hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複素数及び実数領域の代数制約式に対する効率的な限量子記号消去アルゴリズムの開発

本研究では、パラメトリックな連立代数方程式の解の簡素な表現の実現とその効率的かつ高速な計算アルゴリズムの実現が重要な課題となっている。当該年度において、われわれはパラメトリックな連立代数方程式の根の連続性についての重要な性質を証明することに成功した。具体的には、連立代数方程式を構成する多項式が生成するイデアルが零次元で、かつイデアルの剰余環がなす線形空間の構造が不変であるような、パラメーターの空間において、連立代数方程式の根がパラメーターの関数として連続であることを証明した。この結果により、パラメトリックな多項式環におけるイデアルによる飽和イデアルの計算をパラメーター空間の必要最小限の分割で行うことが可能になるので、飽和イデアルのシンプルな表現が可能になる。本研究において、我々が目的としているCGSの計算をベースとする限量子記号消去アルゴリズムでは、パラメトリックな多項式環におけるイデアルによる飽和イデアルの計算が必要であり、そのできるだけ簡素な表現の実現および効率的かつ高速な計算アルゴリズムの構築が最重要な課題である。われわれが証明した性質に基づき、パラメーターを含むイデアルの根基イデアルや各変数の最小多項式の効率的かつ高速な計算アルゴリズムがCGSの計算をベースとして構築できることになり、その際必要となるパラメーター空間の分割を必要最小限のものとして構築できる。これにより効率的かつ高速な飽和イデアルの計算アルゴリズムが容易に実現できることになる。本研究では、効率的な限量子記号消去アルゴリズムをCGSの計算をベースとしたアルゴリズムとして構築できると想定していたが、当該年度にわれわれが得た研究成果によって、これが実現可能であることが示された。複素数領域における効率的な限量子記号消去アルゴリズムの構築、及び等式を多く含むような実数領域における代数制約式に対する効率的な限量子記号消去アルゴリズムの構築を、当初の予定通り、CGSの計算をベースとしたアルゴリズムとして構築していく。
核酸塩基のアミノ化反応-新規塩基アナログの合成とDNA傷害の機構解明の基礎

(1)8-NH_2-グアノシンの生成機構について発癌性アリールヒドロキシルアミンの反応種であるアリールニトレニウムイオンはDNA中のグアニン(G)残基のC-8位に付加体を与えることが知られている。しかしなぜ求電子反応が、Gの他の求核部位に起こらずC-8位に起こるかは未だ不明である。我々はその機構は明らかにするため、簡単なモデル化合物としてNH_2OSO_3H(HAOS)や2,4-ジニトロフェノキシアミン(DNPA)を用い、核酸塩基のアミノ化反応を行い、基礎的知見を得ることを目標とした。グアノシン(G_<Rf>)とHAosとの反応では8-NH_2-G_<Rf>が生成したが、そのメカニズムは、先ずN-7位にNH_2化が起こり、ついでHAOSの分解物であるNH_2OHが7-NH_2-G_<Rf>の8位を求核的に攻撃し、中間体の7-NH_2-8-NHOF体を生成し、引き続き7位のNH_2基の脱離により8-NHOH-G_<Rf>となり、更に過剰のNH_2OHにより還元され、8-NH_2-G_<Rf>となることを明らかにした。また中間体の7-NH_2体は容易に水と反応して8-OH体となることが分かり、実際、発癌性4HAQOをセリルAMP共存下DNAと反応させ生成物を調べると、DNA-4HAQO付加体の他に8-OH-Gが生成していることが明らかとなった。(2)N-NH_2-グアニンの合成についてグアニンの環内N原子のモノ置換体としては、メチル化、ヒドロキシ化が知られており、それらは1、3、7、9位、各位の位置異性体が報告されているが、アミノ化については先に我々が報告した7-NH_2-Gしか知られていない。今回我々はHAOSとDNPAを試薬に用い、デオキシグアノシン(dG)とO^6-メチル-Gを基質に用いることにより、すべてのN-NH_2-G異性体の合成に成功した。興味あることにN-NH_2-GのUVは対応するN-メチル-Gと同じであり、またグアニン誘導体に対する求電子的アミノ化反応はCH_3Iによるメチル化反応と同じ位置選択性を示すことを明らかにした。発癌性エリールヒドロテシルアミンの反応種であるアリールニトレニウムイオンはDNA中のグアニン(G)残基のC-8位に付加体を与えることが知られている.しかしなぜ求電子反応が, Gの他の求核部位に起こらずC-8位に起こるかは未だ不明である.我々はその機能を明らかにするために,簡単なモデル化合物としてNH_2OSO_3H;(HAOS)やNH_2O(2,4,-dinitrophenyl);(DNPA)を用い核酸塩基のアミノ化反応を行い,基礎的知見を得ることを目的とした.

1.HAPOとグアノシン(G_Rf)をpH24で反応させると8-アミノG_Rfが生成するが,この機構を明らかにするため, G_RfとDNPAとの反応で得られる7-アミノG_Rfを用いていろいろ検討したところ, HAOSとGRfが反応して,まず7-アミノG_Rfを生成し,その後HAOSの分解産物であるNH_2OHが7NH_2-G1RfのC-8位に求核的に付加し, 7位のアミノが脱離して, 8-NHOH-G_Rfとなり,これが更に反応系中に存在する多量のNH_2OHにより還元され, 8-NH2-GRfとなる事を明らかにした.即ちHAOSによる8-NH_2-G_Rfの生成機構は, GRfのC-8位に直接求電子的にアミノ化が進行したのではなく, 7-NH_2-G_nfを経由して生成したものである.発癌性アリールヒドロキシルアミンについてもこのような反応機構が存在するか否かについては現在検討中であるが, 4HAQOを用いた実験ではONA中に4HAQOの付加体の他に, 8-ヒドロキシグアニン残基の生成が認められ,この事は4HAQOの反応種が, GのN-7位に付加している可能性を示唆するものである.2.グアニン(G)のリングのN, (N^1,N^3,N^7,N^9)にアミン基を導入した四つのN-NH_2-G異性体を合成した. 3-NH2-Gの合成には,以前報告した. 6-メチルGを出発原料に用いて成功した.7-NH_2-GのX腺解析による結晶構造は抗ウイルス性8-OH-Gのそれと類似しており, 7NH_2-Gの生物活性が期待され,現在検討中である.グアノシン(G_<Rf>)とNH_2OSO_3H(HAOS)との反応で8ーNH_2ーG_<Rf>が生成するメカニズムは、先ずNー7位にNH_2化が起こり、ついでHAOSの分解物であるNH_2OHが7ーNH_2ーG_<Rf>の8位を求核的に攻撃し、中間体の7ーNH_2ー8ーNHOH体を生成し、引きつづき7位のNH_2基の脱離により8ーNHOHーG_<Rf>となり、更に過剰のNH_2OHにより還元され、8ーNH_2ーG_<Rf>となることが昨年の実験より示された。今回は更にこの機構を明らかにするため、7ーNH_2ーG_<Rf>をG_<Rf>と2、4ージニトロフェノキシアミン(DNPA)により合成し、それに^<15>NH_2OHを反応させたところ明らかに8ー^<15>NH┣D22ーG┣D2Rf┫D2が生成した。またNH┣D22┫D2OHの代わりにCH┣D23┫D2NHOHを用いると8ーCH┣D23┫D2NHーG┣D2Rf┫D2が生成した。以上の結果より8ーNH┣D22┫D2ーG┣D2Rf┫D2の生成機構は先に示した機講であることが証明された。グアニン(G)の環内N原子のモノ置換体としては、メチル化、ヒドロキシ化が知られており、それらは1、3、7、9位、各位の位置異性体が報告されているが、アミノ化については先に我々が報告した7ーNH_2ーGしか知られていない。今回我々はHAOSとDNPAを試薬に用い、デオキシグアノシン(dG)とO^6ーメチルーGを基質に用いることにより、すべてのNーNH_2ーG異性体の合成に成功した。興味あることにNーNH_2ーGのUVは対応するNーメチルーGと同じであり、また求電子的アミノ化反応はメチル化反応と同じ位置選択性を示すことが明らかとなった。
分子機能制御のための電子授受の設計

