hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物根域における養分の動態と土壌微生物バイオマス

本年度は植物根から放出される光合成産物がどの程度バイオマス形成に利用されるか,またバイオマス中のNが植物にどの程度利用されるかを検討した。1.植物根から放出される光合成産物の微生物バイオマスによる利用光合成産物が植物根から放出される量・割合をの算定するため、シコクビエ,大豆,シロクローバを供試し^<14>Cを同化処理後、植物根からの光合成産物(除CO2)-^<14>Cを経時的に測定した結果、植物根から放出された^<14>Cの、全取り込み^<14>Cに対する割合は各々0.4,0.2,0.1%になり、圃場条件における植物根から放出される炭素量は、シコクビエ、シロクローバーで1700、1850μgC/g soilと推定され、バイオマス炭素の形成、維持に十分な量であると推定された。(日本土壌肥料学会講演要旨集,46,32,2000)また別途光合成産物の微生物バイオマスによる利用を^<13>Cを同化させた植物を土耕ポットに移植し、経時的に微生物バイオマス量や^<13>Cなどを測定した結果、バイオマスCの形成量が充分でなく定量に至らなかった。2.微生物バイオマスNの植物による利用土壌にグルコースとともに、(^<15>NH_4)_2SO_4を40,80μg N/g soil加えた土壌を培養し、バイオマス体内に添加^<15>Nを取り込ませた。この土壌にあらかじめペーパーポットで栽培したエンバクを移植し、バイオマス窒素量、植物の^<15>N吸収量などを測定した結果、エンバクが吸収した600μg Nのうち少なくとも400μg Nはバイオマス窒素に由来するものと判断され、植物がバイオマス中の窒素を利用しうることが^<15>Nの利用により実証された。本年度は低N土壌条件下でバイオマス中のNが植物にどの程度利用されるか、また植物根城におけるPの移動性にバイオマスがどの程度寄与しうるかを検討した。1.低N条件下における微生物バイオマスNの植物による利用土壌にグルコース、セルロースとともに、(^<15>NH_4)_2SO_4を0,20,40,80μgN/g soil加えた土壌を培養し、バイオマス体内に添加^<15>Nを取り込ませた(無機態Nはいずれも1mg/kg以下)。この土壌にあらかじめペーパーポットで栽培したエンバクを移植し、バイオマス窒素量、無機態N量、植物の^<15>N吸収量などを測定した結果、エンバクのN吸収はバイオマスNで40μgN/g soil以上では認められたが、20μgN/g soi似下では全く認められなかった。このことから、植物と微生物間の養分競合の生じる濃度範囲の推定が可能となった。2.植物根域における微生物バイオマスによるリンの移動性植物の根城と非根城土壌(各距離毎に採取できる)に分けて栽培できるポットにシコクビエを栽培し、^<14>CO_2を同化させ,植物根から放出された^<14>C化合物のバイオマスヘの取り込み量を測定した.また,別に同様のポットを準備し,^<32>pをH_3^<32>PO_4として添加しバイオマスヘの^<32>pの取り込みとそれに伴う^<32>pの移動性を経時的に測定した結果、植物に同化した^<14>CO_2の0.5%がバイオマス中に取り込まれ、その量は植物根部からの距離が近いほど多かった.
産痛の受容と克服に関するケア実践の現状と効果的なコミュニケーションに関する研究

南タイ・南フランス、日本で産痛緩和に関する助産ケアの実態調査を行った。タイでは過去の助産師のケア方法、十代で出産した女性の実態、青年期女性の産痛についての意識調査を行った。日本国内では麻酔分娩と自然分娩の産婦との比較調査やパニック事例の調査等を行った。研究の成果は、南タイの産痛緩和に関する実態と過去の助産方法を把握できたこと、タイ南部の十代女性に対する母子保健教育の問題点を提示できたことである。南フランスでは、ラマーズ法は衰退しており、現在では硬膜外麻酔婚中心の分娩の実態を把握できたとともに、分娩方法を選択する女性の意思の尊重や、麻酔分娩における産婦の満足と充実感に配慮したコミュニケーションの在り方に示唆を得た。また、日本における麻酔分娩と自然分娩の女性の意識の比較や、パニック事例の産婦に対するコミュニケーションの在り方についての成果が得られた。2009年8月に中国の山西省医科大学の産科関係部署と山西省児童・婦人病院を視察した。産科では、安全面が強調されるあまりNICU等において母と児を余り接触させない方向であった。母児関係構築や、出産女性の主体性に関して意見交換を行なった。2010年2月、8月に南タイのナコンシータマラート県において病院の産科施設(5施設)における産痛の受容と克服に関してそのケア実践状況を参与観察すると共に、助産師、産科医師に聞き取り調査を行なった。また、村部において以前の出産状況について70歳以上のモータムイエー(伝統的産婆)5人へ聞き取り調査を行なった。村部のモータムイエーは現在医療法により出産介助は禁じられており行なっていないが、村の女性たちに妊娠期の指導や、.産後の授乳の指導を私的あるいは公的に行なっており、私的に不妊の祈祷を行なう産婆も存在する。以前の出産ケアとして特徴的であるのは、火で暖めた石を産後、腹部におき暖めることが回復によいとされており、全員に行なっていたという。産後の子宮復古において非科学的な面も考えられるが、体全体を暖め血行を良くし疲労から回復させるとの意味も考えられた。また以前の出産において産婆は出産中や後において産婦の体全体のマッサージを手だけでなく足も使用し行なっていることが多かったという。このような、伝統的産婆が行なっていた手法は現在では受け継がれている部分はない。また、現在の女性たちは産痛を乗り越えることについて、帝王切開を行なって回避することに拒否的ではない人が多く、帝王切開に拒否的である人は後の創部の痛みを気にしていた。南タイと日本は仏教国でありまたアジアであるが人々の出産、特に産痛を乗り越えるという行為の意味の捉え方が異なるように考えられた。日本の産痛を乗り越えることが一種の通過儀礼的な意味合いを含める人が多いのに比して、南タイでは通過儀礼的な意味あいを含んだ声はほとんど聞かれなかった。南タイでの産科の実態は妊産婦は費用の余裕があれば、帝王切開を行っている例が多いなど、当初予想していた積極的な自然出産のケアのあり方を観察する機会は少なかった。アジアの出産方法の変化が見られ、予想以外の結果であった。アジアが欧米に追随していく傾向が多くある中で、アジアよりも早くに産痛の受容から拒否に変化したフランスの出産医療を調査することで、アジアの医療者や消費者の意識・態度を予測できる側面があると考えた。今後のアジアの出産とケアについて考察するのに参考となる点は多いと考え、南フランスでの調査を2011年3月に行なった。フランスはラマーズ法の(妊娠期から妊婦が呼吸法の練習や精神的なに準備を行なうことで産痛を乗り越える)発祥地であり、日本にも大きな影響を与えてきたが、今日は、集合的な出産施設の中で、硬膜外麻酔分娩が行われており、麻酔分娩で出産している女性が多い。訪問先の南フランスの病院では、年間4500の分娩数があり内、硬膜外麻酔分娩はその85%以上をしめていた.硬膜外麻酔分娩は日本では1%3%に過ぎず、その差は大きく、背景にある文化的要素、ならびに医療従事者の意識等の異なりが推察され、よって、医療従事者(産科医師、麻酔科医、助産師)と一般の女性にインタビューを行った。フランスはラマーズ法の発祥地であるが、その言葉すらも知らない人が多く、現在は麻酔分娩は二世代目となる人々も多い。自然分娩を行なう人も存在するが極少人数である。

