度比を用いてKiを算出した.^<14>C-TdR,^3H-FDGの集積はそれぞれ増殖能,糖代謝と密接に関連しており,培養液中の血管内皮増殖因子(VEGFなど)の濃度が各トレーサの速度定数,集積量へ及ぼす影響について検討した.培養液中のVEGFの濃度を2.5ng/mlから25ng/mlまで変化させ,VEGF無添加群と比較すると,血管内皮細胞の増殖能(^<14>C-TdRのKi)はVEGF低濃度群では無添加群と同程度であったが,VEGF高濃度群(25ng/ml)では有意に増加した.また,糖代謝(^3H-FDGのKi)については培養液中のVEGF濃度の増加に伴い,^3H-FDGの集積量(Ki)が増加し,糖代謝の亢進が示唆された.

また,今年度は^<99m>Tc製剤を用いたオートラジオグラフィー法による腫瘍イメージングシステムを確立し,ラット可移植性腫瘍株(C6,RG2,W256)における^<99m>Tc製剤を用いた腫瘍イメージング作成に成功した.現在,酸素欠乏部位に選択的に集積するトレーサである^<99m>Tc-Nitroimidazole(BMS181321,ブラッコ・エーザイ)の入手手続きを行っている.平成12年度に培養実験系で用いたラット可移植性腫瘍(C6)をSprague-Dawleyラットの右大脳基底核に定位的に注入接種して脳腫瘍モデルを作成し,移植後6日目より血管新生阻害剤(TNP470,武田薬品)の単独(30mg/kg/day;隔日皮下投与,計3回)および抗腫瘍薬(ACNU;30mg/kg/day;TNP470投与開始前あるいは最終投与後に静脈内投与)との併用投与を行い,(^<14>C-methyl)-L-methionine(^<14>C-Met)によるオートラジオグラフィー法で治療効果を解析した.関心領域は腫瘍部(T)と対側灰白質(NT)に設定して,腫瘍への^<14>C-Metの集積量はT/NT比を算出し,対照群と各治療群で比較検討した.また,オートラジオグラム作成後にHE染色を行い,腫瘍径の測定から腫瘍体積を算出し,組織学的検討を加えた.TNP単独投与群では腫瘍体積は対照群の47%に抑制されており,^<14>C-Metの集積は1.55±0.05と対照群(2.27±0.22)と比較して有意に低下し,半数例に壊死所見がみられた.TNPと抗腫瘍薬との併用群ではACNUの先行投与群の腫瘍体積が対照群の30%と最小であり,全例に壊死巣が確認され,^<14>C-Metの集積も有意に低下して(1.53±0.25),治療効果が最大であった.TNP治療後に抗腫瘍薬の投与を併用した群では腫瘍体積および^<14>C-Metの集積量はTNP単独投与群と比較して同程度であった.今回の検討から抗腫瘍薬を先行投与し,血管新生阻害剤を併用するプロトコールの腫瘍増殖抑制効果が最大であり,悪性脳腫瘍における新たな治療戦略として抗腫瘍薬と血管新生阻害剤の併用投与によるtumor dormancytherapyは有望と考えられた.
算数・数学・理科における児童・生徒のミスコンセプションに関する実態調査研究

本研究の目的は、算数・数学・理科における児童生徒のミスコンセプションの実態を明らかにすることである。そのために、先ず、教師の予想とズレた学習展開例に焦点を当て、教師へのインタビュー調査を実施した。次に、児童生徒を対象に質問紙による調査を実施した。さらに、児童生徒へのインタビュー調査を実施した。研究の成果として、算数・数学においては、文字a、xなどの理解に関して、異なる文字を含む式を読む際に、児童生徒は「違う文字は違う数を表す」として同定できるミスコンセプションを示すことが判明した。また、「違う文字は違う数を表す」と矛盾・対立する事例に対する反応は、これまでの予想に反して頑固であり、これを否定することに抵抗する実態が見出せた。一方、理科においては、粒子概念・「浮力」の概念、また、ろうそくの燃焼・乾電池と豆電球の接続の問題などに関して、主として質問紙による調査研究により、種々のミスコンセプションの実態を具体的に見出すことができた。算数・数学と理科に共通する研究成果として先ず挙げられるのは、これまでの評価問題では顕在化されなかった理解とミスコンセプションの実態を鮮明に浮かび上がらせることに成功した点である。それは、種々の新しい研究方法を積極的に開発・試行・実施した成果が実ったものである。このように研究の内容面だけでなく、研究方法面における成果も十分に評価できるものと考えている。さらに、子ども持っているミスコンセプションは、これまでの指導法では容易に変容するものではないことが判明した。