1.電気化学的に高い両性をもつ炭化水素としてsーインダセノジフェナレン(IDPL)を設計し、このジイソプロピル誘導体を合成した。ジイソプロピルーIDPLは予想通り高い両性を示す事を見い出すと共に、そのジアニオンが大きなジアトロピズムを示すのに反して、ジカチオンではパラトロピズムを示すことが明らかとなった(村田)。2.syn[2.2]メタシクロファンにおけるsyn antiの反転速度から二つのベンゼン環の間のCT相互作用を評価すべく、ドナー・アクセプター置換基をもつシクロファンの合成を検討した。またNADーNADHモデルとしてのシクロファン合成を試みた(伊東)。3.高い電子受容体として1、4、5、8ーアントラセンジキノン類の合成法を開発すると共に、アセプライアジエン縮環ベンゾキノンの合成に成功しそれらの物性を検討した。またペンタフルベン類の電子移動を利用する方法により新しπ電子系化合物の合成を研究した(小田)。4.新規な電子供与体として4個および5個のチオフェン環がリニヤーに縮合したエアノアセン類の合成を行い、固体状態でのイオン化エネルギーを著しく低くすることに成功した。このようなhydrogenーpoor分子の設計によって固相での電子授受能を高めることが可能となった(小林啓二)。5.分子機能発現を軌道レベルで制御するための一般原理を探るべく、種々の分子の光電子スペクトルを検討した。これによりイオン化エネルギー値を制御する問題に答える上での有用な手法を明かにした。(小林常利)。6.ペリレン基本骨格とするドナーとして3、10ー、1、7ーおよび3、9ージチアペレリンの合成を達成し、何れも低い酸化電位をもつ二段階レドックス系として挙動する事を明らかにした。またこれらのドナーのCT錯体の合成を行い、比較的高電導性を示す物資の開発を行った(中筋)。(小林常利)。
ID情報を公開鍵とする新しい暗号通信方式に関する研究

申請者らが提案しているID情報と公開鍵とする暗号通信方式に関して,その信頼性について詳細な検討を行うとともに,その信頼性の向上及び処理速度の高速化について考察した.申請者らが提案しているID情報を公開鍵とする暗号通信方式は,有限体GF(P)上で構成されるElgamalの公開鍵暗号方式に基づいて構成される.まず,信頼できるセンターを仮定する.センターはセンタ秘密aを生成し,各エンティティのIDに対応し,そのエンティティの秘密鍵Sを隠密に配送する.またセンターはセンター秘密aからg^<ai>(modP)(g:GF(P)の原始根)をシステム全体に公開する.以下,各エンティティはセンターと通信することなく,任意のエンティティとElGamalの公開鍵暗号方式を用いて,暗号通信をすることができる.ID情報を公開鍵とする暗号通信方式の場合,センターa秘密情報が各エンティティに配付されているため,数エンティティが結託し,各々の秘密鍵からセンターの秘密情報を算出することが可能となる場合がある.この点に関し,本システムはエンティティの結託に対し有限のしきい値があることが今回の検討で明らかになった.これに対し,本システムを整数環Z_NCN=Pg, Pg:素数)上で構成する方式を提案し,その信頼性を検討した結果,若干そのしきい値が向上することが明らかとなった.さらに,局番の概念を導入することで,そのしきい値が局番数に比例して増加すること,また同時に処理速度の高速化が可能となること等が明らかとなった.申請者らが提案しているID情報と公開鍵とする暗号通信方式に関して,その信頼性について詳細な検討を行うとともに,その信頼性の向上及び処理速度の高速化について考察した.申請者らが提案しているID情報を公開鍵とする暗号通信方式は,有限体GF(P)上で構成されるElgamalの公開鍵暗号方式に基づいて構成される.まず,信頼できるセンターを仮定する.センターはセンタ秘密aを生成し,各エンティティのIDに対応し,そのエンティティの秘密鍵Sを隠密に配送する.またセンターはセンター秘密aからg^<ai>(modP)(g:GF(P)の原始根)をシステム全体に公開する.以下,各エンティティはセンターと通信することなく,任意のエンティティとElGamalの公開鍵暗号方式を用いて,暗号通信をすることができる.ID情報を公開鍵とする暗号通信方式の場合,センターa秘密情報が各エンティティに配付されているため,数エンティティが結託し,各々の秘密鍵からセンターの秘密情報を算出することが可能となる場合がある.この点に関し,本システムはエンティティの結託に対し有限のしきい値があることが今回の検討で明らかになった.これに対し,本システムを整数環Z_NCN=Pg, Pg:素数)上で構成する方式を提案し,その信頼性を検討した結果,若干そのしきい値が向上することが明らかとなった.さらに,局番の概念を導入することで,そのしきい値が局番数に比例して増加すること,また同時に処理速度の高速化が可能となること等が明らかとなった.
大規模水田農業の経営管理手法の開発