助産師の意識は麻酔分娩を行う女性に対して主体性を見いださない人はおらず、特に問題視はしていなかったに。一方、自然分娩を行う人のほうに、やや特殊な人であるイメージを持っているが、問題視はしていなかった。すなわちいずれの方法でも女性の自由選択であることを認識しており、いずれかの方法に誘導的な指導や説明を行なうことは無かった。また産科医、麻酔科医、助産師ともに、麻酔分娩の場合に、麻酔で痛みが軽減されるとともに、分娩時にいきみをかけることができるように麻酔の強度を調整することや、助産師の声かけを重視していた。国内において産痛の受容と克服(通過)に関しての実態を明らかにし、効果的なコミュニケーションを含むケアについて考察することを目的とし、23年度は産婦へのアンケート調査と産痛によりパニックとなった事例に関して助産師から聞き取り調査を行った。(1)硬膜外麻酔分娩と自然分娩の両方を扱う3施設の産婦人科医院において、母児ともに正常に経過した初産婦に産褥3日目6日に質問紙調査を実施した。有効回答数は204人であった。主な調査内容は年齢、学歴、妊娠週数、児の出生時体重、出産方法、10段階のビジュアルスケールを使用し、妊娠期に想像していた産痛の度合いと実際に経験した産痛の度合い、出産についての総合的な満足感、達成感、希望する次回の出産方法等である。結論として麻酔分娩は産婦の主体性や達成感を損なうものと認識される傾向にあるが、「自然出産した初産婦」と「硬膜外麻酔を使用して出産した初産婦」との間には、出産に向かう主体性や達成感には有意の差が見られなかった。また総合的な満足感においても有意な差はなかった。今後も助産師は、産婦の力を引き出し、自然出産に挑めるようなケアを高めていくと同時に、一方では麻酔分娩を希望する女性への理解とケアも深めていく必要があることが示唆された。(2)産痛によるパニック事例から見る産婦の変化と産婦とのコミュニケーションに関して助産師に体験事例について聞き取り調査を行った。助産師がパニックに陥っている産婦と判断する客観的事実の要素を抽出した。また、パニック状態の産婦に対応する助産師自身も、ややパニック傾向になっている状況があることが分かった。成功例としてのコミュニケーション含めたケアについても整理し考察することができた。産痛によるパニックの症例は少数だが、自然分娩から帝王切開に移行する場合もあり、また出産に関して失敗感を持つ女性も存在し、そのケアは重要である。ケア側の対応姿勢を調査し今後の看護援助に示唆を得たことは意義あると考える。
タイト結合分子オクルディンを標的とした新規C型肝炎阻害薬の作用機序解明

申請者らは、本研究で作成したマウス抗ヒトオクルディン単クローン抗体(67-2)のエピトープを調べるため、オクルディンの第二細胞外ループのアミノ酸配列(214-224番目)の各領域に変異を加えた安定発現細胞株(ヒト肝癌由来細胞株:Huh7.5.1)を作成した。この変異細胞株を用いてHCVの感染率を調べることにより、本抗体のエピトープが明らかになった。またトランスウェルに培養した細胞層の経上皮電気抵抗(TER)を調べたところ、本抗体の投与の有無に関わらず、細胞層のバリア機能に変化は見られなかったことが分かった。蛍光免疫染色法を用いてアミノ酸のN末端から216番目のシステインをアラニンに置換した細胞株において、オクルディンが膜領域から消失する様子が見られた。既報ではこの部位のアミノ酸置換によりHCVの感染率が低下したことがRT-PCRにより示されているが、本結果からHCVがオクルディンを認識しエントリーする過程を経るためには、膜領域に局在するオクルディンの高次構造が保持されていることが必要であると示唆された。オクルディンが細胞質に内在化する作用機序を特定するにあたって、これにインタラクションしていると思われる膜タンパク質分子を網羅的にノックアウトして調べた。この結果、ヒッポシグナル伝達経路のシグナル伝達に関係していると言われているヒトAjubaが関連していることが明らかになった。また、内在化オクルディンはオートファゴソーム膜形成のマーカーの一つであるLC3と共局在することが明らかになり、オートファジー経路にも何かしら関与していることが示された。オクルディンはHCV感染の成立に必須であるが、その役割がほとんど分かっていない宿主因子であるため、この機構の詳細が明らかになればオクルディンの本質的な役割を解明できると期待される。申請者らは、樹立済みのヒトオクルディン遺伝子ノックアウト株(Huh7.5.1)に、本抗体の候補エピトープを置換したFLAGタグ付変異オクルディン発現ベクターを導入した。これにより10種類のオクルディン変異発現細胞株(Huh7.5.1細胞)を樹立できた。また、その変異株を用いてマウス抗ヒトオクルディン単クローン抗体のエピトープを明らかにした。また、オクルディン抗体およびFLAG抗体を用いた蛍光免疫染色によりオクルディンの細胞内局在に及ぼす影響を調べるまでに至った。特にノックアウト実験により、Ajuba分子がオクルディンの内在化に関連する可能性を見出したことは、本研究での大きな進展といえる。以上の理由を踏まえ、上記の評価を下した。申請者らは、ヒトオクルディンの第二細胞外ドメインのヒト特異的アミノ酸がクローディン1との結合に必要でHCV感受性を規定しているという仮説を立て、これら4つのヒト特異的アミノ酸をマウス型に置換した変異細胞株を樹立した。当初の予定通り、今後はHCV感染後のオクルディンとクローディン1の複合体形成の有無について免疫沈降やproximity ligation assayをして明らかにしていく予定である。加えて、他のHCV感染に必要な宿主因子であるヒトCD81についても同様の検討を行う予定である。またAjuba分子がノックアウトされることにより、オクルディンが細胞質へ内在化する理由を特定する。オクルディンは膜貫通分子であり、通常は高い割合で膜領域に局在している。このため、オクルディンが内在化するに至るまでに何かしらの経路を辿っていることが考えられるので、その経路を特定する。具体的には、代表されるエンドサイトーシス経路(クラスリン依存性、カベオラ依存性、マクロピノサイトーシス)の各種阻害剤をAjubaノックアウト細胞に処置した上でオクルディンが内在化されるか評価する。また、オクルディン以外にもAjubaノックアウト細胞で内在化する分子が存在するかを免疫蛍光染色によって調べる。さらに、この内在化経路の先の過程として、リソソーム分解経路に回っているかをオートファゴソームとリソソームマーカーを共染することによって確認する。