何故なら、ミスコンセプションは、それが有効に機能する状況・場面を背景に持ち、かなり頑固であるからである。今後、ミスコンセプションの解消の実態と経年変化の様相をさらに研究する必要があろう。本研究の目的は算数・数学・理科における児童・生徒のミスコンセプションの実態を明らかにすることである。そのために、先ず、教師の予想とズレた学習展開例に焦点を当て、教師へのインタビュ-調査を実施した。さらに、児童生徒へのインタビュ-調査を実施した。児童生徒のミスコンセプションを顕在化させる際に問題となるのは、誤答のみならず正答の背後に潜む子どものミスコンセプションを顕在化させる方法である。本研究では、調査問題においては、認知的コンフリクトが生起するように工夫し、認知的コンフリクトの生起する箇所とその解消過程に着眼してミスコンセプションの実態を評価・分析する方法を開発し、これを実施した。インタビュ-調査では、予備調査を実施した上で、異なる考えを持つ児童生徒を意図的にペアにして調査する方法を開発し、これを実施した。その結果、例えば、文字の理解とミスコンセプションについては次の点が明らかとなった。1.異なる文字を含む式を読む際に、児童生徒は「違う文字は違う数を表す」として同定できるミスコンセプションを示すことが判明した。2.「違う文字は違う数を表す」と矛盾・対立する事例に対する反応は、これまでの予想に反して頑固であり、これを否定することに対する抵抗が見出せた。3.児童生徒は非整合的な知識に遭遇した際に、これを解消しようとする場合と、両者をコンパ-トメンタリゼイションによって共存させようとする場合が見出された。コンパ-トメンタリゼイションについては、研究計画の段階では十分に予想できなかった側面であるが、貴重な研究成果の一つを見出したといえる。本年度は、これまでに得られた教師へのインタビュー調査の結果および児童生徒を対象にした質問紙調査・インタビュー調査の結果を総括することを中心に研究を進めた。なお、児童生徒へのインタビュー調査は本年度も継続した。

本年度の研究成果として、算数・数学においては、文字a、xなどの理解に関して、児童生徒は「違う文字は違う数を表す」として同定できるミスコンセプションを示し、また、このミスコンセプションと矛盾・対立する事例に対する反応は、これまでの予想に反して頑固であり、これを否定することに低抗する実態が見出せた。理科においては、粒子概念・「浮力」の概念、また、ろうそくの燃焼・乾電池と豆電球の接続の問題などに関して、主として質問紙による調査研究より、種々のミスコンセプションの実態を具体的に見出すことができた。本年度のインタビュー調査により、児童生徒の持っているミスコンセプションがかなり頑固であることがより明確になった。このことは、児童生徒の持っているミスコンセプションが、従来の指導法では容易に変容するものではないことを示唆している。ミスコンセプションは、これはでの児童生徒の学習経験の中で有効に機能する状況・場面を背景に持っているからこそ「頑固」なのである。今後、ミスコンセプションの解消の様相とその動因、さらに小学生から大学生を視野に入れたミスコンセプションの経年変化の様相を研究する必要があろう。
産褥早期の乳房変化と唾液中プロラクチン濃度の変動との関係

産褥早期の乳房皮膚温とともに唾液中プロラクチンの変動についての基礎的データを得ることを研究目的とした。A産婦人科個人病院に入院中で合併症がなく、母児同室を開始した正常分娩後の褥婦5名(初産婦3名、経産婦2名、平均年齢24.0歳)を対象に、平成18年3月に調査を行った。産褥1日から3日の10時から11時に、乳房皮膚温の測定と唾液の採取を行った。また産褥2日の貧血検査時には、唾液中プロラクチンとの整合性をみる指標として血液の採取を行った。乳房皮膚温は、プライバシーに配慮した上で、乳房を5分程度室温に順応させ、コンパクトサーモロガー(安立計器株式会社製)の温度センサを乳房の外側部分3箇所に貼付して行い、その平均皮膚温を算出した。唾液の採取は、脱脂綿を口腔内で約1分間転がして唾液を染み込ませ、SARSTEDT社のSalivette容器に入れて検査機関に冷蔵輸送し、プロラクチン濃度の測定を依頼した。血液は採血管に採取後、検査機関に冷蔵輸送し、プロラクチン濃度の測定を依頼した。そのほか、乳汁分泌に影響すると思われる情報をカルテより収集した。対象の選定や血液の採取にあたっては、研究協力者である医師の協力を得るとともに、対象者には研究目的や自由意思での参加であることを文書にて説明し、同意を得た。乳房皮膚温を概観すると、産褥1日から3日にかけて上昇している対象者が多くみられた。