本研究は、わが国農業の中心的担い手となる大規模水田農業経営の経営管理手法の開発を目的としている。大規模水で農業経営の主な経営管理の分野として生産管理、労務管理、販売管理、財務管理、情報管理などの多様な領域があるが、これらの領域について各研究分担者で役割分担を行い、個別領域の管理手法を開発するとともに、その手法の体系化を図った。今年度は研究計画の最終年度にあたるため研究とりまとめのための活動を主点に据えた。具体的には(1)大規模水田農業経営の調査継続と調査事例のとりまとめ、総合理論化への論点開示を行った。本研究で明らかにした大規模水田農業経営の実態は、折から農林水産省が進めている21世紀へ向けた農業政策の基本方針である「新しい食料・農業・農村政策の方向」ともあいまって、多方面からきわめて高い注目を得た。(2)諸外国の大規模水田農業経営の比較研究を行った。とりわけ東アジアの韓国、台湾について大規模水田農業経営の実態と法律面からの検討をしたが、試験研究において外国出張が認められればさらに詳細な分析が行えた。(3)大規模水田農業経営の経営管理手法の作成について、既にその構想の一端をまとめて科学研究費出版刊行助成金の申請を行っている。大規模水田農業経営については農業経営の環境の厳しさとその経営体質強化の必要性から、農業関係、食料関係、さらに消費段階の幅広い方面から大きな注目を寄せられているが、本研究が先進的に果たしてきた大規模水田農業経営の研究成果は学術面にとどまらず、産業界からも高く評価されている。わが国の大規模水田農業経営には家族経営のほかに、営農集団、農業生産法人、農業公社など重層的で多様な経営類型の成長が見込まれている。本研究ではこれらの多様な経営の成長をふまえた体系的で実践的な経営管理手法を開発する。経営管理の領域には生産管理、労務管理、販売管理、財務管理、情報管理等があるが、これらの手法には経営類型全体に共通する側面とそれぞれの類型に固有な側面との両面がある。従って、本研究ではそれぞれの類型に合わせた個別の管理手法を開発するとともに、その手法の体系化を図る。初年度においては、大規模水田農業経営の経営管理手法に関する広範囲の論点整理を行うため、研究メンバーを中心に研究シンポジウムを数多く行った。そのテーマは稲作経営のマーケティング実態、中山間地農業の担い手育成、市町村農業公社論、農協の農地保有合理化促進事業など多岐にわたった。これらはいずれも大規模水田農業経営の経営管理において近年非常な注目を集めている分野である。これらのテーマについて論点整理を行った結果、大規模水田農業経営の抱える管理分野を総合的に把握する準備が整った。今年度は、このほか1990年センサスなどの諸統計をもちいて、雇用導入経営の実態把握、農業生産法人数の分析その他の統計資料分析を行った。また、経営実態把握のための現地調査も同時に行い、論点整理に基づいた形で、大規模水田農業経営の実態を把握した。来年度は、現地調査を継続するとともに地帯別類型化を試みる予定である。本研究ではこれらの多様な経営の成長をふまえた体系的で実践的な経営管理手法を開発することを目的としている。経営管理の領域には生産管理、販売管理、購買管理、労務管理、販売管理およびこれに付随した情報管理などがあるが、これらの手法には経営類型全体に共通する側面とそれぞれの類型に固有な側面との両面がある。したがって、本研究ではそれぞれの類型に合せた個別の経営管理手法を開発するとともに、その手法の体系化を図る。初年度においては大規模水田農業経営の経営管理手法に関する共通の認識の形成と広範囲な論点整理を行なうため、研究メンバーを中心に研究シンポジウムを主体とした研究を行なってきた。今年度も前年度の研究成果に引き続き、研究シンポジウムを主体として研究を進めてきた。今年度は農業改良普及制度、地域営農集団、農林水産省の「新政策」法案の問題、水田農業の技術分析、中小家畜の生産・市場分析、農業センサスの農家分類、農家以外の事業体分析、コンピュータ利用による農地一筆管理方式などの研究課題を扱った。加えて国際的な比較整理の視点から韓国の委託営農会社および営農組合法人、さらに大企業の干拓農場についての検討を行なった。韓国の農業法人の制度、実態についてはわが国でもまったく紹介されておらず、本研究の成果はその先端をいくものとなろう。今後、韓国の委託営農会社等の実態調査を研究メンバーで計画しているが、外国出張は本研究経費として支出することが困難なため、やむをえず費用の自己負担での調査を計画している。ガット裁定が下り米を含む農産物の関税化がまぢかに迫るなかで本研究の意義はきわめて高いと自己評価できる。

本研究で明らかにした大規模水田農業経営の実態は、折から農林水産省が進めている21世紀へ向けた農業政策の基本方針である「新しい食料・農業・農村政策の方向」ともあいまって、多方面からきわめて高い注目を得た。(2)諸外国の大規模水田農業経営の比較研究を行った。とりわけ東アジアの韓国、台湾について大規模水田農業経営の実態と法律面からの検討をしたが、試験研究において外国出張が認められればさらに詳細な分析が行えた。(3)大規模水田農業経営の経営管理手法の作成について、既にその構想の一端をまとめて科学研究費出版刊行助成金の申請を行っている。大規模水田農業経営については農業経営の環境の厳しさとその経営体質強化の必要性から、農業関係、食料関係、さらに消費段階の幅広い方面から大きな注目を寄せられているが、本研究が先進的に果たしてきた大規模水田農業経営の研究成果は学術面にとどまらず、産業界からも高く評価されている。
宿主常在細菌の産生するプロテアーゼのインフルエンザウイルス感染に果たす役割

本研究は、ニワトリ鼻腔内に性状細菌叢として存在するStaphylococcus aureusの産生するプロテアーゼが弱毒鳥類インフルエンザウイルスの増殖を助けるか否かを検討したものである。まず、合計35株の健康鶏鼻腔由来S. aureusについてカゼイン及びゼラチンを基質としてプロテアーゼ産生性を調べた。その結果、35株すべて(100%)が、カゼインを基質とするプロテアーゼを産生すること、35株中31株(89%)がゼラチンを基質とするプロテアーゼを産生していることが判明した。そこでこれらの菌の培養上清中に産生されるプロテアーゼが弱毒鳥類インフルエンザ株(A/duck/Hokkaido/21/82)のin vitroでの増殖を助けるか否かをMDCK細胞を用いて検討した。上記のウイルスを細胞に感染後、ミリポア濾過した菌培養上清を細胞増殖維持培地で希釈したものを加え、経時的にウイルスによるCPEを観察した。感染後2日から6日までの間に17株(49%)の培養上清を加えたウイルス感染細胞においてウイルスの多段階増殖によるとみられるCPEが観察された。以上の結果から、ニワトリ鼻腔内で性状細菌叢を形成しているS.aureusの中で多数の菌株が、弱毒鳥類インフルエンザ株の増殖を助けることのできるプロテアーゼを産生していることが判明した。このことは、ウイルスと正常細菌叢の相互作用によって本来増殖性の低いウイルスの増殖が活発化されうることを示唆している。
MEMS技術を用いた細菌類の形状制御