また、内在化オクルディンはオートファゴソーム膜形成のマーカーの一つであるLC3と共局在することが明らかになり、オートファジー経路にも何かしら関与していることが示された。オクルディンはHCV感染の成立に必須であるが、その役割がほとんど分かっていない宿主因子であるため、この機構の詳細が明らかになればオクルディンの本質的な役割を解明できると期待される。申請者らは、樹立済みのヒトオクルディン遺伝子ノックアウト株(Huh7.5.1)に、本抗体の候補エピトープを置換したFLAGタグ付変異オクルディン発現ベクターを導入した。これにより10種類のオクルディン変異発現細胞株(Huh7.5.1細胞)を樹立できた。また、その変異株を用いてマウス抗ヒトオクルディン単クローン抗体のエピトープを明らかにした。また、オクルディン抗体およびFLAG抗体を用いた蛍光免疫染色によりオクルディンの細胞内局在に及ぼす影響を調べるまでに至った。特にノックアウト実験により、Ajuba分子がオクルディンの内在化に関連する可能性を見出したことは、本研究での大きな進展といえる。以上の理由を踏まえ、上記の評価を下した。申請者らは、ヒトオクルディンの第二細胞外ドメインのヒト特異的アミノ酸がクローディン1との結合に必要でHCV感受性を規定しているという仮説を立て、これら4つのヒト特異的アミノ酸をマウス型に置換した変異細胞株を樹立した。当初の予定通り、今後はHCV感染後のオクルディンとクローディン1の複合体形成の有無について免疫沈降やproximity ligation assayをして明らかにしていく予定である。加えて、他のHCV感染に必要な宿主因子であるヒトCD81についても同様の検討を行う予定である。またAjuba分子がノックアウトされることにより、オクルディンが細胞質へ内在化する理由を特定する。オクルディンは膜貫通分子であり、通常は高い割合で膜領域に局在している。このため、オクルディンが内在化するに至るまでに何かしらの経路を辿っていることが考えられるので、その経路を特定する。具体的には、代表されるエンドサイトーシス経路(クラスリン依存性、カベオラ依存性、マクロピノサイトーシス)の各種阻害剤をAjubaノックアウト細胞に処置した上でオクルディンが内在化されるか評価する。また、オクルディン以外にもAjubaノックアウト細胞で内在化する分子が存在するかを免疫蛍光染色によって調べる。さらに、この内在化経路の先の過程として、リソソーム分解経路に回っているかをオートファゴソームとリソソームマーカーを共染することによって確認する。本研究では培地や血清等の培養試薬費、ディスポーザブル器具購入費などの消耗品に必要である。さらに本研究の遂行にはタイト結合分子や様々なシグナル分子の各種抗体など多くの一次抗体、二次抗体を必要である。またタンパク質発現ベクターの作製に必要な遺伝子工学試薬費、マウス及びラットの実験動物の維持費に必要である。
ASK1およびDockファミリー分子の制御による視神経炎の治療研究

多発性硬化症の疾患モデルである実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)を活用し、視神経炎の治療研究を行った。ストレス応答分子であるASK1のグリア細胞特異的欠損マウスを作成したところ、EAEの軽症化が確認された。一方、Dock8とよばれるグアニンヌクレオチド交換因子の遺伝子欠損マウスを用いて同様の検討を行ったところ、やはり視神経炎の軽症化が確認された。本研究はこれまで十分に検討を重ねてきた多発性硬化症の疾患モデルである実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)を活用し、新しい視神経炎の治療法を開発することを目的としている。すでに我々はToll-like receptor(TLR)の下流で活性化するストレス応答分子であるApoptosis signal-regulating kinase 1(ASK1)が、グリア細胞における自然免疫系の活性化に関与することを報告している。実際にASK1欠損マウスではEAEが軽症化するが、発症そのものの抑制は不可能であった。そこで本研究では薬剤によるTLRの発現抑制とASK1シグナル経路阻害の相乗効果により、視神経炎の発症抑制が可能か検討中である。今年度はある薬剤の投与により、TLR4の発現が抑制されることを見出した。さらに同薬剤はT cellにおけるIL-17の産生抑制と、樹状細胞およびグリア細胞におけるサイトカイン産生も抑制することがわかった。野生型マウスを利用したEAEにおいては、薬剤投与により脊髄炎および視神経炎の軽症化が確認された。さらに同薬剤をASK1欠損マウスに投与した場合には、EAEの発症率を低下させることが可能であった。この場合にはもちろん視神経炎も観察されず、多局所網膜電位の測定により、視機能も十分に保たれることを確認できた。一方、Dockファミリー分子の遺伝子改変動物についてもEAEにおける表現型の解析を進めている。本研究ではこれまで十分に検討を重ねてきた多発性硬化症の疾患モデルである実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)を活用し、新しい視神経炎の治療法を開発することを目的としている。すでに我々はToll-like receptor(TLR)の下流で活性化するストレス応答分子であるASK1が、グリア細胞における自然免疫系の活性化に関与することを報告している。そこで本研究では薬剤によるTLRの発現抑制とASK1シグナル経路阻害の相乗効果により、視神経炎の発症抑制が可能か検討する。さらにASK1のグリア領域特異的欠損マウスを作製し、同様の検討を行う。すでにそれらのマウスが複数完成し、現在解析中である。一方Dock8と呼ばれるグアニンヌクレオチド交換因子の変異が重症複合免疫不全症に関与すると報告されたが、このような患者では逆に自己免疫疾患が起きにくい可能性がある。そこで本研究ではDock8が視神経炎の発症や重症度に与える影響について、新規遺伝子改変マウスを用いて検討する。さらに同じファミリー分子であるDock3はオリゴデンドロサイトにも発現することから、Dock3過剰発現マウスに対してcuprizoneを投与し、脱髄モデル動物を作成した。その結果、野生型マウスと比較してミエリンが保護され、視機能も維持されることが明らかとなった。さらにASK1の細胞種特異的欠損マウスを複数作成し、同様の検討を行う。すでにそれらのマウスが複数完成し、EAEの軽症化を確認している。一方、Dock8とよばれるグアニンヌクレオチド交換因子の変異が重症複合免疫不全症に関与すると報告されたが、このような患者では逆に自己免疫疾患が起きにくい可能性がある。そこで本研究ではDock8が視神経炎の発症や重症度に与える影響について、新規遺伝子改変マウスを用いて検討した。その結果、Dock8欠損マウスではEAEが軽症化し、視神経炎や視機能障害も抑制されることがわかった。ASK1のグリア領域特異的欠損マウスが完成し、解析も順調に進んでいる。またDock3によるミエリン保護効果を明らかにした。眼科学ASK1のグリア領域特異的欠損マウス、Dock8遺伝子改変マウスについて、引き続き検討を進める。間もなく1報が投稿可能な状態にある他、遺伝子改変動物を用いた実験も順調に進行しているから。

