hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
森林生態系における昆虫類の生態分布および繁殖システムに関する研究

台湾における昆虫類の生態分布を解析するために、その手始めとしてハムシ類とトンボ目の垂直分布を調査した。調査地点は、石碇(海抜高度、250m)、竹崎(300m)、内双渓(300m)、烏来(350m)、日月潭(760m)、南山渓(800m)、魯山温泉(1200m)、奮起湖(1400m)、松崗(2000m)、阿里山(2300m)の11箇所である。ハムシ類は、95種(亜種を含む)、842個体を採集した(目撃個体を含む)。ハムシ類は通常の一つの科として取り扱われ、さらに17の亜科に区分されている。各調査地点における亜科構成は、採集した標本について亜科別の種類数を計算し、種類の合計が17種を超える6調査地点について検討した。その結果、台湾において優性なハムシ類は、ヒゲナガハムシ亜科とノミハムシ亜科に所属する種類であること、また、標高の上昇につれてヒゲナガハムシ亜科に比較して、ノミハムシ亜科の比率が上昇する傾向があることがわかった。トンボ目は、上記の調査地点に嘉義(蘭潭水庫)と触口(嘉義の東部約15km)を加え、38種(亜種を含む)、243個体を採集した(目撃個体も含む)。トンボの多数捕獲は一般に難しいので、今回の標本だけで定量的な分析をするのは困難である。しかし、今後の検討課題が幾つか明らかになったので、その例を次に述べる。台湾にはシオカラトンボ属は9種(亜科も含む)生息している。日本にも同じ種数が生息しているが、これは日本列島が南北に長ため、温度条件だけを見ても幅が広く、季節的・地域的なすみわけを可能にしているためと考えられる。台湾だけで9種の生息を可能にしている生態分布の要因を明らかにするのは興味深い。カワトンボ科のシロオビカワトンボとキヌバカワトンボは台中県を境にそれぞれ南北にすみわけをしていることが指摘されていたが、今回の調査でもそれが裏付けされた。すみわけの要因を明らかにするためには、両種の行動・生態の観察から始めるのがオ-ソドックスな方法である。トンボ類の繁殖システムの材料は、コナカハグロトンボ(E. yayeyamana;南西諸島の石垣島、西表島に生息する)の観察結果と比較検討するため、近縁種のナカハグロトンボ(Euphaea formosa)を選んだ。観察場所は、台北から南東に約20kmに位置する石碇である。観察期間は、8月9日13日(12日を除く)の4日間で、この期間に、このトンボの個体識別をするため、合計で雄211匹、雌9匹のマ-キングを行った。雄は産卵基質(水に浸った枯れ枝やダンチクの茎等)を資源として縄ばりを占有した。縄ばり防衛のための闘争行動は、いくつかのパタ-ンにわけられたが、コナカハグロトンボのそれと大変類似している。他のトンボに見られない両種の特徴は、停止飛翔の状態で向い合って、左右に30度位のロ-リングしながら前・後進をする行動であった。観察場所では、雄の平均個体数は108.5匹(1日当り)で、産卵基質数(水に浸った枯れ枝等)の53箇所よりもはるかに多かった。したがって、好適な産卵場所では縄ばりが解消され、8匹前後の「集団待機」が観察された。交尾は、雌が両岸の林縁部から現れた時、雌が産卵の途中で水面に上がってきた時に行われた。共に、雌に気づいた雄がは飛び上がって空中で連結態となり、交尾態になって付近の岩の上にとまる。交尾ペア-が産卵場所に近づくと、雄達に干渉されて他の場所に移動することが多い。産卵までは、通常、2・3の産卵場所を訪れ、水しぶきが立つ流速の速い所に産卵基質があると、水際にとまって交尾態をといて連結態になる。雌が水中に入ると雄は連結態をといて雌を放す。雄は水面近くの位置にとまり、その雌を警護する。警護中の雄は付近の雄を盛んに追うが、他の雄も飛び立たずに攻撃を回避しているうちに「集団待機」にもどる。雌は産卵の途中・終了のどちらであっても、水面に上がってくるので、これが「集団待機」の雄達にとっての交尾のチャンスとなる。繁殖システムはコナカハグロトンボと大変類似しているが、観察期間が短いので結論は下せない。今後は河川周辺の植生や河川での産卵基質の質・量と空間分布を比較して、繁殖システムに与える影響を明らかにすることが研究課題となる。

各調査地点における亜科構成は、採集した標本について亜科別の種類数を計算し、種類の合計が17種を超える6調査地点について検討した。その結果、台湾において優性なハムシ類は、ヒゲナガハムシ亜科とノミハムシ亜科に所属する種類であること、また、標高の上昇につれてヒゲナガハムシ亜科に比較して、ノミハムシ亜科の比率が上昇する傾向があることがわかった。トンボ目は、上記の調査地点に嘉義(蘭潭水庫)と触口(嘉義の東部約15km)を加え、38種(亜種を含む)、243個体を採集した(目撃個体も含む)。トンボの多数捕獲は一般に難しいので、今回の標本だけで定量的な分析をするのは困難である。しかし、今後の検討課題が幾つか明らかになったので、その例を次に述べる。台湾にはシオカラトンボ属は9種(亜科も含む)生息している。日本にも同じ種数が生息しているが、これは日本列島が南北に長ため、温度条件だけを見ても幅が広く、季節的・地域的なすみわけを可能にしているためと考えられる。台湾だけで9種の生息を可能にしている生態分布の要因を明らかにするのは興味深い。カワトンボ科のシロオビカワトンボとキヌバカワトンボは台中県を境にそれぞれ南北にすみわけをしていることが指摘されていたが、今回の調査でもそれが裏付けされた。すみわけの要因を明らかにするためには、両種の行動・生態の観察から始めるのがオ-ソドックスな方法である。トンボ類の繁殖システムの材料は、コナカハグロトンボ(E. yayeyamana;南西諸島の石垣島、西表島に生息する)の観察結果と比較検討するため、近縁種のナカハグロトンボ(Euphaea formosa)を選んだ。観察場所は、台北から南東に約20kmに位置する石碇である。観察期間は、8月9日13日(12日を除く)の4日間で、この期間に、このトンボの個体識別をするため、合計で雄211匹、雌9匹のマ-キングを行った。雄は産卵基質(水に浸った枯れ枝やダンチクの茎等)を資源として縄ばりを占有した。縄ばり防衛のための闘争行動は、いくつかのパタ-ンにわけられたが、コナカハグロトンボのそれと大変類似している。他のトンボに見られない両種の特徴は、停止飛翔の状態で向い合って、左右に30度位のロ-リングしながら前・後進をする行動であった。観察場所では、雄の平均個体数は108.5匹(1日当り)で、産卵基質数(水に浸った枯れ枝等)の53箇所よりもはるかに多かった。したがって、好適な産卵場所では縄ばりが解消され、8匹前後の「集団待機」が観察された。交尾は、雌が両岸の林縁部から現れた時、雌が産卵の途中で水面に上がってきた時に行われた。共に、雌に気づいた雄がは飛び上がって空中で連結態となり、交尾態になって付近の岩の上にとまる。交尾ペア-が産卵場所に近づくと、雄達に干渉されて他の場所に移動することが多い。産卵までは、通常、2・3の産卵場所を訪れ、水しぶきが立つ流速の速い所に産卵基質があると、水際にとまって交尾態をといて連結態になる。雌が水中に入ると雄は連結態をといて雌を放す。雄は水面近くの位置にとまり、その雌を警護する。警護中の雄は付近の雄を盛んに追うが、他の雄も飛び立たずに攻撃を回避しているうちに「集団待機」にもどる。雌は産卵の途中・終了のどちらであっても、水面に上がってくるので、これが「集団待機」の雄達にとっての交尾のチャンスとなる。繁殖システムはコナカハグロトンボと大変類似しているが、観察期間が短いので結論は下せない。今後は河川周辺の植生や河川での産卵基質の質・量と空間分布を比較して、繁殖システムに与える影響を明らかにすることが研究課題となる。
黄色ブドウ球菌の2成分性膜孔形成毒素の活性発現に関与する標的細胞上の因子の解明