本研究課題では、細菌の形状制御機構を明らかにするために、従来の分子生物学的な手法ではなく、マイクロ・ナノ加工技術を用いて大腸菌の細胞膜を変形させる方法を開発した。細菌は、精密な形状制御機構を有していることが近年明らかになり、その機構にかかわる分子等の特定が進んでいる。本研究では、桿状細菌である大腸菌が、外部からの物理的な圧力による膜の変形に対してどのように応答するのかを明らかにすることを目的として、微小なチャンバーを作製し、そこに大腸菌を封入して培養する技術を開発した。本研究は遺伝子組み換え大腸菌を使用することが必須であるため、まず実験室をP1登録し、環境を整備した。また、文献調査をし、ケース・ウェスタン・リザーブ大学のPiet de Boer教授から、形状制御において重要であると示唆されているMreBがRFPで標識された大腸菌株を分譲いただいた。さらに、細胞壁合成を可視化できる試薬HADAの合成を外注した。また、ガラス基板やSi基板の上に培地成分からなるポリアクリルアミドゲルの薄膜を形成してその上で大腸菌を観察するセットアップを構築した。また、観察対象が微小であるため、詳細な解析には共焦点顕微鏡の使用が不可欠であるため、東大医学部のナノバイオ研究拠点を使用させていただく手配を行った。遺伝子組み換え大腸菌使用許可の取得など、事務手続きに予想外な時間を要したため。本研究の目的は、マイクロ・ナノ加工技術を利用して、細菌の形状を改変する技術を確立し、生物の機能に対して形状がどのような役割を持つのか明らかにすることである。具体的には、大腸菌の細胞壁を酵素処理によって除去してできるスフェロプラストを、マイクロウェル内に封入することで細胞膜を変形させ、細胞壁合成にかかわるタンパク質の動態を調べることで細菌の形態制御機構を明らかにしたいと考えた。大腸菌の大きさは1マイクロメートルと小さいため、タンパク質動態の観察には共焦点顕微鏡が必須であったが、共用の共焦点顕微鏡が使用不可となった。そこで、抗生物質セファレキシンを利用して大腸菌を50マイクロメートル程度まで伸長させ、その大腸菌をスフェロプラスト化することで直径3-5マイクロメートルの大型スフェロプラストを得た。大型スフェロプラストは、通常の倒立顕微鏡で観察可能であり、タンパク質の動態も蛍光で観察できることがわかった。また、培地成分を含んだゲル上に配置した大型スフェロプラストの経時変化を24時間観察したところ、球状だったスフェロプラストの細胞膜が、24時間かけて一部へこむように変形していく様子が観察された。今後、培養条件を検討し、通常の桿状細菌に回復する過程を観察する予定である。また、大型スフェロプラストの体積に合わせたマイクロウェルを作製し、これに大型スフェロプラストを封入して細胞壁合成にかかわるタンパク質の動態を観察し、解析する。使用していた共用の共焦点顕微鏡が使用不可能になったことや、他の業務が多忙となったため。大腸菌は、二つの極を持った桿状の形をしている。この形状は、大腸菌の細胞壁を分解して、一度球状のスフェロプラストという構造にしてから培養しても桿状の形に回復することが報告されている。このように、大腸菌は、自身の極性を維持する機構を持っている。本研究では、物理的に大腸菌の形状を変化させ、大腸菌の形状制御機構を明らかにすることを目的として研究を行った。まず、形状制御に重要な役割を果たしていると考えられているMreBタンパク質がRFPで蛍光標識された大腸菌を用いてMreBの動態と大腸菌の極性の関係を調べた。具体的には、MreB標識大腸菌を抗生物質セファレキシン存在下で培養し、複数細胞が連結した、長いフィラメント上の大腸菌を得た。このフィラメント状の大腸菌の細胞壁を分解して、通常の数倍程度の直径を持つ大型のスフェロプラストを作製した。こうして得たMreB標識大腸菌の大型スフェロプラストを寒天培地上で培養しながら、MreBの動態を数時間観察することに成功した。その結果、大型スフェロプラストの形状が部分的に回復するのが観察された。過去の報告では、回復過程でMreBが局在しない部分が極になり、桿状になることが示唆されていたが、本研究では、大型スフェロプラストの極にもMreBの局在が見られた。MreBの局在がスフェロプラストを大型化することによって変化した可能性もある。今後はウェルに封入して形状を強制的に変化させた大型スフェロプラストのMreB動態も観察し、大腸菌の形状制御機構を明らかにしたいと考えている。EB直描により、サブミクロンスケールのパターンを作製し、それをポリアクリルアミドゲルに転写する手法を確立する。また、作製したウェルにスフェロプラストを高効率でトラップする方法を確立する。トラップした状態で、数時間安定して観察・培養する方法を構築する。成果を論文にまとめる。

大型スフェロプラストを作製すれば、MreBの挙動観察が通常の倒立顕微鏡でも可能であることがわかった。そこで、今後は大型スフェロプラストの細胞膜を変形させ、MreBの挙動、及び細胞壁合成を観察する。バイオMEMS実験計画の進行に若干遅れが出たため、学会発表や論文執筆などの成果発表を次年度に持ち越したことが原因である。大腸菌の大きさは1マイクロメートルと小さいため、タンパク質動態の観察には共焦点顕微鏡が必須であったが、共用の共焦点顕微鏡が使用不可となったため、研究方法を変更する必要が生じたことが要因として大きい。また、他の業務が多忙であったため、研究計画の遂行に遅れが生じた。成果を国内、国際学会や論文を通じて発表していくことに主に使用する。大型スフェロプラストを経時的に観察するため、倒立顕微鏡にオートフォーカスシステムを導入する(約100万円)。その他、新たなマイクロウェル作製のために使用する設備利用費として使用する計画である。
子宮内膜症の癌化とその対策-前向きコホート研究と分子生物学的研究によるアプローチ