単年度分の予算を超える支出となったが、消耗品費用などの節約に心がけることにより、次年度使用額が生じた。現在の方針で予定通り実験を継続する。人件費、消耗品費などとして使用予定消耗品の共有等により、経費の節約に努めたから。また今年度は出版経費などが必要なかったから。消耗品、学会参加費、旅費の他、出版費用などとして使用予定。
再生心筋細胞からなる人工ケント束をもちいた、完全房室ブロックの新たな治療法の研究

自己幹細胞による再生心筋細胞を利用した、バイオペースメーカー作成のための基礎的研究を行った。In vitroにおいて易心筋誘導能力を有するヒト間葉系幹細胞株を用いて細胞シートを作製し、Nude Rat心臓表面に移植し、Nude Ratの心臓表面の上でほぼ100%の間葉系幹細胞が、免疫組織学的解析にてsarcomeric actinおよびcardiac troponin-1の陽性で明瞭な横紋構造を有する再生心筋細胞になっている事を突き止めた。またNude Ratにおいて吸入麻酔下、人工呼吸管理下に開胸し、心電図を記録しながら心房中隔房室結節領域に無水エタノールを注入することにより房室ブロックモデル作製を行った。手術後3,7,14日で吸入麻酔下にて体表面心電図にて房室ブロックを確認、小動物用心臓超音波検査を用いて、左室壁厚、左室収縮期直径、拡張期直径、僧房弁流入速度、BNP採血を行い、左室リモデリングおよび、心不全の客観的評価を行った。さらにこの房室ブロック作製Nude Ratに周産期ラット培養心筋細胞による細胞シートを移植し、いったん途絶した房室間での伝導が再開通する事を観察した。ヌードラット完全房室ブロソクモデルへ心筋細胞シートを移植する研究によって心房と心室の間で電気的な結合が実現可能であることを確認した。また、バイオペースメーカーとして重要と考えられる、体温および血液内の各種ホルモン(カテコラミン、アセチルコリン)による、ペースメーカーリズムの変化をin vitroおよびin vivoにて検討した。ヌードラットを吸入麻酔下(3% isflolane)人工呼吸管理下にて右側開胸、体表面心電図を記録しながら、心房中隔房室結節領域に無水エタノールを注入し、完全房室ブロックを作製した。房室ブロックは少なくとも30分間房室伝導が再開しない事を確認し閉胸した。手術後、3,7,14日で吸入麻酔下にて体表面心電図にて房室ブロックを確認、小動物用心臓超音波検査を用いて、左室壁厚、左室収縮期直径、拡張期直径、僧房弁流入速度、BNP採血を行い、左室リモデリングおよび、心不全の客観的評価を行った。また周産期ラット初代培養心筋細胞シートを作製した。周産期ラット心臓はトリプシン処理にて単離、一般的な方法によって細胞培養を行った。培養された細胞はほぼ4-7日程度の培養操作にて、細胞シートの構造を呈するようになり、移植に耐えられる構造をとった。この心筋シートを移植すると、心房と心室の間で電気的な結合を実現させることが可能であることを確認した。その後、房室ブロック作製したヌードラットと1週間後に房室ブロックを生じているラットに対して細胞シートを移植した。細胞シートはFibrin polymer培養皿、またはポリアクリルアミドを固着させた温度感受性培養皿を用いて作製した。また細胞シートは剥離直後に1から4枚を重ね合わせ、30分程度培養器内で結合させる事により、簡単に一枚の厚みの異なる心筋シートが作製可能であった。心筋シートは厚みが薄ければ虚血にはなりにくく、伝導速度も低かった。逆に厚ければ虚血になりやすく、伝導速度が早くなった。本研究により細胞シートの適当な厚みを人為的に決定出来ることが示された。これまでに、In vitroで心筋に誘導されたヒト間葉系幹細胞(hMSC)は比較的高率に自動能を有していることを確認している。それら優良な移植源で細胞シートを作製し、細胞特性を評価することが最終目的となるが、今年度においては移植に耐え得る細胞シート作製法を確率することを優先した。周産期ラット心臓をトリプシン処理にて単離、一般的な方法によって細胞培養を行った。培養された細胞はほぼ4-7日程度の培養にて、細胞シートの構造を呈するようになり、移植に耐えられる構造を取った。細胞シートは厚みが薄ければ虚血にはなりにくく、伝導速度も低い。逆に厚ければ虚血となりやすく、伝導速度が早くなる事が予想されたため、ラット心筋細胞シートを剥離直後に1から4枚を重ね合わせ、30分程度CO2 incubator内で結合させる事によっての厚みの異なるラット心筋細胞シートを作製した。房室ブロックを生じているNudeRatに対して幾つかの異なった厚さで細胞シートを作製し移植を繰り返しすことで移植に最適な細胞シートの厚みを決定した。移植一週間後にホスト心臓を摘出し、4%パラフォルムアルデヒドで固定後、一部をH/E染色、Siriusred/fast green染色、Masson'strichrome染色による房室結節線維化の評価を行った。免疫組織科学的検討により、ラット心筋細胞シートがほぼ房室間溝にそって移植されている事を確認するとともに、抗Actinin抗体、Cardiac troponin-I抗体を用いて心筋構造を、またConnexin 43による染色によって電気的結合を組織学的に確認出来た。横紋構造の確認及び、ギャップ結合の確認はオリンパス社のコンフォーカルレーザー顕微鏡(FV-1000)を用いて行った。

またNude Ratにおいて吸入麻酔下、人工呼吸管理下に開胸し、心電図を記録しながら心房中隔房室結節領域に無水エタノールを注入することにより房室ブロックモデル作製を行った。手術後3,7,14日で吸入麻酔下にて体表面心電図にて房室ブロックを確認、小動物用心臓超音波検査を用いて、左室壁厚、左室収縮期直径、拡張期直径、僧房弁流入速度、BNP採血を行い、左室リモデリングおよび、心不全の客観的評価を行った。さらにこの房室ブロック作製Nude Ratに周産期ラット培養心筋細胞による細胞シートを移植し、いったん途絶した房室間での伝導が再開通する事を観察した。ヌードラット完全房室ブロソクモデルへ心筋細胞シートを移植する研究によって心房と心室の間で電気的な結合が実現可能であることを確認した。また、バイオペースメーカーとして重要と考えられる、体温および血液内の各種ホルモン(カテコラミン、アセチルコリン)による、ペースメーカーリズムの変化をin vitroおよびin vivoにて検討した。
ナノサイズ半導体微粒子表面の金属によるパッシベーション効果