本研究において以下の点を明らかにした。(1)血球上の2成分性毒素と相互作用する因子の探索:ロイコシジン(Luk)及びγ-ヘモリジン(Hlg)の膜孔が標的細胞膜の脂質ラフト上で形成されることを見いだした。さらにLukSと白血球表層タンパク質MD-2が相互作用することを見いだした。一方赤血球ラフト画分からLukFと相互作用する複数のタンパク質を得た。またLukFと相互作用しないHlg2変異毒素を作成し、Hlg2レセプターを探索中である。(2)Luk及びPVLと炎症応答の開係の解析:LukS-PVのリン酸化部位換えたミュータント、及びLukSとLukS-PVのキメラミュータントを構築し、変異体についてウサギにおける皮膚炎症を引き起こす領域、培養細胞へのネクロシス様崩壊に必須な領域の特定を行っている。一方、マウス骨髄由来の樹状細胞において、Hlg/Luk各成分がTLR4を介した自然免疫応答の誘導に関与する可能性を見いだした。(3)黄色ブドウ球菌におけるHlg/Luk遺伝子の発現調節因子の解明:γ-ヘモリジン/ロイコシジン遺伝子の発現にグローバルレギュレーターの一つであるsae系が関与していることを明らかにした。一方、sarA,sigBを欠失すると培養中に大量のPVL型毒素を発現することを見いだしたが、本変異株をはウサギ皮下においては毒素を産生せず、毒素の発現調節にはさらなる因子が必要であることを示した。(4)皮膚科領域における2成分性毒素(特にPVL)の重要性:日本での臨床分離株において〓、ようなどの壊死性の病巣からのPVL保有株の分離率が高いことを見いだした。また、様々な被験者の様々な部位からPVL保有株分離されることを見いだした。(1)ロイコシジンの眼孔形成には白血球細胞膜のラフトが関与している白血球にLukS、LukFを単独あるいは同時に作用させ、Brig35で可溶化した後ショ糖密度勾配遠心によりラフトを分画した結果、LukS単独およびLukS-LukFの膜孔複合体はラフトと挙動を共にしたが、LukF単独ではラフト両分に回収された。10mMメチルβサイクロデキストリンで白血球を処理したところロイコシジンのラフトへの集合が阻害され、崩壊活性は見られなかった。以上の結果から、ロイコシジンの2成分がヒト多形核白血球膜状のラフト上で膜孔オリゴマーを形成することを明らかにした。(2)赤血球膜上のレセプターの同定(進行中)これまでにロイコシジンと同様、γヘモリジンも赤血球膜ラフト上で膜孔を形成していることを示す結果が得られた。その際、初発の成分であるLukFが単独でラフト両分に存在することから、LukFのレセプターはラフト両分にある、あるいは集積する因子であることが示唆された。一方、赤血球膜蛋白質とLukFとのウエストウエスタンでは有意なバンドが得られ無かったことから、赤血球膜上のレセプターは単独の蛋白質ではなく、複合体(蛋白質、脂質、糖脂質など)であることが予想される。現在、赤血球膜のラフト両分からLukFのレセプターとなる複合体の精製を試みている。(3)γヘモリジン/ロイコシジン遺伝子の発現調節因子の解明γヘモリジン/ロイコシジン遺伝子の発現にグローバルレギュレーターの一つであるsae系が関与していることを明らかにした。

(1)標的細胞上のレセプターの同定(続き):LukFのN-末端にGSTを融合したGST-LukF作成し、GST結合単体を利用してLukFと相互作用する赤血球におけるラフト上の因子の回収を試みた。その結果、レセプターの候補となり得る複数のタンパク質のバンドを得、現在同定を進めている。一方、第2の成分Hlg2が活性を発現するためには,あらかじめLukFを赤血球に結合させることが必要である。一方、血球膜には結合できるがヘテロダイマーを作れないLukFのS33H、Hlg2のT29Dの変異体を用い、これらを野生型毒素と同様赤血球に作用させたとき、Hlg2T29Dgaラフト画分で検出されることを確認した。以上の結果は、細胞膜上因子に結合した第2の成分であるHlg2は、LukFと直接相互作用することなしに独自にラフトに集合することを示している。従って、Hlg2T29DのN-末端にGSTを融合したGST-Hlg2T29Dを作成してLukFS33Hと共に赤血球に作用させることにより、Hlg2T29Dと複合体を形成する赤血球膜上の因子を取得することができる。現在GST-Hlg2T29Dを取得し、Hlg2レセプターの探索を進めている。(2)Lukによる白血球のネクロシス様崩壊はLukSのリン酸化を伴う。PVLは白血球の崩壊を引き起こすと共にウサギによる皮膚反応系では激しい炎症を引き起こす。そこでLukS-PVのリン酸化部位換えたミュータント、及びLukSとLukS-PVのキメラミュータントを構築し、それぞれの変異体についてウサギにおける皮膚炎症を指標として活性を検討した。現在、炎症発生に必至な部位の詳細な検討を行うとともに、培養細胞へのネクロシス様崩壊に必須な領域の特定を進めている。
ピアサポートを用いたホームレス健康支援システムの開発