血清中のプロラクチンに関しては、先行研究と同様の値を示しており、乳汁分泌の過程として順調な経過であると考えられた。一方唾液中のプロラクチン濃度に関しては分析中であるが、現在までの検査機関による分析の結果では基準値以下であり、今回の分析方法では検出が困難であることが推測された。今後結果が出たところで再度唾液中プロラクチンと血清中プロラクチンの値について分析し、唾液からのプロラクチン検出の可否について検討するとともに、唾液中プロラクチンの分析手法についての検討を行うことを今後の課題としたい。産褥早期の乳房変化、授乳が乳房に及ぼす影響を唾液中プロラクチンの変化から明らかにすることを目的に、本研究に取り組んだ。研究を進めるにあたり、以下の項目について検討した。1.産褥早期のプロラクチンに関する文献レビュー(1)産褥早期のプロラクチンについて文献を収集したところ、唾液を用いてプロラクチンを測定している研究がほとんどないことが確認された。血液や母乳を試料としてプロラクチンの測定を行った研究が存在することがわかったため、今回測定する唾液中プロラクチンの値を評価する指標として唾液以外の試料の測定も考慮するべく、現在検討中である。(2)唾液の採取時期を決定するにあたり、産褥早期のプロラクチンの変化や、プロラクチン分泌に影響する因子を知る必要があると考えた。現在それらの文献を検討し、適切な採取時期について考慮中である。2.データ収集を行う施設の確保について分娩件数が多く、対象者を得やすい施設の選定を行った。生体からの試料を用いた研究となるため、倫理面に十分配慮した研究計画を立案し、対象施設の倫理委員会にて承認を得られるよう準備中である。
低温酸化反応を伴う着火核伝ぱの単純化と火炎伝ぱ形態の理論体系の新展開

ガソリン基準燃料であるノルマルヘプタンとイソオクタンを燃料とし,高圧下の温度勾配を有する系における着火核の伝ぱを高速度カメラで撮影した.イソオクタンの場合,火炎が上流の低温域に伝播するにつれて,単調に火炎位置の移動速度が減少した.ノルマルヘプタンの場合,火炎が上流の低温域に伝播している途中で,火炎位置の移動速度が急激に増減した.数値計算の結果,着火核の上流側に低温酸化反応に起因する熱発生が観察された.これらのことから,ノルマルヘプタンの場合における火炎位置の移動速度の急激な変化は低温酸化反応に起因する再着火が起きたと考えられる.着火核の伝ぱは,従来の手法では乱れ場の中で同時多発的に縦横に伝ぱするため,その詳細を調べることが難しかった.本研究では申請者らが独自に開発した温度分布制御マイクロフローリアクタを用いることで,層流場に単一の着火核の伝ぱを形成する.さらに,燃料に実用液体炭化水素を用い,高圧下における着火核の伝ぱを対象とすることで,温度勾配中における低温酸化反応を伴う単一着火核の伝ぱを実現する系を構築する.これにより,従来は詳細に調べることが難しかった低温酸化反応を伴う着火核の伝ぱに関する基礎的知見を獲得し,その伝ぱメカニズムを解明することを目的とする.昨年度は,ガソリン基準燃料であるノルマルヘプタンとイソオクタンを燃料とし,周期的に形成される着火核の伝ぱの様子を長時間露光により撮影した.また,計算規模が小さいメタンを対象に計算コードの最適化・並列化,および実験結果との検証を実施した.本年度は,最適化・並列化された計算コードを用いて,ノルマルヘプタンとイソオクタンを燃料とした大規模数値計算を実施した.実験では,イメージインテンシファイアを用いた高速度カメラによる火炎の詳細な挙動の撮影を試みた.しかし,「現在までの達成度」に後述のように,特殊条件における流量計測に課題があり,計算結果と実験結果の詳細な検証は未達の状況にあることから,延長を申請した.着火核の伝ぱは,従来の手法では乱れ場の中で同時多発的に縦横に伝ぱするため,その詳細を調べることが難しかった.本研究では申請者らが独自に開発した温度分布制御マイクロフローリアクタを用いることで,層流場に単一の着火核の伝ぱを形成する.さらに,燃料に実用液体炭化水素を用い,高圧下における着火核の伝ぱを対象とすることで,温度勾配中における低温酸化反応を伴う単一着火核の伝ぱを実現する系を構築する.これにより,従来は詳細に調べることが難しかった低温酸化反応を伴う着火核の伝ぱに関する基礎的知見を獲得し,その伝ぱメカニズムを解明することを目的とする.初年度は,ガソリン基準燃料であるノルマルヘプタンとイソオクタンを燃料とし,周期的に形成される着火核の伝ぱの様子を長時間露光により撮影した.また,計算規模が小さいメタンを対象に計算コードの最適化・並列化,および実験結果との検証を実施した.