ナノメータ構造が得られる多孔質シリコンを陽極化製法により形成し、その後多孔質シリコンをメッキ溶液中でメッキするプロセスにより、ナノメータサイズのIV族半導体であるシリコンを金属が覆う構造を作成した。本研究では、メッキ金属としてインジウムを取り上げた。その結果、インジウムはシリコン基板-PSとの界面から、マクロスケールでは一様にメッキされることが、高速イオン散乱分光法により解析の結果判明したため、メッキ法による微細化シリコン膜中への金属の堆積は、スパッタ法等によるによる膜表面への堆積に比べ、膜内部により均一に行なえることが示された。しかし、透過電子顕微鏡観察によるミクロスケールの解析では、メッキされたインジウムは多孔質膜中に粒状に分散して存在し、その粒径は数nmから数百nmに分布していることが明らかとなった。また、その大きさはシリコンの微細化過程に依存し、多孔質中の微細孔の大きさが小さい程メッキされるインジウムの量は少なくなり、陽極化成中に光照射することにより微細孔の大きさを大きくすると、メッキされるインジウムの量は増加し、粒径も大きくなることが判明した。これは、光照射によるエッチングの促進と対応しており、インジウムは大きい微細孔に選択的にメッキされやすいことが示唆される。このようにして得られたインジウムメッキ微細シリコンは、インジウムが多く含まれる領域程自然酸化が明瞭に低減されることが分かった。このことより、インジウム金属による微細構造のキャッピングに基づくパッシベーション効果が存在することが示唆された。
構法属性要求に基づく構法の体系的整理に関する研究

本研究では設計段階に生じる「ものの形状や性状」そのものに対する要求を新たに「構法属性要求」と定義し、関係する建築構法を手法の原理と適応箇所の2軸から成るマトリクスを用いて、網羅的かつ体系的に整理している。構法属性要求は視線の制御など擬似的な手法によって実現する例が多く、他の断熱や構造性能の確保など根源的な要求との調整による実現を基本としている点が特徴となる。本研究ではこれらの実現手法についても類型化し、全体像を示している。研究計画に従い、本年度は建物のファサードを対象とし、調査・分析を加えた。現代の建築におけるファサードには多様なデザインが見られるが、その実現には外壁として性能・機能と矛盾する場合がある。こうした矛盾の解決手法は、一部の専門家や建材メーカーの知識や技術に頼る傾向にあり、その全体像は明らかでない。本年度はこのような視点のもと、様々なファサードの設計手法に対し、構法の体系化理論を適用し、デザインの実現の上で重要なディテールの解明を目指した。本研究では意匠設計を「構法の属性を操作する行為」と定義し、造形原理を客観的に把握することを目指している。収集したファサード設計の手法は、「構法レベルごとの構成要素」とその「属性の操作」によって分類・整理した。ここから構法上の問題点が多い「属性の操作」に対する要求を抽出し、これらを「構法属性要求」と位置づけた。一方でファサード設計に関わる機能的側面の要求を網羅的に収集し、「構法属性要求」との適合性について分析している。一連の検討からは、ファサード設計における構法属性要求に対応する典型的なディテール手法が抽出された。ファサードに関して「要素をなくす」が代表的な構法属性要求の一つと位置づけられることが一連の検討から明らかとなり、具体的なディテール設計手法や求められる機能的要求との調整手法など関連する様々な知見を収集している。本論文で収集した手法は資料カードとして系統的に蓄積している。次年度以降の研究成果とあわせて、将来的には設計資料として公開可能な状況に整備することも予定している。研究計画に従い、本年度は建物の階段部分を対象とし、調査・分析を加えた。現代の建築における階段には多様なデザインが見られるが、その実現には階段としての性能・機能と矛盾する場合がある。本年度はこのような視点のもと、様々な階段の設計手法に対し、構法の体系化理論を適用し、デザインの実現の上で重要なディテールの解明を目指した。収集した階段設計の手法は、「構法レベルごとの構成要素」とその「属性の操作」によって分類・整理した。一方で階段設計に関わる機能的側面の要求を網羅的に収集し、「構法属性要求」との適合性について分析している。一連の検討からは、階段設計における構法属性要求に対応する典型的なディテール手法が抽出された。階段に関しては「要素の省略」や「素材の選択」あるいは「位置の操作」といった典型的な構法属性要求の存在が確認され、これを実現する具体的なディテール設計手法や機能的要求との調整手法など関連する事例を網羅的に収集し整理した。昨年度と同様に本論文で収集した手法は資料カードとして系統的に蓄積し、将来的な成果の公開に備えている。研究計画に従い、本年度は建築の「内外装接合部の収まり」を対象とし、調査・分析を加えた。現代の建築において、様々な「内外装接合部の収まり」は、建築の構成上重要な位置を占める。これは収まりが複数の構法レベルにまたがって存在し、複数の属性を調整して実現されるためである。こうした複数の部位にまたがる収まりの解決手法は、一部の専門家や建材メーカーの知識や技術に頼る傾向にあり、その全体像は明らかでない。本年度はこのような視点のもと、様々な「内外装接合部の収まり」に対し、構法の体系化理論を適用し、デザインの実現の上で重要なディテールの解明を目指した。一方で「内外装接合部の収まり」に関わる機能的側面の要求を網羅的に収集し、「構法属性要求」との適合性について分析している。20年度、21年度の成果である「ファサード」と「階段」の構法属性要求の分析と合わせ、新たに提示した概念である「構法属性要求」の基本的な枠組みを確立し、今後の設計ならびに建築構法の評価・検討に資する思考
非水溶媒を用いた希土類電解質溶液の熱物性と構造の研究

研究実績の概要は下に示した3つの内容に分けられる。1)希土類元素を含む硝酸塩、リン酸塩ガラスを調製し熱分析し系列内での変化を調べたところ硝酸塩ガラスの場合、結晶化温度と液化温度の間には興味ある関係が存在することが明らかとなった。また、リン酸塩ガラスの場合には、ガラス転移温度(Tg)の値はLaからLuにかけて次第に高くなり水溶液系ガラスで見られるような変化が認められ、水溶液系と同様に系列内で配位数の変化が起こることが明らかになった。2)EuCl_3とGdCl_3の水溶液(R=25)にHCl,LiClおよびCsClを別々に加えた溶液のラマンスペクトルを測定し、内部水和数の変化の異常濃度依存性について検討した。その結果、溶液中の水の量が少なくなるにつれて水和希土イオンの内、8配位より9配位の方が数が多くなるという一見異常な現象が認められた。これは、外圏錯体の生成によって異常濃度依存性が生じるという考え方で説明できるものと思われる。3)Lu-PMBP錯体を合成しIRスオエクトルを測定した。120-630cm^<-1>の領域では、配位子と金属の結合によるピークが410および340cm^<-1>付近に認められた。そこでピーク位置の系列内での変化についてプロットしたところLaからLuにかけて次第に高波数側にシフトしているが、Tbのところで大きく変化することが分かった。この変化は、希土類元素のf軌道の電子配置に対応しているように思えるがこれに関しては検討中である。なお、テトラド効果などといわれている不規則な変化は認められなかった。今後は、希土類元素を含むゲルマニウム酸塩ガラスの系列内でのTg変化をみる。更に、異常濃度依存性が非水溶媒系においても観測されるかどうかについて検討する。
超大容量フォトニックネットワーク用光機能回路の研究