ホームレス者においては,健康行動とソーシャルサポートには関連が認められず,「仲間」からのサポートよりも支援者からのサポートが受け入れ易いことが示唆された.健康支援を行う際には生活問題の解決が重要であるが,キーパーソンとなりうる支援者が本人を代弁し,さらには同じ目線で支援をすることが必要である.ホームレスの健康支援は,ピアサポートグループよりも継続的に関わる支援者を中心としたサポートグループが有効であると考えられた.ホームレス者においては,健康行動とソーシャルサポートには関連が認められず,「仲間」からのサポートよりも支援者からのサポートが受け入れ易いことが示唆された.健康支援を行う際には生活問題の解決が重要であるが,キーパーソンとなりうる支援者が本人を代弁し,さらには同じ目線で支援をすることが必要である.ホームレスの健康支援は,ピアサポートグループよりも継続的に関わる支援者を中心としたサポートグループが有効であると考えられた.一般集団を対象とした研究では、社会的支援がある方が健康行動をとると報告されているが,ホームレス者の結核検診受診,健康診断受診,疾病の治療継続等の健康行動に社会的支援が影響しているのかを明らかにすることを目的として,大阪市高齢者特別清掃事業登録者に対して,平成20年1月2月に構成的質問紙を用いた聞き取り調査を実施した.調査内容は,既往歴,治療状況,結核検診の有無,健康診断の有無,喫煙状況,飲酒状況,寝場所,教育歴,家族・友人との交流状況,ソーシャルサポート尺度, HLC尺度とした.今年度は,調査データを詳細に分析し,さらにピアサポートグループ構築へ向けて専門職に対して協力依頼を行った.質問紙調査への協力に同意したものは, 112名であった.すべて男性で, 50代が33人(29.5%), 60代が70人(62.5%), 70代が7人(6.3%), 80代が1人(0.9%)であった.相談者がいるものは55人(50%)であり,半数以上で友人が相談者となっていた.ソーシャルサポートの得点は27.8±7.7(mean±SD)であった.HLC得点は, 39.3±6.7であった.ソーシャルサポートと受診行動,健康に対するコントロール所在に有意な関連は認められなかった.さらに,ピアサポートグループ構築に向けて,ホームレス支援をしている看護師,医師,支援団体職員に意見を聞いた.ピアサポートや定期的な集まりについて,難しいかもしれないという意見であった.今回の質問紙調査との結果も合わせて,ピアサポートグループについて検討が必要である.平成21年度は,ホームレス者のピアサポートグループの構築に向けて,介入プログラムを作成し,その研究的評価に関する計画書を作成した.12回を1クールとして,定期的に自主活動を取り入れたプログラムを作成し,評価のための調査表や評価計画を作成した.それらの計画書を基に,グループ構築に向けて,さまざまな機関(NPO,医療機関,訪問看護ステーション等)や他職種(医師,看護師,ケースワーカー,臨床検査技師等)と調整を図っている段階である.それらの調整から,月に1回の健康相談を行い,顔見知りになった段階で,グループメンバーを募るほうがよいと考え,平成22年3月から月に1回の健康相談を開始した.今後は,調整内容を蓄積し,グループ構築の方法について考察する予定である.現在,あいりん地域の特殊性もあり,当初の計画よりは半年ほど遅れて,計画が進捗している状況である.グループ支援のために,ソーシャルサポートと健康管理意識との関連を見ている.平成20年度からのデータでは,ホームレス状態であるものがそうでないものと比べて結核検診の受診割合が多かった.これは,市の結核検診がホームレス者を対象に実施されていることを反映した結果と考えられる.また,ソーシャルサポートの得点では,飲酒しているものや食事回数が多いものほど得点が高かった,これは,サポートがあるから飲酒や食事回数が多いとも考えられるが,経済状況とも関連していると考えられ,居住形態などを考慮した分析を行っている.今年度は,ホームレス者のピアサポートグループを構築することを目的として,医師と保健師とが月に1度の健康相談を行い,関係づくりとニーズ把握を行った.5月11月までに延べ85名の健康相談を行った.相談終了時にピアサポートグループについて説明し,参加について問うが,希望する者はいなかった.相談内容としては,血圧測定が多く,次いで症状に関する医師への相談であった.介入プログラムの修正をするために,自立支援センター退去後に,集合住宅への入居とともに常駐の支援者の支援を受けるプログラムにより自立した元ホームレス者および支援者へのインタビューを行った.元ホームレス者においては,ピア,つまり「仲間」からのサポートよりも専門家からのサポートの方が受け入れ易いことが語られた.また,支援者が継続的に支援することで信頼関係が構築され,さらに問題解決のために支援者が様々な機関に同行することが重要であることが明らかとなった.特に,ホームレス者においては生活基盤が脆弱であり,健康に対する支援を行う際にも,生活問題を解決することの重要性が示唆された.生活問題の解決にはさまざまな職種が連携する必要があるが,常にキーパーソンとなりうる支援者が本人を代弁し,さらには同じ目線で支援をすることが重要である.ホームレス者への支援の在り方として,ピアサポートグループよりも継続的に支援する支援者を置くサポートグループが有効であると考えられた.そこには,NGOなどの民間だけでなく行政などの公的な立場にある保健医療従事者の参画も必要である.
磁気共鳴イメージング法を使った生体内遺伝子発現プロファイルのための新手法の開発

本研究では磁気共鳴イメージング(MRI)を使った遺伝子発現プロファイル法の開発を目的とし、生体内部の遺伝子発現を非破壊的に一細胞レベルで観察することを目指す。これらを実現するために、以下の二つの異なった原理のモニターシステムを考案し、酵母細胞を用い、実現可能性を探った。(1)細胞内ポリリン酸合成に関与する遺伝子をレポーター遺伝子とし、遺伝子発現をポリリン酸の^31P NMR信号により検出する。(2)常磁性金属イオンを含有する蛋白質を細胞内で発現させ、発現した蛋白の水の^1Hの磁気緩和定数に与える影響により検出する。(1)ポリリン酸合成に関与する遺伝子群の一つであるphm4遺伝子を欠損させた酵母変異体を調製したところ、ポリリン酸の^31PNMRシグナルが完全に消失する。恒常的に発現するプラスミドベクターを用いてこの変異体にphm4遺伝子を導入すると、ポリリン酸シグナルが回復した。また、培地中のガラクトース濃度の変化で誘導されるGallプロモーターを使って、ポリリン酸シグナルがphm4の転写のON/OFFと相関するかどうかを調べた結果、phm4のmRNA量がガラクトース誘導後2時間で急速に増大するのに伴い、ポリリン酸シグナル強度も増大していった。以上の結果から、任意の遺伝子発現のON/OFFをphm遺伝子群とカップルさせれば^31P MRIで非破壊的に遺伝子発現を検知することが可能であることがわかった。現在、^31P MRIにより検出感度、分解能などをテストしている。(2)現在、常磁性金属含有蛋白質としてフェリチン、フェレドキシン、シトクローム類を大量発現する酵母を調製している。これらの酵母を^1H NMRを用いて水分子の^1Hの磁気緩和の時定数を測定し、発現蛋白質、蓄積した常磁性金属の量と相関があるかどうかを調べる。
脳に存在する生物時計のリアルタイム追跡とプローブ探索