世界初の前方視的研究「本邦における子宮内膜症の癌化の頻度と予防に関する疫学研究」を企画した。全国の医療施設から約2, 000名の子宮内膜症患者の登録を得て、患者データを解析した。登録患者からの癌発生は7例報告されており、患者登録および解析を継続している。分子生物学的研究としては、卵巣チョコレート嚢胞と卵巣明細胞腺癌組織から上皮細胞群を捕捉したのちに、網羅的遺伝子発現の検討を行い発癌に関与する遺伝子群を検索した。線維芽細胞増殖因子受容体(FGFR)-2遺伝子の卵巣癌組織での発現増強に注目して機能解析を行った。卵巣子宮内膜症性嚢胞からの癌化が知られているが、生殖年齢層のおよそ10%が子宮内膜症に罹患するとされており看過できるものではない。卵巣子宮内膜症性(チョコレート)嚢胞からの癌化の大部分は明細胞腺癌と類内膜腺癌であり、明細胞腺癌は欧米に比して本邦で頻度が高いことが報告されている。これらの背景から、世界初の前方視的研究「本邦における子宮内膜症の癌化の頻度と予防に関する疫学研究(JEMS)」を企画した。本研究の目的は、大規模な統計学的解析により、(1)卵巣チョコレート嚢胞の正確な癌化率を算出し、(2)患者背景の解析からリスク因子を抽出し、(3)嚢胞摘出術による癌発生の予防効果を検索することである。研究デザインは前向きコホート研究およびネステッド・ケース・コントロール研究からなり、全国の医療機関を受診した30歳以上の卵巣チョコレート嚢胞患者を対象に4年間で12,000人の患者情報を集積し、10年間の追跡予後調査を行うものである。また、手術で摘出された卵巣チョコレート嚢胞、ならびに卵巣チョコレート嚢胞を合併した卵巣明細胞腺癌組織からレーザーマイクロダイセクション法にて、異なる組織由来の上皮細胞群を分離後、RNAを抽出し、DNAマイクロアレイ解析にて網羅的遺伝子発現情報を検討する。この解析データを基に、卵巣チョコレート嚢胞から明細胞癌への発癌に関与する遺伝子群を検索し、分子生物学的手法を用いて、それらの機能解析を行う。卵巣子宮内膜症性嚢胞からの癌化が知られているが、生殖年齢層のおよそ10%が子宮内膜症に罹患するとされる現在、看過できるものではない。卵巣子宮内膜痙性嚢胞からの癌化の大部分は明細胞腺癌と類内膜腺癌であり、明細胞腺癌は欧米に比して本邦で頻度が高いことが報告されている。これらの背景から、世界で初めての前方視的研究「本邦における子宮内膜癌の癌化の頻度と予防に関する疫学研究(JEMS)」を企画した。研究デザインは前向きコホート研究およびネステッド・ケース・コントロール研究からなり、具体的には、全国80の医療機関を受診した30歳以上の卵巣チョコレート嚢胞患者を対象に4年間で12,000例を集積し、10年間の追跡調査を行うものである。現在、倫理委員会承認を得た医療施設から患者登録をスタートしている。分子生物学的研究においては、手術で摘出された子宮内膜症性嚢胞を合併した卵巣明細胞腺癌組織からレーザーマイクロダイセクション法で上皮細胞を分離・抽出してcDNAマイクロアレイで網羅的な遺伝子発現情報を開始した。この解析データを基にPathway analysisを用いて明細胞癌への発癌に関厚する遺伝子群の検索を行う。このような大規模な研究は世界に類を見ないことからも、得られる成績は意義深い。研究デザインは前向きコホート研究およびネステッド・ケース・コントロール研究からなり、全国の医療機関を受診した30歳以上の卵巣チョコレート嚢胞患者を対象に4年間で患者情報を集積し、10年間の追跡予後調査を行うものである。

現在、倫理委員会承認を得た医療施設から患者登録を順次開始し、第1回の予後調査も実施している。また、手術で摘出された卵巣チョコレート嚢胞を合併した卵巣明細胞腺癌組織からレーザーマイクロダイセクション法にて両方の組織由来の上皮細胞を分離・抽出してDNAマイクロアレイで網羅的な遺伝子発現情報の検討を開始している。この解析データを基に卵巣チョコレート嚢胞から明細胞癌への発癌に関与する遺伝子群の検索を行い、それらの機能解析を実施している。卵巣子宮内膜症性嚢胞からの癌化が知られているが、生殖年齢層のおよそ10%が子宮内膜症に罹患するとされており看過できるものではない。卵巣子宮内膜症性(チョコレート)嚢胞からの癌化の大部分は明細胞腺癌と類内膜腺癌であり、明細胞腺癌は欧米に比して本邦で頻度が高いことが報告されている。これらの背景から、世界初の前方視的研究「本邦における子宮内膜症の癌化の頻度と予防に関する疫学研究(JEMS)」を企画した。本研究の目的は、大規模な統計学的解析により、(1)卵巣チョコレート嚢胞の正確な癌化率を算出し、(2)患者背景の解析からリスク因子を抽出し、(3)嚢胞摘出術による癌発生の予防効果を検索することである。研究デザインは前向きコホート研究およびネステッド・ケース・コントロール研究からなり、全国の医療機関を受診した30歳以上の卵巣チョコレート嚢胞患者を対象に4年間で12,000人の患者情報を集積し、10年間の追跡予後調査を行うものである。現在、各医療施設の倫理委員会の承認を得た施設から患者登録を順次開始し、第1回の全国予後調査を終えた。卵巣チョコレート嚢胞摘出患者からの癌発生も報告されており、現在第2回目の予後調査中である。さらに上述した前方視的研究に加え、卵巣チョコレート嚢胞の癌化に関する過去3年間を対象期間とした後方視的研究を開始し、興味深い成績を得ている。また、手術で摘出された卵巣チョコレート嚢胞、ならびに卵巣チョコレート嚢胞を合併した卵巣明細胞腺癌組織からレーザーマイクロダイセクション法にて異なる組織由来の上皮細胞群を分離したのちに、DNAマイクロアレイ(ジーンチップ解析)を用いて網羅的な遺伝子発現情報の検討を行っている。現在、この解析データを基にして、卵巣チョコレート嚢胞から明細胞癌への発癌に関与する遺伝子群を検索し、それらの機能解析を行っている。卵巣子宮内膜症性嚢胞からの癌化が知られているが、生殖年齢層のおよそ10%が子宮内膜症に罹患するとされており看過できない。これらの背景から、世界初の前方視的研究「本邦における子宮内膜症の癌化の頻度と予防に関する疫学研究」を企画した。本研究の目的は、大規模解析により(1)卵巣チョコレート嚢胞の正確な癌化率を算出し、(2)患者背景の解析からリスク因子を抽出し、(3)嚢胞摘出術による癌発生の予防効果を検索することである。研究デザインは前向きコホート研究およびネステッド・ケース・コントロール研究からなり、全国の医療機関を受診した30歳以上の卵巣チョコレート嚢胞患者を対象に4年間で12,000人の患者情報を集積し、登録後10年間の追跡予後調査を行う。各医療施設の倫理委員会の承認を得た施設から患者登録を順次開始し、登録数は約1,700を数えている。登録患者からの癌発生もすでに7例報告されており、現在第3回目の全国予後調査を開始している。さらに、過去3年間の観察期間における卵巣チョコレート嚢胞癌化に関する後方視的研究を行い、興味深い成績を得た。
動的安定性から見たケーブルシステムの合理化に関する開発研究