DVD等に利用される相変化材料を用いて、メモリ性があり高速動作可能な光スイッチを提案し、光ゲートスイッチを試作した。スイッチの寸法は5ミクロンであり、100ナノ秒以下でスイッチングすることを実証した。可変分散補償回路を設計、試作して約50kmの光ファイバの分散を補償し、劣化した波形を再生することに成功した。任意の光スペクトル制御が可能な光回路を提案し、試作した。光変調信号の操作に適した凹凸のない透過特性を得ることが出来た。1.研究の目的本研究では、相変化材料の利用とアレイ導波路回折格子フィルタの高度化によって、超大容量フォトニックネットワーク用光機能回路を実現することを目的とする。相変化材料を用いた自己保持機能を有する光スイッチを実現することにより、ノード処理の大幅な低消費電力化が期待できる。さらに、Si細線導波路と組み合わせることにより、全長15μm程度の極小光スイッチを構成することが出来る。また、本研究で取り組む光合分波回路によって、スペクトルのプリ/ポストエンファシス、プリチャープ/分散補償機能の付与等が可能になり、ネットワークを大容量化することが可能になる。2.相変化材料を用いた自己保持型光スイッチの検討光通信波長領域におけるカルコゲナイド相変化材料の複素屈折率評価を行った。結晶状態とアモルファス状態で屈折率が大幅に変化することを確認した。また、光スイッチを作成するためのSi導波路プロセスにおける位置合わせ方法を確立した。3.超高速伝送用石英光機能回路低屈折樹脂埋め込み微小曲げ導波路を用いた偏光分離回路の特性向上に成功した。特に、利用可能な波長帯域幅を100nm以上にすることが出来たことは特筆に値する。4.伝送光波形最適化の検討光周波数コムとアレイ導波路回折格子を利用する光パルスシンセサイザを利用し、理論及び実験から40Gbit/s伝送に適した光波形を検討した。スペクトル整形機能を有する高分解能光合分波回路の研究において、アレイ導波路回折格子を1台利用する可変分散補償回路と、2台利用する可変分散補償回路の設計、試作、及び評価を実施した。特に、アレイ導波路回折格子を2台利用する構成では、1段目と2段目のアレイ導波路の隣接導波路間遅延差を微調することによって、反射型に構成して入力導波路と出力導波路を分離し、光アイソレータを不要とする新規の構成を考案している。また、レンズ状の溝をスラブ導波路中心部に形成し、石英よりも屈折率が低いシリコーン樹脂と、石英よりも屈折率が高いシリコーン樹脂を注入し、周囲にメタルヒータを蒸着して、位相シフタを集積している。試作した素子は、分散値を142ps/nm1148ps/nmまで制御することに成功した。2段型構成であるので、分散値を制御しても狭帯域化せず、3dB帯域幅は29-31GHzを維持していることを確認している。なお、最大分散値における消費電力は3.8Wであった。光信号スペクトルの位相を任意に制御可能な、アレイ導波路回折格子を用いた位相振幅補償器の設計を検討した。特に、平坦な透過特性を維持したまま、位相のみを制御する導波路構成方法を新たに考案することが出来た。また、位相制御量を増やすことによって、振幅も制御することが可能である。独立に位相と振幅を制御するための制御プログラムを検討している。次年度に向けて、4インチウエハ上に作製可能な、64chの位相シフタを集積した位相振幅補償器を設計した。スペクトル整形機能を有する高分解能光合分波回路の研究において、群遅延特性及び透過特性のリップルの低減と、透過帯域の一層の拡大のために、レンズ型位相変調部の再設計を行った。第1の改良点は、レンズ型位相変調器の光軸上でレンズを折り曲げる構造を考案した点である。この構造によって、レンズを構成する樹脂材料と石英の屈折率差による反射光が迷光として出力ポートに結合しなくなり、群遅延特性及び透過特性のリップルを低減することができる。第2の改良点は、レンズの両側の曲率半径を異なる値にすることによって、設計の自由度を増やし、低損失化と広帯域化を実現する点である。これらの設計を取り入れた構成について、分散補償能力をシミュレーションしたところ、3-dB帯域幅を37GHz以上に維持して±1000ps/nmの分散補償が可能であることが分かった。これらの設計に基づいた可変分散補償回路を試作した。相変化材料を用いた光ゲートスイッチを試作した。結晶→アモルファススイッチング及びアモルファス→結晶スイッチングのスイッチング時間(0-90%)を計測したところ、各々75ns、50nsであった。アモルファス化パルスのパルス幅は14ns、ピークパワは160mWであり、結晶化パルスのパルス幅は400ns、ピークパワは25mWである。
微細穿孔板(MPP)の効果的利用による高性能・高付加価値吸音体の可能性