交付申請書に記載の研究実施計画に沿って研究を進め、以下の知見を得た。【1】松果体細胞内の時刻情報をinvivoで可視化するために、ニワトリ松果体細胞を光受容能と時計発振機能を保持したまま分散培養するための条件を決定した。次に、顕微鏡下において連続的に灌流培養しながら個々の松果体細胞を赤外カメラで観察するシステムを完成した。これと並行して、時刻検出のためのプローブ分子の選択・設計へ向け、ニワトリ松果体細胞における光情報伝達経路を解析した。その結果、松果体に存在する桿体型トランスデューシン(Gt_1α)およびG_<11>αの全一次構造を決定することができた。さらに、これら2種類のG蛋白質が松果体外節において光受容蛋白質ピノプシンと共存することを明らかにした。【2】脊椎動物の脳深部(外側中隔、視床下部)には、光周性にかかわる光受容体があると推定されるが、細胞さえ同定されていない。これらの細胞において、時刻や日照時間がどのような形で情報化されているかを探り、その情報をin vivoで経時的に検出したい。そこでまず、脳深部の光受容蛋白質としては初めて、ヒキガエルとハトの脳深部に存在する光受容蛋白質を同定し、その一次構造を明らかにした。ヒキガエル脳深部光受容蛋白質は、松果体特異的光受容蛋白質ピノプシンと高いアミノ酸一致度を示した。一方、ハト脳深部の光受容蛋白質は、網膜のロドプシンと全く同一の分子であった。さらに、これら2種類の光受容蛋白質を特異的に認識する抗体を作成し免疫組織化学的解析を行った結果、ヒキガエル視床下部とハト外側中隔の脳脊髄液接触ニューロンがそれぞれ染色された。
組織や細胞内薬剤動態を考慮したDDSシステム開発の基礎研究

抗がん剤を効率的かつ特異的にがん細胞に届けるDDSの開発は重要である。本研究の目的は、GISTをモデルとして、細胞とオルガネラのレベルで、正確な薬剤分布を測定する基盤技術開発をすることである。XenograftモデルとGIST細胞株を用い検討した。腫瘍組織でのイマチニブ分布を、×10倍感度を上げた質量顕微鏡で測定した。イマチニブ治療後、腫瘍血管密度は減少したが、IMの組織分布に変化は無かった。細胞内イマチニブ分布を蛍光タグ付きイマチニブ、Turn-ON手法、抗イマチニブ抗体実験で測定した。イマチニブは、細胞内に入ると速やかに主に二次ライソソームに集積し、一部ER様分布を示した。進行再発がん患者により有効な治療を行う為、抗がん剤を効率的にがん細胞の標的分子に届け、腫瘍周囲微小環境を適切に制御する手法Drug-Delivery System (DDS)の開発が求められている。しかし、腫瘍組織内の詳細な薬剤分布や、腫瘍細胞や各種の周囲正常細胞毎の薬剤分布、或いは各細胞内の薬剤動態を検討した報告は無い。本研究では、I.PDXモデル等を用い、腫瘍組織での抗がん剤の細胞毎の分布(腫瘍細胞や正常細胞への分布の状態、腫瘍の部位や壊死等による薬剤分布の相違)を明らかにし、II.腫瘍細胞内の薬剤動態を測定し、組織や細胞での薬剤分布不均等から来る薬剤抵抗性を無くし、より抗がん剤を有効に腫瘍組織に届けるための基礎的解明を行う。特に本研究では消化管間質腫瘍(GIST)とその治療薬イマチニブをモデルとして、コントロールとして殺細胞性抗がん剤(ダウノマイシン)を用いて、腫瘍細胞や正常細胞での薬剤分布を明らかにする。具体的には、薬物(イマチニブ、ゲフィチニブ、ドキソルビシン)のそれ自体が持つ蛍光をsuper-resolution confocal live imaging microscope (SCLIM)と質量顕微鏡で、それぞれ細胞内と組織(がん組織と正常組織)のへの薬物分布と濃度を直接測定を試みる。また、慢性実験では28日間イマチニブを経口投与、投与28日目の組織を採取、GIST細胞と腫瘍周囲細胞(Tr eg等)への組織学的影響、腫瘍細胞とそれぞれの腫瘍周囲細胞分布変化、表面マーカーの変化、各細胞部位の薬剤分布を測定し、薬剤の到達度(分布)と腫瘍・腫瘍周囲細胞の変化を明らかにする。更に、これらが上手く稼働しない場合は、腫瘍細胞内薬物動態に関してはTur n-onシステムでの細胞内薬剤動態測定を予定する。イマチニブの蛍光とイマチニブにより強い蛍光残基を付けた修飾イマチニブを合成し、そのKIT阻害効果と細胞内の動態を細胞培養株をsuper-resolution confocal live imaging microscope (SCLIM)を用いて測定した。イマチニブの蛍光は弱くSCLIMでは測定できなかったが、蛍光残基を付けた修飾イマチニブでは細胞内薬物トレースが可能であった。同時に、イマチニブに細胞内で蛍光残基を付けるTurn-onシステムの開発を行い、SCLIMで測定可能であることが確認された。質量顕微鏡測定による腫瘍組織内薬剤分布測定に関しては、ヌードマウスに細胞株を植え付け、その後にドキソルビシンを投与し、ドキソルビシンの正常組織、腫瘍組織への分布を測定できる系を確立に関し、nu/nuマウスにGIST細胞株(GIST-T1)を移植しイマチニブを連続的に経口投与する研究は、動物の実験系を確立したところである。質量顕微鏡による薬剤分布の測定は、MALDI-TOFMSでは、イマチニブ、スニチニブ、レゴラフェニブのin vitroでの可視化は可能であったが、GIST-T1-xenograftモデルを用いたin vivoでは感度不足で測定できなかった。そこで、ESIとLC-MS装置の組み合わせ、質量顕微鏡の感度を10倍上げることで、GIST-T1-xenograftにイメチニブ50mg/kg投与後1時間の腫瘍組織内のイマチニブ分布を観察することが可能になった。TRMRA-イマチニブとESI-MSIを組み合わせ、前者で細胞内及び腫瘍組織内、後者で腫瘍組織内の薬物動態を評価できる。今後、2種類の分子イメージングで腫瘍組織内の耐性メカニズムを調べる。更に、抗イマチニブ抗体を作成し、これに蛍光標識を付け、GIST-T1-xenograftモデルを用いイマチニブ投与後の薬剤分布を調べた。その結果、抗体が的確に組織内イマチニブを認識していることが示された。平成29年度は質量顕微鏡測定による腫瘍組織内薬剤分布測定に関しては、PDXモデルを用い実際に経管的にイマチニブを、1回投与時と連続28日投与を行い、腫瘍並びに周辺正常組織を切り出し急速凍結して連続切片を作成