第二年度は,最適化・並列化された計算コードを用いて,ノルマルヘプタンとイソオクタンを燃料とした大規模数値計算を実施した.実験では,イメージインテンシファイアを用いた高速度カメラによる火炎の詳細な挙動の撮影を試みた.最終年度は,実験結果と数値計算結果の詳細な比較を実施した.一部実験条件で混合気の形成が十分に達成できず,不安定な火炎挙動が観察される等の課題が見られたが,混合気形成部分の改修とマスフローコントローラの流量検定方法の改善を実施したことで解決した.ガソリン基準燃料であるノルマルヘプタンとイソオクタンを燃料とし,高圧下の温度勾配を有する系における着火核の伝ぱを高速度カメラで撮影した.イソオクタンの場合,火炎が上流の低温域に伝播するにつれて,単調に火炎位置の移動速度が減少した.ノルマルヘプタンの場合,火炎が上流の低温域に伝播している途中で,火炎位置の移動速度が急激に増減した.数値計算の結果,着火核の上流側に低温酸化反応に起因する熱発生が観察された.これらのことから,ノルマルヘプタンの場合における火炎位置の移動速度の急激な変化は低温酸化反応に起因する再着火が起きたと考えられる.着火核の伝ぱは,従来の手法では乱れ場の中で同時多発的に縦横に伝ぱするため,その詳細を調べることが難しかった.本研究では申請者らが独自に開発した温度分布制御マイクロフローリアクタを用いることで,層流場に単一の着火核の伝ぱを形成する.さらに,燃料に実用液体炭化水素を用い,高圧下における着火核の伝ぱを対象とすることで,温度勾配中における低温酸化反応を伴う単一着火核の伝ぱを実現する系を構築する.これにより,従来は詳細に調べることが難しかった低温酸化反応を伴う着火核の伝ぱに関する基礎的知見を獲得し,その伝ぱメカニズムを解明することを目的とする.本年度は,ガソリン基準燃料であるノルマルヘプタンとイソオクタンを燃料とし,周期的に形成される着火核の伝ぱの様子を長時間露光により撮影した.大気圧条件下では,両者の画像に有意な差は表れなかった.圧力を上昇させるにつれて,いずれの燃料についても着火と消炎の位置の間隔が長くなった.高圧時,イソオクタンの火炎画像は輝度分布が平坦であったが,ノルマルヘプタンの輝度分布に極大と極小が見られた.

これは,着火核の形成前に低温酸化反応からの発光が寄与していると考えられる.実験で得られた現象をより詳細に調べるために,本年度は非定常数値計算の準備を実施した.ノルマルヘプタンとイソオクタンの反応機構は極めて大きいため,本研究のようなシンプルな系においても,非定常数値計算は膨大な計算負荷となる.本年度は主に既存の計算コードの最適化・並列化を実施した.改良した計算コードを用いてメタンを燃料に非定常数値計算を実施し,過去のメタンを用いた実験結果と比較を行った.その結果,実験で得られた着火時に分岐する反応帯を再現することができた.液体燃料の着火核の伝播について調べるため,燃料蒸気と窒素の混合気を高温・高圧下で作成し,本実験装置に必要な微小流量を検定された流量制御器を用いて制御する必要がある.しかし,このような条件(高温・高圧・微小流量)で動作可能な流量計の納期に時間がかかり,これに付随して,これまでに実施した計算との詳細な比較検証が遅れており,関連する学会発表の予定を延期せざるを得なくなってしまったことから,延長を申請した.本年度の研究計画より,達成度はやや遅れている.イメージインテンシファイア付高速度カメラによる撮影を試みたが,機器のトラブルにより本年度に実施できなかった.一方,次年度実施予定であったイソオクタンに関する実験を一部前倒しで本年度に実施したことから,全体としてはほぼ半分の進捗状況といえる.燃料蒸気を含むガスの高温・高圧・微小流量条件における流量計測を完了し,高圧条件における火炎挙動の高速度撮影を行う.その後,今年度実施した数値計算結果と比較検証し,低温酸化反応の有無が火炎伝ぱに及ぼす影響を,各圧力条件ごとに調べる.光学系の最適化を進め,火炎伝ぱの様子をイメージインテンシファイア付高速度カメラにより撮影する.また,得られた実験結果から,数値計算を実施する条件を選定し,改良した計算コードにより非定常数値計算を実施する.得られた結果から,低温酸化反応と着火核の伝ぱがどのように干渉しているかを調べる.流量計測器関連の消耗品(温度計・圧力計・配管継手)および燃料蒸気と窒素ガスの混合気製作装置の消耗品(温度計・ヒーター)に充てる.また,実験と計算の比較から得られた知見を,国内外の会議で発表するための旅費に充てる.次年度使用額は,今年度実施予定であったイメージインテンシファイア付高速度カメラによる着火核の伝ぱの様子の撮影を,次年度に実施することにより生じた.