斜張橋ではステイケーブルを数本のクロスロープで連結したケーブルシステムを採用して風による振動を制御している。一方,吊橋ケーブル架設用キャットウオ-クでは,耐風対策として従来使われてきたストームロープの使用をやめ、合理化されたケーブルシステムの構成が検討されている。本研究では,動的安定性から見たケーブルシステムの合理的構成法ならびに動的設計法を開発することを目的として,種々検討を行った。本研究の内容及び成果は以下のとおりである。1.斜張橋ケーブルシステムのモード減衰について,模型実験および数値解析から検討を加えた。特にクロスロープの減衰効果を考察している。2.斜張橋の振動減衰のエネルギー的評価理論を展開し,その適用を前提として計画・実施された鶴見つばさ橋の振動実験および減衰解析から,エネルギー的減衰評価法の有効性を示した。同時に,生口橋や横浜ベイブリッジといった異なるケーブルシステムを有する斜張橋の減衰解析を行って,ケーブルシステムと斜張橋モード減衰との関連を考察した。3.吊橋キャットウオ-クを簡単なケーブルシステムでモデル化し,3次元模型実験によってその動特性を調べた。線形範囲でのモード減衰の測定,ならびに2次ケーブルの非線形挙動とシステム全体の動的安定性との関連を測定している。また,2次ケーブルの配置方法による安定化の違いを振動数応答曲線の比較から考察するとともに,2次ケーブルの非線形挙動とシステム全体の動的安定性との関連について解析的検討を試みた。4.複雑なケーブルシステムとして2スパン多導体送電線を想定して解析的検討を行い,振動モードや振動応答の局所化の可能性を示した。一方,吊橋ケーブル架設用キャットウオ-クでは,耐風対策として従来使われてきたストームロープの使用をやめ,合理化されたケーブルシステムの構成が検討されている。そこで本研究では,動的安定性から見たケーブルシステムの合理的構成法ならびに動的設計法を開発することを目的として,種々検討を行った。今年度に行った具体的な研究内容は以下のとおりである。特にクロスロープの減衰効果を考慮している。2.吊橋キャットウオ-クを簡単なケーブルシステムでモデル化し,3次元模型実験によってその動特性を調べた。線型範囲でのモード減衰の測定,ならびに2次ケーブルの非線形挙動とシステム全体の動的安定性との関連を測定している。3.吊橋キャットウオ-クに関する模型実験での現象を理論的に裏付けるため,有限要素法に基づく減衰解析を行った。2次ケーブルの非線形振動が全体システムの振動制御に影響することが実験でみられたが,この詳細解析は乱年度行う予定である。1.斜張橋の振動減衰のエネルギー的評価理論を展開し、その適用を前提として計画・実施された鶴見つばさ橋の振動実験および減衰解析から,エネルギー的減衰評価法の有効性を示した。同時に,生口橋や横浜ベイブリッジといった異なるケーブルシステムを有する斜張橋の減衰解析を行って,ケーブルシステムと斜張橋モード減衰との関係を考察した。2.吊橋キャットウオ-クを簡単なケーブルシステムでモデル化し,2次ケーブルによる動的安定化を3次元模型実験によって検討した。2次ケーブルの配置方法による安定化の違いを振動数応答曲線の比較から考察するとともに,2次ケーブルの非線形挙動とシステム全体の動的安定性との関連について解析的検討を試みた。
立体的画像解析を用いた冠動脈バイパスグラフトの経年的「質的評価」に関する研究-コンピュータ3次元イメージを用いた解析-

シネ画像をA/D変換してcomputor入力し,デジタル画像処理を用いて冠動脈バイパスグラフト造影の血流情報を画像定量化し、グラフトの「質的評価」を試みることを目的に研究計画をすすめてきた。とりわけ本年度は,2次元のシネフィルム画像を利用してそのグレースケール値から3次元イメージを構築する方法を考案し,より操作性のよい画像処理システムを構成することを大きな目標とした。本システムでの画像入力システムは,シネフィルム画像のグラフト造影像を既設のprojectorELMO35BHから,画像取り込みシステムNikon社LS-3510AFと画像解析処理ボードを介して既設のパーソナルコンピュータMacintosh Centris650に入力する方式とした。入力された画像dataはPICTファイルとして保存した。シネフィルム画像のグレースケールによる濃度差を利用して、mask-modesubtractionにより造影剤のみの画像を得,そのdigital値から解析してオブジェクトデータに変換し、マッキントッシュのCADデータに展開することにより3次元化を試みた。CADソフトはデータを立体化するだけでなく、画像の立体的回転や視点の位置の変更が容易であるため、あらゆる角度からのパースを表示することが可能となる。今回の画像データ処理にはパーソナルコンピュータMacintosh Centris650を利用したが、作業環境としてのハンドリングの容易さ、簡便さは良好であったが、扱う画像データのデータ量の多さに比べ計算スピード,表示の速さには問題があり,保存する画像データ圧縮の方法にもまだ課題を残している。また、構成した立体画像のノイズを少なくしてなめらかさを増すためにはその撮影条件に加えて、入力のグレースケールをいかに設定するか等、まだ引き続き検討を要する。
心筋の虚血再灌流障害におけるRho キナーゼの役割解明と制御

Rho-kinase阻害薬ファスジルが虚血再灌流障害の一つである心筋スタニングに対する心筋保護効果について検討した。ファスジルの虚血前投与、及び虚血再灌流直後の投与は心筋スタニングからの回復を改善したが虚血再灌流30分後からの投与では改善しなかった。ファスジルは心筋スタニングに対して保護作用があり、その保護作用は心筋への直接作用ではなく、薬理学的プレもしくはポストコンディショニング効果であることが証明された。麻醉したブタを用いて、気管切開を行い人工呼吸器を装着し、胸骨を切開し心臓を露出し、頚動脈-左前下行枝バイパスを作製した。このバイパス回路を12分間遮断し90分間解除することによって左前下行枝灌流領域を虚血再灌流させる心筋虚血再灌流モデル(心筋スタニングモデル)を作成した。虚血再灌流部位に一対の超音波クリスタルを植え込み局所心筋短縮率(%SS)測定し、心筋収縮力の指標とした。このモデルを用いて、Rho-kinase阻害薬ファスジルの薬理学的プレコンディショニング効果、ポストコンディショニング効果について検討した。さらに虚血再灌流後の塩酸ファスジルの投与時間が心筋スタニングの回復に与える影響について、虚血再灌流直後から投与した群と虚血再灌流30分後から投与した群とで比較し検討した。Rho-kinase阻害薬ファスジルは臨床使用量を中心静脈から全身投与した。ファスジルの虚血前投与、及び虚血再灌流直後の投与が心筋スタニングからの回復を改善することが明らかとなった。しかし、血再灌流30分後からの投与では改善は認ぬられなかった。このことからRho-kinase阻害薬ファスジルは心筋スタモングに対して保護作用があり、その保護作用は心筋への直接作用ではなく、薬理学的プレコンディショニング効果や薬理学的ポストコンディショニング効果であることが証明された。この成果は、Cardiovascular drugs and therapy 2008 ; 22:293-298に掲載された。麻酔したブタを用いて、気管切開を行い人工呼吸器を装着し、胸骨を切開し心臓を露出し、頚動脈-左前下行枝バイパスを作製した。このモデルを用いて、PDEIII阻害薬ミルリノンの薬理学的ポストコンディショニング効果について検討した。さらに虚血再灌流後のミルリノンの投与時間が心筋スタニングの回復に与える影響について検討するため、虚血再灌流直後から投与した群と虚血再灌流20分後から投与した群とで比較し検討した。ミルリノンは臨床使用量を中心静脈から全身投与した。ミルリノンの虚血再灌流直後の投与が心筋スタニングからの回復を改善することが明らかとなった。しかし、虚血再灌流20分後からの投与では改善は認められなかった。このことからミルリノンは心筋スタニングの回復を改善する作用があるが、その作用はPDEIII阻害薬の強心作用による心筋の収縮力増強作用ではなく、心筋スタニングに対する保護効果、すなわち薬理学的ポストコンディショニング効果であることが証明された。この成果は、2009年7月にマレーシアで行われた国際学会16th Asean Congress of Anaesthesiologistsと2009年8月に神戸市で行われた日本麻酔科学会第56回学術集会で発表した。
免疫寛容誘導因子Gpnmbの発現抑制による犬悪性黒色腫の新規免疫療法に関する研究