i.HE染色、免疫組織染色を行い質量顕微鏡の蛍光測定で細胞を同定し、その部分の薬剤濃度を測定する。質量顕微鏡のマス測定では510μm毎にイマチニブとその代謝物の濃度分布を測定する。可能であれば、EGFR変異陽性肺がんモデルでゲフィチニブを投与後、ゲフィチニブの組織での到達度が治療後EGFR変異肺癌細胞遺残に関与するかを明らかにする。イマチニブの細胞内動態の測定は、イマチニブ自体の持つ蛍光強度が弱いことからSCLIMでの測定は困難と判断した。そこで、1.二光子法が完成すれば二光子法で、そうでない場合は、蛍光残基を付けた修飾イマチニブと28年度に確立したturn-onシステムを用いたイマチニブ細胞内分布測定を行う。外科学一般予定した研究が年度内に行われなかった為。平成29年度の試薬購入に使用
帝国日本/植民地朝鮮の文化史:1930年代の文学と思想を中心にして

1930年代に活躍した植民地朝鮮のモダニズム文学者である李箱の文学を、横光利一や春山行夫をはじめとする同時代の日本のモダニズム文学との関係性のもとで読んだ。また、戦時期の植民地朝鮮の国民文学を同時代の帝国日本の国民文学と比較研究を行った。具体的には、朝鮮で発行された雑誌である『国民文学』『東洋之光』を講読しつつ、李光洙や張赫宙をはじめとする親日作家の作品を、火野葦平をはじめとする同時代の帝国日本の文学者の作品と照らし合わせて読んだ。それと同様に、崔載瑞と浅野晃の国民文学論を比較研究した。ナショナル(一国史的)な観点に囚われず、なおかつ単なる比較に止まらず、「植民地帝国日本」という視座から、帝国日本と植民地朝鮮の関係性のもとで「国民文学」を構造的に分析した。そうして、植民地帝国日本の文学研究で得た研究成果を、朴致祐や徐寅植をはじめとする植民地朝鮮の知識人の思想と三木清や尾崎秀実をはじめとする同時代の帝国日本の思想をともに分析することで得たこれまでの研究成果と接合させつつ、植民地朝鮮と帝国日本の間にある関係性を明らかにした。すなわち、植民地朝鮮におけるモダニズム文学、東亜協同体の思想と同様に、国民文学もまた、帝国日本から植民地朝鮮に「移植」される過程で「変容」を被り、その本質をずらしつつ研ぎ澄ませていった様相を明らかにした。そうして、植民地朝鮮の国民文学が帝国日本の言説を内破するような形でグロテスクに変容していったことを明らかにした。一貫して、「植民地帝国日本」という視座から、日本の文学と思想が朝鮮の文学と思想へと移植/変容していく過程を構造的に捉えることができた。まず、「日中戦争期・朝鮮知識人の東亜協同体論」の続きとして、これまで日本に紹介されてこなかった「日中戦争期・朝鮮知識人の内鮮一体論」のテキストを翻訳紹介することができた。テキストを翻訳し、自ら解題を執筆することでその理解はいっそう深まるとともに、日中戦争期、内鮮一体論と東亜協同体論に同時にコミットしていった朝鮮知識人の論理を、「徹底一体論」「協和的内鮮一体論」「転向政策としての内鮮一体論」として分類し、その複雑な論理を明らかにした。また、拙稿「朴致祐における暴力の予感」の続きとして書いた朴致祐論「東亜協同体から朝鮮人民共和国へ」では、拙稿で残した課題を克服することができた。戦時期の朴の思想と、民主主義を掲げながら朝鮮人民共和国の建国運動にコミットし、やがて越北した解放後の朴の思想をつなげながら、戦時期と解放後を貫く朴の思想の論理を明らかにした。戦時期と解放後の朴の思想における「全体主義および非合理性の原理批判」「市民社会および民主主義批判」「弁証法の擁護」の一貫性を明らかにすることで、朴致祐の思想の全体像を描くことができた。さらに、「沖縄の人々と在日朝鮮人を繋ぐもの」は、間接的に私の植民地朝鮮研究を更新させている。帝国日本の同じ植民地として、植民地朝鮮および在日朝鮮人と沖縄をつなげて考えることで、「日本人になる」という同化の暴力に象徴される、いまだ継続する植民地主義の暴力を構造化して捉える視座を獲得することができた。帝国日本の植民地の問題、その歴史的現在性を可視化する可能性を得ることができた。くりかえしいえば、帝国日本/植民地朝鮮の問題を過去の遺物としてではなく、今日にまで続く問題として、そのリアリティを言葉にする可能性を得た。
骨強度を正確に評価し骨関節系難病の治療効果を実用的に評価する方法の確立