本研究は,次世代の吸音材料として近年注目を集めている,微細穿孔板(MPP)すなわち,薄板やフィルムに直径1mm以下,開孔率1%以下程度の微細孔を多数あけた素材を効果的に利用し,高性能かつ高付加価値な吸音体を開発する可能性を探ることを目的として実施した.MPPを利用した各種吸音構造について,理論的な検討を中心として,試作実験なども行い,有効な吸音構造,吸音体を提案した.また,各々について設計指針となる知見を示した.本研究は,次世代の吸音材料として近年注目を集めている,微細穿孔板(MPP)すなわち,薄板やフィルムに直径1mm以下,開孔率1%以下程度の微細孔を多数あけた素材を効果的に利用し,高性能かつ高付加価値な吸音体を開発する可能性を探ることを目的として実施した.MPPを利用した各種吸音構造について,理論的な検討を中心として,試作実験なども行い,有効な吸音構造,吸音体を提案した.また,各々について設計指針となる知見を示した.1.2重MPP空間吸音体にハニカムを付加した場合の吸音特性解析(1)本課題については,単純化したモデルによる基礎的な検討を行い,2重MPP空間吸音体にハニカムを付加することが有効であることがわかった.今後,さらに詳細かつ厳密な理論解析を行うべく,その定式化を行い予備的検討を進めている。(2)その準備段階として,背後に剛壁を有する場合の単一および2重MPP吸音体について,ハニカムを付加した場合の吸音特性を,厳密な波動音響理論により解析を行い,その効果を検討し,さらに試作吸音体を作成して実験を実施し,実験結果との比較により理論の妥当性を確認した.また,理論により得られた知見を確認した.2.2種のMPP吸音体を並列配置した場合の吸音特性解析と広帯域化の試み(1)2種のMPP吸音体を並列配置した場合について吸音特性を理論解析し,広帯域で有効な吸音体を構成することが可能であることを示した.(2)応用として,MPP吸音体と他の吸音材料(多孔質材料,板振動型吸音材料)を組み合わせた場合にも同様の理論解析による検討を行い,広帯域吸音構造とすることができる可能性を示した.(3)上記(1)の場合について,試作吸音体を作成して実験的な検討を行った.その結果,理論による知見を確認することができた.(1)2重MPP空間吸音体(DLMPP)にハニカムを付加した場合の吸音特性について,波動理論に基づいた厳密な解析を行なった.また,試作実験を行い,実験結果との比較により理論解析の妥当性を確認した.さらに,理論計算結果をもとに,各パラメータがハニカムを有するDLMPPの吸音特性に及ぼす影響を検討した.さらに,もっとも高い吸音率を得る最適なパラメータ設定について検討した結果,ハニカムのない場合に比べてハニカムのある場合の方が若干最適抵抗値が低くなることを示した.関連する検討としてMPPではない孔のない板の場合,すなわち板振動型吸音体や,多孔質吸音体についてもハニカムを付加した場合の吸音特性解析を行い,ハニカムが各種吸音体の吸音特性に及ぼす影響について,一般的な知見を得ることが出来た.(2)2種のMPP吸音体を並列配置した場合の吸音特性解析と広帯域化の試みとして,背後層厚さの異なる2つのMPP吸音体を並列配置した場合について,さらに詳細な理論的検討を行い,昨年度の実験結果を定性的に解釈できることを確認した.さらに,各パラメータの影響について解析結果から考察し,設計上の指針となる知見を得た.また,2種のMPPだけでなく,MPPと他の吸音材料(多孔質および板振動型)の組み合わせについても,理論計算により解析を行い,広帯域吸音体が実現できる可能性を示した.(3)関連の検討として,コストの高いMPPを通気性膜で代替した場合についても検討し,有用な吸音体を実現できる可能性を示した.本年度は,次のテーマについて研究を実施し,各々成果を得たこれまで提案したMPP空間吸音体は,平板状のものであったが,設置の自由度およびデザイン的な点から,立体的なMPP空間吸音体を提案した.まず,製作が容易で立体型吸音体としての一般的な性質を持つものとして,円筒形MPP空間吸音体(CMSA)を試作し,実験的な検討を行った.その結果,CMSAはこれまで提案したMPP空間吸音体と同様に,共鳴型の吸音ピークと,通気抵抗による低音域の吸音が見られ,空間吸音体として広帯域に利用できることがわかった.また,この吸音体について,簡便な吸音特性予測の手法として,従来の2重MPP空間吸音体の予測理論を援用した手法を試みたこれまでに提案したMPP吸音体(剛壁を有するもの,および空間吸音体)および,それらのうちのMPP1枚を通気性膜に代替したもの,さらには,これらにハニカムや多孔質吸音体を併用した場合などについて,想定されるケースを網羅的に検討し,各々の特徴を整理し,吸音のメカニズムを詳細に検討した.これらにより,MPPおよびその他の吸音材料,構造体を利用した各種吸音構造について,設計上有益な知見を得た
双曲型偏微分方程式に対する逆問題へのCarleman評価の応用と数値解析

逆問題の中で双曲型偏微分方程式の係数を決定するという問題とり上げその解の一意性、観測データに対する連続性をCarleman評価を用いて解析を行ない、条件安定評価(conditional stability)の一つであるl-stabilityを示すことができた。今まででは楕円型又は放物型作用素に対してBukhgeimらがCarleman評価を用いて一意性などを議論し一応の結果が出されていたが、双曲型作用素に対しては本質的にpseudo-convexな領域にしか普通のCarleman評価が成り立たないためこの方法には限界があった。これに対しては局所化されたGauss-Fourier変換を用いることで双曲型作用素を主部が楕円型となる作用素に変え、それに対してCarleman評価を用いて逆問題の解の一意性を若干の仮定のもとで示した。この結果に付随して熱方程式の解と初期値に対する評価を導いた。これは局所的Gauss-Fourier変換と関連するものであり、熱方程式の初期値問題の解の時刻ゼロの近傍での減衰オーダーから、初期値のサポートの位置の情報を得るもので、いわゆる逆問題の一つである。更にこれと関連して熱方程式及びシュレディンガー方程式に対するAsymptotic Unique Continuationを特殊な重み関数を用いて示すことができた。一般的にCarleman評価を用いると偏微分方程式の解の一意接続性が得られるが、熱方程式などに対しては、t=(定数)の平面の一部において方程式の解がexponential orderでゼロになるならば、その状態を同じt=(定数)の平面の他の部分(近傍)に伝えるというものである。今後はこの様な新しい形のCarleman評価を導き、それに基づいて逆問題の解の一意性を考察していく予定である。
慢性関節リウマチ滑膜増殖に関わる新規蛋白質のcDNA-RDA法によるクローニング

慢性関節リウマチ(RA)は、慢性破壊性増殖性滑膜炎を特徴とする自己免疫疾患であり、その滑膜増殖機序の全貌を解明しこれを制御することはRAの診断・治療法を確立する上で重要である。本研究はRAの病変局所で半自立的に増殖する滑膜に疾患特異的に発現している新規の蛋白を同定することを目的に、cDNA-RDA法というサブトラクション法を用いたものである。Cdna-RDA法はサブトラクテイブハイブリダイゼーションとPCR法を基盤として、一方のCdna群(テスター側)に存在し、他方(ドライバー側)にないCdna断片を動的に効率よく濃縮する手法である。本研究は、テスター側をRA滑膜・ドライバー側を非増殖性滑膜炎の代表である変形性関節症とすることによりRA滑膜に特異的に発現するCdna断片をクローニング・解析し、滑膜増殖機構を解明する計画である。本年度までに以下の研究を進めた。1)抗CD3抗体で活性化したCD4+T細胞クローンと無刺激の同細胞との間でCdna-RDA法を行ないcDNA断片をクローニング、48クローンを得た。このうち20クローンは続くNothern Blottingでその発現特異性を確認できた。これらのシークエンスにより、18クローンは近年Fas Ligandの発現誘導に関与することがあきらかとなった蛋白nur77であった。以上、本手法は発現に差のある蛋白を効果的にクローニングしうることを確認した。2)RA患者の手術(滑膜切除術および人工関節置換術)時に得られた滑膜組織からmRNAを採取しcDNAを作成、テスターのソースとした。変形性関節症の手術時に得られた滑膜組織から同様にドライバーのソースを得た。HLA蛋白などの濃縮をさけるため、それぞれ複数の患者のcDNAを混合したものからテスター・ドライバーを作成してcDNA-RDA法を施工し、クローニングを進める予定である。慢性関節リウマチ(RA)は慢性破壊性増殖性滑膜炎を特徴とする自己免疫疾患であり、滑膜増殖の機序の全貌を解明しこれを制御することは診断・治療法を確立する上で重要である。本研究はサブトラクション法を用いて、RAの滑膜には強く発現するが他の非増殖性滑膜炎には発現しない蛋白質を検索することにより、RA滑膜の増殖機序に深く関与する新規の分子を同定することを目的としている。サブトラクション法として汎用されているcDNA・RDA法は、サブトラクテイブハイブリダイゼーションとPCRを基盤として、一方のcDNA群(テスター)に存在し他方のcDNA群(ドライバー)にはないcDNA断片を動的に濃縮する効率の良い手法であり、滑膜増殖機序の全貌をとらえるという本研究に適当であると考え採用した。本研究では、テスターとして複数のRA患者由来の滑膜細胞から得たmRNAより作成したcDNAを、ドライバーとして変形性関節症などの非増殖性関節炎の複数の患者滑膜由来のmRNAより作成したcDNAを用い、両者間でcDNA-RDA法を行い、テスターにのみ選択的に認められるcDNA断片をクローニング・解析する計画である。この計画に基づき、本年度には以下の研究を進めた。(1)複数のRA患者から手術(滑膜切除術および人工関節置換術)時に得られた滑膜組織からmRNAを採取し均等に混合してテスターを作成した。一方、非増殖性関節炎(変形性関節症)の手術時に得られた滑膜組織からmRNAを採取し均等に混合してドライバーを作成した。(2)抗CD3抗体で活性化したCD4+T細胞クローンと無刺激の同細胞との間でcDNA-RDA法を施行し、活性化した際に特異的に発現誘導される新規蛋白質を得て解析を進め、この予備的実験により設備および技術面における本手法の実現可能性を確認した。