本研究では、犬の悪性黒色腫における免疫寛容誘導因子Gpnmbに関して、その遺伝子配列を解析するとともに、Gpnmb mRNA発現量が著しく高い犬悪性黒色腫細胞株が存在することを明らかにした。また、悪性黒色腫の自然発症犬では、GpnmbのmRNA発現量がすべての症例(n=4)において増加しており、他の免疫寛容誘導因子と比較して最も高い発現量を認めた。これにより、Gpnmbの犬悪性黒色腫における発現動態が初めて明らかにされるとともに、免疫寛容誘導因子として主要な役割を果たしていることが示唆された。犬の悪性黒色腫は口腔内腫瘍の中で最も発生頻度が高い悪性腫瘍であり、高い転移率と低い従来の治療法への反応性から罹患動物の予後は悪いことが多い。そのため、本腫瘍に対する新たな治療として、本腫瘍細胞の免疫原性が高いことを利用した免疫療法の開発が試みられている。しかしながら、本腫瘍に対する免疫療法の奏効率は決して高くはなく、その原因には本腫瘍細胞の免疫寛容誘導能が関与しているものと考えられている。そこで本研究では、私がマウスの悪性黒色腫細胞株に顕著に発現し免疫寛容を誘導することを示したGpnmb(Glycoprotein nmb)蛋白質に注目し、犬の悪性黒色腫におけるGpnmb蛋白質を介した新たな免疫寛容機構を明らかにすることで、より奏効率の高い免疫療法を確立することを目的としている。平成21年度では、まず犬Gpnmbの遺伝子配列を明らかにするとともに、Gpnmb蛋白質に対する抗体を作製した。これによって、犬GpnmbのmRNAレベル、ならびに蛋白質レベルにおける発現動態を解析することが可能となった。また、これらの系により犬悪性黒色腫細胞株においてGpnmbが発現していることが確認された。本研究の最大の特色は、腫瘍特異的な細胞障害性免疫細胞を誘導しようという従来の研究と異なら、腫瘍細胞側が有する免疫寛容因子Gpnmbの働きを遮断することによって、新たな免疫療法の開発を目指している点である。平成22年度では、悪性黒色腫自然発症犬における腫瘍細胞のGpnmb蛋白質の発現状況を解析するとともに、Gpnmb蛋白質の免疫寛容誘導能について詳細な検討を行う予定である。犬の悪性黒色腫は口腔内腫瘍の中で最も発生頻度が高い悪性腫瘍であり、新たな治療法の開発が試みられている。本研究では、悪性黒色腫において免疫寛容を誘導するGpnmb(Glycoprotein nmb)蛋白質に注目し、この経路の詳細な解明を行うことで、より奏効率の高い免疫療法を確立することを目的としている。平成22年度では、前年度に明らかとしたGpnmb遺伝子配列を基に、犬悪性黒色腫細胞株、ならびに犬悪性黒色腫自然発症犬から採材した生検組織に対し、mRNAレベルでの詳細な発現解析を行った。この結果、細胞株ならびに自然発症犬組織のどちらにおいてもGpnmbの発現が認められたが、とくに罹患症例におけるGpnmbのmRNA発現量が著しく増加していた(症例A:108.3,症例B:47.82に対し、その他の口腔内腫瘍症例:2.45±1.95)。またGpnmbは悪性黒色腫に特異的と言われる腫瘍関連抗原(ex,gp100)と同様な発現動態を呈しており、これらを標的とした治療法との組み合わせの有効性が十分に示唆された。一方で、Gpnmbと同様な役割を担う他の免疫寛容因子(PDL1,PDL2,HVEM)などの中において、Gpnmbが最も多いmRNA発現量を認めた。本年度の成果により、Gpmnbが悪性黒色腫において主要に発現される免疫寛容因子であること、とくに罹患症例における重要性は非常に高いものと考えられた。Gpnmbの量的な重要性が明らかとなったことから、次には、未だ解明されていない犬Gpnmbの質的な重要性を詳細に検討していくことが必要である。今後は症例数を増やしていくとともに、蛋白質レベルでの解析、ならびに免疫寛容誘導能の精査を行うことにより、これまで到達し得なかった悪性黒色腫に対するより実効性の高い新たな免疫療法の開発を試みていく予定である。
高分子添加によるマイクロ流路内の乱れと伝熱促進機構の解明