東京大学整形外科が開発している骨強度評価用有限要素ソフトウエアの改良・精確性の検証を継続し行っている。今年度、ヒト大腿骨に対する精確性を検証するために、東京大学医学部倫理委員会、各診療科、および患者遺族の承認のもとに、収集した椎体の凍結標本を使用した実証実験を行った。骨標本をキャリブレーションファントムとともにCT装置を用いて撮像し、画像データをコンピュータに転送し、3次元有限要素モデルを作成した。骨標本を荷重試験機によって大腿骨軸から20度傾けた方向に荷重負荷し、骨に貼付した歪ゲージから荷重値に対応した歪を求め、骨破断強度も求めた。骨折後の大腿骨に対して、CTを撮影し骨折部位の詳細を検証した。一方、大腿骨有限要素モデルに荷重負荷(圧縮実験で行った条件と合わせた)し,解析モデル上で応力と歪、骨折危険領域を計算した。骨折危険領域が表示される最小荷重を求め、骨強度を求めた。大腿骨表面に貼付した歪みゲージと解析モデル上の位置は、光学的なマーカーを用いたregistrationによって解析モデルを、実証実験モデルと対応させた。各標本の解析データと、実験データを比較し,強度解析法の精度を検証した。結果、主ひずみや骨折荷重の実験値と解析値の相関係数は、r=0.9で、高い相関を得ることができた。骨折部位も予測可能であった。これは、2005、2006年の51st、52nd Annual meeting of Orthopaedic Research societyで報告を行った。また、東京大学医学部倫理委員会、患者同意の上で大腿骨頚部骨折患者5名の非骨折側の大腿骨をCTにて撮像した。大腿骨頚部骨折患者の全てに、仮想的な荷重拘束条件にて、骨折側に類似した頚部骨折を解析モデル上に作成できた。臨床でも本方法を適応できることを確認した。東京大学整形外科が(株)三菱スペースソフトウエアーおよび(株)計算力学研究センターとの連携研究で予備試験用として開発した骨強度評価用有限要素ソフトウェアを基礎に、骨強度評価法を改良することを行った。具体的には、有限要素法で使用する骨の材料特性、および、使用する要素の大きさを骨強度評価法に最適化を行った。予備試験として、ヒトとほぼ同じ材料特性があると考えられている豚の下腿骨とビーグル犬の大腿骨を使用した。ブタの下腿骨及びビーグル犬の大腿骨に骨欠損を作成したものを利用し荷重試験と有限要素法解析を行った。まず、骨標本をキャリブレーションファントムとともにCT装置を用いて撮像し、その画像データをコンピュータに入力し、骨の3次元有限要素モデルを作成した。モデルに任意の荷重を負荷し、この解析モデル上に応力と歪、また骨折危険領域を計算した。さらに、骨折危険領域が表示される最小荷重を求め、骨強度を求めた。同時に当該標本を荷重試験機によって荷重負荷(シミュレーションで行った条件を実際に条件に合わせて荷重試験を行う)し、骨に貼付した歪ゲージから荷重値に対応した歪を求める。また骨の破断強度を求める。各標本の解析データと、実験データを比較対照し,強度解析法の精度を検証した。これにより、骨の材料特性、要素の大きさをある程度最適化することが可能となった。現在、臨床症例のCT画像は、継続的に収集を行っている段階である。また、上記の検討作業と同時に、東京大学医学部附属病院の各診療科において十分なインフォームドコンセントおよび東京大学医学部倫理委員会、各診療科、および患者遺族の承認のもとに、大腿骨の死体骨凍結標本の収集を行っている。ヒトと同じ材料特性があると考えられているビーグル犬の大腿骨を使用した実証実験によりソフトウエアの精確性の検証を行った。今年度、ヒト椎体骨に対する精確性を検証するために、東京大学医学部倫理委員会、各診療科、および患者遺族の承認のもとに、収集した椎体の凍結標本を使用した実証実験を行った。骨標本を荷重試験機によって椎体軸方向に荷重負荷し、骨に貼付した歪ゲージから荷重値に対応した歪を求め、骨破断強度も求めた。骨折後の椎体に対して、マイクロCTを撮影し骨折部位の詳細を検証した。一方、椎体有限要素モデルに荷重負荷(圧縮実験で行った条件と合わせた)し、解析モデル上で応力と歪、骨折危険領域を計算した。椎体表面に貼付した歪みゲージと解析モデル上の位置は、椎体を3次元骨表面計測器(VOXCELAN、Hanano engneering)にて撮像したデータと解析モデルを、3次元・3次元の重ね合わせの手法により対応させた。結果は、最小主ひずみ、骨折荷重は、r=0.9程度と高い相関を得ることができた。これは、2004年の50th Annual meeting of Orthopaedic Research societyで報告を行った。

骨標本をキャリブレーションファントムとともにCT装置を用いて撮像し、画像データをコンピュータに転送し、3次元有限要素モデルを作成した。骨標本を荷重試験機によって大腿骨軸から20度傾けた方向に荷重負荷し、骨に貼付した歪ゲージから荷重値に対応した歪を求め、骨破断強度も求めた。骨折後の大腿骨に対して、CTを撮影し骨折部位の詳細を検証した。一方、大腿骨有限要素モデルに荷重負荷(圧縮実験で行った条件と合わせた)し,解析モデル上で応力と歪、骨折危険領域を計算した。骨折危険領域が表示される最小荷重を求め、骨強度を求めた。大腿骨表面に貼付した歪みゲージと解析モデル上の位置は、光学的なマーカーを用いたregistrationによって解析モデルを、実証実験モデルと対応させた。各標本の解析データと、実験データを比較し,強度解析法の精度を検証した。結果、主ひずみや骨折荷重の実験値と解析値の相関係数は、r=0.9で、高い相関を得ることができた。骨折部位も予測可能であった。これは、2005、2006年の51st、52nd Annual meeting of Orthopaedic Research societyで報告を行った。また、東京大学医学部倫理委員会、患者同意の上で大腿骨頚部骨折患者5名の非骨折側の大腿骨をCTにて撮像した。大腿骨頚部骨折患者の全てに、仮想的な荷重拘束条件にて、骨折側に類似した頚部骨折を解析モデル上に作成できた。臨床でも本方法を適応できることを確認した。
精神機能に及ぼす甲状腺ホルモン作用におけるRCAN/カルシニューリン系の役割