HLA蛋白などの濃縮をさけるため、それぞれ複数の患者のcDNAを混合したものからテスター・ドライバーを作成してcDNA-RDA法を施工し、クローニングを進める予定である。
デトネーションのセル構造と伝播挙動

次世代型航空宇宙エンジンとして期待される炭化水素燃料(エチレン)によるパルス・デトネーション・エンジン(PDE)に関する一次元および二次元軸対称数値解析を行なった。今回計算時間短縮のために用いた簡略化素反応モデルは、スクラム・ジェット・エンジン用に提案されたものであり、炭化水素燃料では数百もの素反応過程が存在することが知られている。そこでデトネーションの数値解析を行うにあたり、簡略化素反応モデルによるデトネーション伝播特性と、平衡計算より求まるデトネーション特性を比較し、再現性の確認を行った。PDEの数値解析により、エンジン内の圧力、温度、および支配的に存在する化学種の挙動を考察し、安全に作動させるための指針を得た。また、理論および実験結果と本数値解析結果を比較することで、PDEの性能評価において良い一致を得た。古くは100年以上も昔よりデトネーションの観察に用いられてきた煤膜法(煤をデトネーション管内部に付着させて、デトネーション伝播後に生じる模様を観察する手法)において、煤膜模様形成の機構はこれまで謎とされてきた。過去圧力勾配、渦、反応などによる諸説が提案されてきたが、これまで物理的機構が明確に示された報告はない。そこでデトネーション波面に形成されるマッハ反射を、衝撃波管内における衝撃波と楔の干渉により形成し、非反応流(空気)において煤膜模様の形成機構を実験および数値解析により考察した。その結果、境界層により生じるせん断応力の向きと大きさが変化することにより煤膜模様が形成される機構を提唱し、煤膜をモデル化した数値解析を行うことにより、衝撃波が伝播した際の煤膜厚さの変位を特定し、新たに提案した機構の検証を行った。これらの成果を国内で開催された学会および国際会議(19th ICDERS、Hakone)で発表を行った。次世代型航空宇宙エンジンとして期待されるパルスデトネーションエンジン内で発生するデトネーションの有効利用および抑制のため、デトネーションの基本特性に関する研究を行なった。実験および数値解析はアメリカのカリフォルニア工科大学航空工学研究室のJ.E.Shepherd教授に研究指導を委託し、同教授の下で行なった。デトネーションが伝播する際、三重点(デトネーション波面前面における衝撃波の干渉点)の軌跡ととして煤膜模様を観察する手法は、デトネーション波の特性を考察する上で、過去数多くの研究で用いられてきた。しかしながら、これまでどの様な物理的な機構により、この煤膜模様が形成されるかを明確に示す研究は行なわれておらず、実際に三重点が通過した際生じる軌跡であるかも直接的に示された報告はない。本研究では、これまで提唱されてきた煤膜模様形成に関する諸説(圧力勾配・渦・反応)とは異なり、表面に働くせん断応力により煤膜模様が形成されるという提案を行なった。実験および数値解析を行い、相互に比較することで、新たに提案した説の検証を行なった。デトネーション波は元来反応と密接に結びついた現象であるが、波面先頭の衝撃波構造に限り、マッハ反射と呼ばれる反応を伴わない衝撃波構造で説明できる。実験では、反応の生じない簡略化した系(空気)においても、マッハ反射により煤膜模様が形成されることを確認した。次に三次元の粘性計算を行い、計算結果から煤膜に働くせん断応力の特定を行い、煤膜模様形成の主要因としてせん断応力の働きが重要であることを示した。これまで煤膜模様から得られる情報は限定されていたが、本研究の結果から、煤膜模様を観察することでより多くのデトネーション波面の特性を得ることが可能となった。
相互作用を通した多様な学びを創出する協働的文章表現活動の実践モデルの構築

本研究では、学習は個人の中に起こるものではなく、他者との関係の中で状況的に形成されるものであるとする新たな学習観に基づき、日本語教育において様々な他者との相互作用を通した多様な学びを創出する協働的文章表現活動の実践モデルを構築することを目指した。そのために、筆者が大学の留学生を対象に行っている日本語教育実践「ライフストーリーインタビュー」をフィールドとし、教室参加者間及び学習者とクラス外の他者との間の相互作用、それら相互作用と実践のデザインとの関連を明らかにすることを目的とした。実践で得たデータ分析の結果明らかになった主な点及びそこから導かれる知見は、以下のとおりである。1.読み手を意識するための働きかけや、各自の執筆スタイルをつくっていくことへの働きかけ等を行ったことが、インタビュー相手への強い関心ともあいまって学習者の書く行為への主体的関わりを生んだ。2.学習者同士でコメントやアドバイスをし合うことを活動の軸としたことにより、学習者は文章表現のプロセスを個人的営みではなく、協働的営みとして認識するに至っていた。このことから、1.の書く行為への主体的関わりは、個人の学びとしてではなく、書くという実践を共有する実践コミュニティ全体の学びとして捉える視点が切り開かれる。また、ライフストーリーインタビューの語り手や、インタビューを読んだ読者にも学びや気づきが見出され、教室における文章表現活動を社会的実践として位置づける可能性が示唆された。3.言語格差や強固になされる主張、教師が提示する日本語の表現の規範化等、学習過程においては学習者間、学習者と教師間における様々なパワーバランスの不均衡が生じており、それはプラス面、マイナス面両方の影響を引き起こしていた。クラスという実践コミュニティにおける学習や学びは、こうしたパワーの問題を含めたコミュニティの変容から捉える必要があることが示唆された。