本研究は,蛇行流路内粘弾性流体流れによる低レイノルズ数条件下における伝熱促進技術の開発を目的とし,流れの可視化と流路内の平均熱伝達率,圧力損失測定を行った.その結果,粘弾性流体流れでは, Re<2. 0においても流れの非定常化と縦渦状の二次流れの形成が観測され,これにより伝熱性能がニュートン流体流れと比較して著しく向上することを明らかにした.また,伝熱特性と圧力損失特性はワイゼンベルグ数と相関があることを示した.本研究は,蛇行流路内粘弾性流体流れによる低レイノルズ数条件下における伝熱促進技術の開発を目的とし,流れの可視化と流路内の平均熱伝達率,圧力損失測定を行った.その結果,粘弾性流体流れでは, Re<2. 0においても流れの非定常化と縦渦状の二次流れの形成が観測され,これにより伝熱性能がニュートン流体流れと比較して著しく向上することを明らかにした.また,伝熱特性と圧力損失特性はワイゼンベルグ数と相関があることを示した.平成22年度は,高分子(ポリアクリルアミド500ppm)添加流体(粘弾性流体)と蛇行流路を組み合わせることで,低レイノルズ数領域における乱れおよび伝熱促進が達成できるかどうかを検討するために,ミリ蛇行流路を用いた等温加熱条件下での平均熱伝達率測定と圧力損失測定,およびマイクロ流路とPIV計測装置を用いた詳細な速度場測定を行った.その結果,伝熱実験では,粘弾特性をもたないニュートン流体では,平均ヌッセルト数がReに依らずほぼ一定となったのに対して,粘弾性流体では,測定したレイノルズ数の範囲Re=0.52.0では,ヌッセルト数はReに対して増加し,最大で8倍程度の伝熱促進効果が得られた.可視化実験から,この現象は流れの非定常化と渦の生成により生じたものであることを確認した.一方,摩擦損失係数では,ニュートン流体に対して1030倍ほど増加しており,乱れによる圧力損失の増大が観測された.ただし,総合性能を評価した場合,伝熱促進効果が圧力損失増大の影響を上回る場合があることが分かった.マイクロ流路測定では,速度場と乱れ統計量の詳細な検討を行った結果,蛇行流路の上流領域では,ブラウン運動による高周波変動成分とは別に,25Hzの低周波成分の変動が存在することが分かった.これらは,主に湾曲流路内の流れの不安定性と二次渦に対する粘弾性流体流れの法線応力成分の影響によって生じると考えられる.一方,蛇行流路の下流領域では,下流に行くほど乱れ強さが減少することが分かった.これは,上流では流れの不安定性の関係から大規模な渦が生成されるのに対して,下流では,主に上流から供給される渦により乱れが生成されているためである.したがって,周期構造をもつ蛇行流路内でも乱れ特性と混合性能が変化することがわかった.平成23年度は,より詳細な乱れの生成メカニズムを解明すると同時に,高い混合・伝熱促進性能を示す流路形状を検討する予定である.本研究では,低レイノルズ数条件(Re<2.0)下での,蛇行流路内の粘弾性流体流れにおける熱流動特性の解明を目的として,熱伝達率と圧力損失の定量的な評価,PIV計測による流速測定と流れの可視化測定を行った.作動流体としては粘弾性流体であるポリアクリルアミド(PAAm)水溶液と,ニュートン流体であるスクロース水溶液の2種類を用いて,物性値の詳細な測定を基に実験を行った.その結果,PAAm水溶液の伝熱実験では,同一Re条件でも,スクロース水溶液の場合と比較して,Nuが著しく増加することが分かり,蛇行流路と粘弾性流体を用いることで,伝熱促進効果が得られることを初めて示した.また,NuをReで整理した場合,Nuの増加が開始するReの値は,スクロース濃度が異なる場合で変化することがわかった.一方で,ワイゼンベルグ数Wiで整理した場合は,スクロース濃度に関わらず,増加開始値はWi>35となり,WiによりNu分布を整理できることを示した。可視化実験においては,PAAm水溶液では,低流速では定常流れでかつ2次渦流れがないことが確認され,流速が増加すると,Re=2.0の条件下でも流れが非定常となり,流路の上方と側方から同時に流脈線を観察した結果,主流方向の縦渦が生成されることが分かった.主流方向と流路高さ方向から測定したPIV計測でも,この縦渦は観測され,特に蛇行流路の変曲点やや下流において強い双子渦が観測された.変動強さについては,変曲点下流にて同様に高い値を示す一方,蛇行流路の湾曲部では,比較的低い値を示した.この渦の強さおよび変動強さと,Nuの間では相関が見られ,伝熱促進が渦の生成とその変動に起因することを明らかにした.これらの結果は,研究目的である,流動特性の解明,伝熱と圧力損失性能の評価,そして無次元数による整理にそれぞれ対応する.このような測定は,未だ行われておらず,低レイノルズ数領域における伝熱促進技術としての有効性と,流路と流動条件に関する設計指針を示す点で意義が深い.
大阪湾洪積粘土地盤の構造特性と変形メカニズムの解明に関する研究

本研究の目的は、大阪湾沿岸地域で盛んに行われている大規模埋め立てによる海底地盤とりわけ堆積年代の古い洪積層の長期間にわたる変形の力学的なメカニズムの解明と地盤工学的な沈下予測法の確立にあった。そこで本研究では、以下(1)(3)の段階的プロセスを経ることにより、大阪湾洪積粘土地盤の変形メカニズムを解明した。(1)年代効果による大阪湾洪積粘土の「構造特性」の定量化(2)変形特性のモデル化(3)大規模埋め立てによる変形の時間依存性挙動の工学的予測法の確立まず、(1)を達成するために各種の室内土質実験を実施した。まず、200mにもおよぶ大深度の海底地盤から高品質の洪積粘土試料を採取した。つぎに、これら大深度試料の試験に耐えることのできる高圧三軸試験装置を新たに開発した。この試作装置を用いた一連の実験により、大阪湾洪積粘土は、約50万年前の古い堆積層にかかわらずその力学挙動は紛れもない「正規圧密粘土」であり、精度の高い標準圧密試験から測定した過圧密比は1.0に極めて近い事実が明らかとなった。したがって、沖積粘土よりも硬質で高強度である原因は、応力レベルの違いにより説明でき、これまでしばしば言われてきた「セメンテーション効果」は単なる幻想にすぎないことが判明した。さらに、各地層の力学特性の非一様性は小さい(即ち均質性が高い)ことも判った。引き続いて、これら数々の新知見を取り入れた構造の発達した洪積粘土の構成モデルを提案した。このモデルは、浅岡らによるSYSモデルを基本としており、構造の発達した粘土およびセメンテーションの附加された粘土の応力・ひずみ・強度関係を適切に表現できることを示した。大阪湾沿岸地域では,大規模埋め立てによる海底地盤とりわけ堆積年代の古い洪積層の長期間にわたる変形が重要な工学問題となっている。そこで本研究では、以下(1)(3)の段階的プロセスを経ることにより、大阪湾洪積粘土地盤の変形メカニズムを解明することを最終目的としている。(1)年代効果による大阪湾洪積粘土の構造特性」の定量化(2)変形特性のモデル化(3)大規模埋め立てによる変形の時間依存性挙動の工学的予測法の確立当該(H14)年度は、(1)を達成するために各種の室内土質実験を実施した。したがって、沖積粘土よりも硬質で高強度であるの原因は、応力レベルの違いにより説明でき、これまでしばしば言われてきた「セメンテーション効果」は単なる幻想にすぎないことが判明した。これら数々の新知見は、来年度に予定されている大阪湾洪積粘土の変形挙動のモデル化((2))の足がかりになるものと期待される。また一連の成果は、地盤工学会の機関誌に公表している。大阪湾沿岸地域では,大規模埋め立てによる海底地盤,とりわけMa12以深の洪積層の長期沈下が重要な工学問題となっている。大阪湾洪積粘土地盤は,応力履歴(地質学)的には「正規圧密粘土」と推定されるが,圧密試験から求めた過圧密比は1.3前後である。また長期圧密試験から,変形が時間に対して不規則に進行する現象が古くから確認されている。