RCAN (regulators of calcineurin)2は甲状腺ホルモン(T3)により発現が誘導され、カルシニューリン(CaN)の活性を抑制する.CaNは中枢神経系に豊富に存在するタンパク質脱リン酸化酵素で、そのノックアウトや過剰発現により学習・記憶や精神機能に異常が生じることが報告されている.甲状腺機能低下により脳のRCAN2の発現が低下することから、私たちはRCAN2が脳の機能に深く関与し、甲状腺ホルモンの脳機能への作用がRCAN2の発現調節を介して発揮されていると想定した.本研究では既に樹立したRCAN2遺伝子改変マウス(ノックアウトマウス)の形態学的ならびに行動学的解析を通して、RCAN2タンパクが脳機能にどのような役割を果たしているかを検討した.RCAN2 KOマウスは正常に出生し、野生型と比べて大きな奇形は認めない.C57BL/6J系統へのもどし交配したコンジェニック系統として樹立し、戻し交配世代10ないし11(N10 or 11)のF2マウスを作出して行動学的解析に供した.また、理化学研究所バイオリソースセンターへ寄託した.RCAN2 KOマウスは、野生型マウスと比べて発生期、成長期、成獣のいずれにおいても、脳に顕著な形態学適な差異はなく、今後さらに詳細な検討が求められる.RCAN2 KOマウスの行動量を測定した結果、KOマウスと野生型マウス、ヘテロ型マウスの自発性行動量に優位な差は認められなかったものの、新規環境(測定のための新しいケージ)へ移動した直後にKOマウスの行動量が減少していた。高架式十字迷路試験、Y字迷路試験、強制水泳試験、恐怖条件付け学習試験で見積もられる情動行動や学習能力に差はないものと考えた.現在、理化学研究所バイオリソースセンターが実施する「日本マウスクリニック」による解析を実施中である.RCAN (regulators of calcineurin)2は甲状腺ホルモン(T3)により発現が誘導され、カルシニューリン(CaN)の活性を抑制する.CaNは中枢神経系に豊富に存在するタンパク質脱リン酸化酵素で、そのノックアウトや過剰発現により学習・記憶や精神機能に異常が生じることが報告されている.甲状腺機能低下により脳のRCAN2の発現が低下することから、私たちはRCAN2が脳の機能に深く関与し、甲状腺ホルモンの脳機能への作用がRCAN2の発現調節を介して発揮されていると想定した.本研究では既に樹立したRCAN2遺伝子改変マウス(ノックアウトマウス)の形態学的ならびに行動学的解析を通して、RCAN2タンパクが脳機能にどのような役割を果たしているかを検討した.RCAN2 KOマウスは正常に出生し、野生型と比べて大きな奇形は認めない.C57BL/6J系統へのもどし交配したコンジェニック系統として樹立し、戻し交配世代10ないし11(N10 or 11)のF2マウスを作出して行動学的解析に供した.また、理化学研究所バイオリソースセンターへ寄託した.RCAN2 KOマウスは、野生型マウスと比べて発生期、成長期、成獣のいずれにおいても、脳に顕著な形態学適な差異はなく、今後さらに詳細な検討が求められる.RCAN2 KOマウスの行動量を測定した結果、KOマウスと野生型マウス、ヘテロ型マウスの自発性行動量に優位な差は認められなかったものの、新規環境(測定のための新しいケージ)へ移動した直後にKOマウスの行動量が減少していた。高架式十字迷路試験、Y字迷路試験、強制水泳試験、恐怖条件付け学習試験で見積もられる情動行動や学習能力に差はないものと考えた.現在、理化学研究所バイオリソースセンターが実施する「日本マウスクリニック」による解析を実施中である.1)遺伝子改変マウスの系統維持RCAN2 KOマウスは129Svマウス由来のES細胞より作製しており、脳機能を検討するための遺伝的背景としては適当ではない.そこで、脳機能解析に汎用されているC57BL/6J系統へのもどし交配を進めてほぼコンジェニック系統として樹立できた.行動学的解析に供するために、戻し交配世代10ないし11(N10or11)のF2マウスを作出した.2)行動学的解析実験的に作製した甲状腺機能亢進マウスと機能低下マウスの自発性活動をオープンフィールド試験によって測定した結果、機能亢進マウスでは活動性が増加していた.逆に、機能低下マウスでは活動性が低下していた.一方、RCAN2 TGマウスは多動であることが判明しているため、KOマウスの自発行動性を評価した.7日間の行動量を測定した結果、KOマウスと野生型マウス、ヘテロ型マウスの行動量には優位な差は認められなかった.しかし、新規環境(測定のための新しいケージ)へ移動した直後にKOマウスの行動量が減少しており、今後オープンフィールド試験や新規環境探索試験を実施する予定である.1)遺伝子改変マウスの系統維持RCAN2遺伝子欠損(KO)マウスをC57BL/6J系統へのもどし交配して樹立したコンジェニック系統を兄妹交配によって維持した.戻し交配世代10ないし11(N10 or 11)のF2、F3世代を行動学的解析に供した.また、系統の維持・管理と遺伝資源としての利用を進めるために、理化学研究所バイオリソースセンターへの寄託のための準備を進めている2)行動学的解析KOマウスの行動学的特徴を検討するために、高架式十字迷路試験、Y字迷路試験、強制水泳試験、恐怖条件付け学習試験を行った.KOマウスとヘテロ型マウスの間には優位な差は認められなかった.

したがって、これら試験で見積もられる情動行動や学習能力に差はないものと考えた3)生化学的解析RCAN2遺伝子過剰発現(TG)マウスの脳におけるカルシニューリン活性を測定する予定であったが、研究協力者である宮川教授からのサンプルの供与が受けられなかったために、測定できなかった1)遺伝子改変マウスの系統維持RCAN2遺伝子欠損(KO)マウスをC57BL/6J系統へのもどし交配して樹立したコンジェニック系統を兄妹交配によって維持した.戻し交配世代11(N10r11)のF4世代を解析に供した.また、系統の維持・管理と遺伝資源としての利用を進めるとともに、網羅的な解析を実施するために理化学研究所バイオリソースセンターへ寄託した.2)行動的解析自発性活動能力や学習・記憶機能、情報処理能力について検討して、独自にRCAN2遺伝子改変マウスの特徴を明らかにする予定であったが、行動学的な特徴の他、生化学的な性質も含めてRCAN2KOマウスに関する網羅的な解析を実施するために、理化学研究所バイオリソースセンターが実施する「日本マウスクリニック」による解析を実施中である.3)形態学的解析RCAN2遺伝子改変マウスの成獣脳で比較・検討するために、ニューロンのマーカータンパクであるTuJについて検討したが違いは見いだせなかった.現在、発生過程における解析を進めるために準備中である.1)遺伝子改変マウスの系統維持:RCAN2遺伝子欠損(KO)マウスをC57BL/6J系統へのもどし交配して樹立したコンジェニック系統を兄妹交配によって維持し、戻し交配世代11のF811世代を解析に供した.今年度は、発生過程での影響を検討するために、ヘテロの雌雄同士の交配、または、ホモの雌雄どうしの交配は、野生型の雌雄どうしによる交配を行い、得られた胎児または産仔を解析に供した.ホモ雌雄から得られる産仔数あるいは妊娠(着床)数は野生型雌雄から得られるよりも少ないことがあったが、検討数が少なく統計的な有意差を得られるには至らなかった.2)行動的解析:KOマウスの行動学的特徴を検討するために、高架式十字迷路試験、Y字迷路試験、強制水泳試験、恐怖条件付け学習試験を行った.KOマウスとヘテロ型マウスの間には優位な差は認められなかった.RCAN2KOマウスに関する行動学的な特性、ならびに生化学的な特徴を網羅的な解析を実施するために、前年度から引き続き理化学研究所バイオリソースセンターが実施する「日本マウスクリニック」による解析を実施した.解析に時間がかかり、24年度中に終了しなかったため結果を記載できないが、今後継続していく予定である.3)形態学的解析:RCAN2遺伝子改変マウスの発生過程における神経系、特に脳の形態学的な解析を行った.ヘテロの雌雄の交配によって得られた胎生9.5日以降の胎児の嚢の発達状態を比較・検討したが形態学的な差は見いだせなかった.ニューロンのマーカーであるTuJ抗体による免疫組織学的検索を行ったが、差異は見いだせなかった.したがって、RCAN2遺伝子欠損は脳の形態学的な発生に影響はないと考えられる.行動学的な特徴を明らかにする予定であったが、生化学的な性質など、RCAN2KOマウスに関する網羅的な解析を「日本マウスクリニック」に依頼し、進行中であり、結果が得られていない.24年度が最終年度であるため、記入しない。
フロントトラッキング法に基づく高マッハ数液滴崩壊現象に対するマル チスケール解析

本研究では,高速流中の推進剤混合過程解明を目指し,衝撃波を含む圧縮性高速流中の流体界面挙動に対するマルチスケールシミュレーション手法の開発とその流体不安定メカニズム解明に関する研究を行った.高速流中で生じる衝撃波,それと干渉する流体界面挙動をシミュレーションするため,圧縮性流体方程式を用い,界面追跡にフロントトラッキング法を,界面境界条件にゴーストフルイド法を採用した解析法を構築した.これまでの手法に対して,界面において厳密リーマン解を求めるよう大幅な修正を施し,界面マーカー点における物理量を背景格子点に埋め込む一般的な変換手法を構築した.また,液滴崩壊により追跡できなくなったマーカー点を粒子の運動方程式へつながるフレームを検討した.密度比1000倍となる気液界面問題に適用し,実験や過去の数値解析結果との比較から精度良い結果が得られることを示した.衝撃波と液滴の干渉問題では,従来捕えることが難しいとされた液滴のストリッピングを含めた液滴崩壊現象を比較的少ない格子点で捕えることに成功した.本研究では,高速流中の推進剤混合過程解明を目指し,衝撃波を含む圧縮性高速流中の流体界面挙動に対するマルチスケールシミュレーション手法の開発とその流体不安定メカニズム解明に関する研究を行った.高速流中で生じる衝撃波,それと干渉する流体界面挙動をシミュレーションするため,圧縮性流体方程式(オイラー・ナビエストークス方程式)を用い,界面追跡にフロントトラッキング法を,界面境界条件にゴーストフルイド法を採用した解析法を構築した.特に,これまでの手法に対して,界面において厳密リーマン解を求めるよう大幅な修正を施し,界面マーカー点における物理量を背景格子点に埋め込む一般的な変換手法を構築した.また,液滴崩壊により追跡できなくなったマーカー点を粒子の運動方程式へつながるフレームを構築した.提案手法を,衝撃波/気泡干渉問題,典型的な流体界面不安性問題(リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性),そして密度比1000倍となる気液界面問題(気泡,液滴)に適用し,実験や過去の数値解析結果との比較から精度良い結果が得られることを示した.衝撃波と液滴の干渉問題では,従来捕えることが難しいとされた液滴のストリッピングを含めた液滴崩壊現象を比較的少ない格子点で捕えることに成功した.本手法の界面境界条件の考察の過程において,高次精度中心差分法を用い,圧縮性他成分流体における新しい界面/衝撃波捕獲スキームを提案することにも成功した.一貫性ある人口粘性項を構築することで,界面における速度,圧力,そして温度平衡を維持しつつ,これまで大きな問題となっていた虚偽振動を発生させずに界面/衝撃波を捕獲する新しい数値モデルである.更に,理想気体状態方程式で構築された本スキームを,超臨界流体のような非理想性が強い状態方程式にも拡張することに成功した.これは当初予定になかった新しい成果である.本研究では,高速流中の推進剤混合過程解明を目指し,衝撃波を含む圧縮性高速流中の流体界面挙動に対するマルチスケールシミュレーション手法の開発とその流体不安定メカニズム解明に関する研究を行った.高速流中で生じる衝撃波,それと干渉する流体界面挙動をシミュレーションするため,圧縮性流体方程式を用い,界面追跡にフロントトラッキング法を,界面境界条件にゴーストフルイド法を採用した解析法を構築した.これまでの手法に対して,界面において厳密リーマン解を求めるよう大幅な修正を施し,界面マーカー点における物理量を背景格子点に埋め込む一般的な変換手法を構築した.また,液滴崩壊により追跡できなくなったマーカー点を粒子の運動方程式へつながるフレームを検討した.密度比1000倍となる気液界面問題に適用し,実験や過去の数値解析結果との比較から精度良い結果が得られることを示した.衝撃波と液滴の干渉問題では,従来捕えることが難しいとされた液滴のストリッピングを含めた液滴崩壊現象を比較的少ない格子点で捕えることに成功した.申請者らが開発してきたフロントトラッキング法(流体界面を点ベースで追跡する手法)をベースに,液滴から分裂する粒子を追跡するラグランジュ型の運動方程式の基本実装とフロントトラッキング法との連成手法の検討(どのような条件でフロントトラッキング法からラグランジュ型粒子法に引き渡すか)を実施した.液滴から分裂した細かい粒子を追跡するラグランジュ型運動方程式を用いたコードはほぼ完成し,現在,引き続き,フロントトラッキング法への具体的な実装と妥当性検証を実施しているところである.現在の分裂判断には,計算格子の影響があるため,より一般性の高い判断基準の必要性が確認された.また,フロントトラッキング法において使用している流体解析手法をより堅牢なものへ拡張させ(特に圧縮性流体中の液体部分の堅牢性),予備的な2次元高速流中液滴崩壊シミュレーションを行い,その効果を確認した.流体解析手法に関して,圧縮性混相流解析では,気液界面条件の与え方が非常に重要であることを考慮し,界面平衡を考慮した高精度かつ堅牢な解析手法を構築してきた.この手法により,従来手法で発生していた界面における数値的虚偽振動を避けることができ,気液界面のように大きく熱力特性が異なる界面にも高次精度スキームの適用が可能となった.この結果は,現在のフロントトラッキング法における界面境界条件の再構築法の見直し,並びにこれまで難しかったフロントトラッキング法への空間高次精度スキームの適用を可能にする重要な成果である.研究計画にほぼ沿った内容で研究が実施されている.実施予定であった分裂粒子を追跡するラグランジュ型の運動方程式の基本実装とフロントトラッキング法との連成手法の検討を実施した.

第一原理的取り扱いについては更なる調査と検討が必要であること,また海外研究者との議論の機会を次年度に持ち越したこと以外は順調といえる.また,本研究の取り組みの中で,界面境界条件の取り扱いに対して,界面平衡を考慮する新しいアプローチを提案することができた.海外関連研究者との意見交換を実施すること,また他分野での研究を頻繁にサーチすることで(例えば,化学反応分野でのマルチスケール解析手法など),単分野にとどまらない時空間マルチスケール解析手法を構築していきたい.また,出来るだけ速い段階で,開発手法の対象となる物理現象解析への応用が実施できるよう研究を加速していきたい.研究成果の海外,国内学会発表,関連研究者との議論のための旅費が主な使用となる予定である.
水域環境に影響を及ぼす赤土等の発生プロセスとその抑制法に関する研究

(1)円筒透明管にペレットを入れ、赤土系土壌の濁土を流し込み、浸透流の透水速度の変化による濁土の浄化過程の基礎実験を行った。ペレットの吸着作用を利用した濁土抑制機能として、透水速度が1.0×10^<-3>程度で、ペレットの厚さが50cm以上の場合に大きな効果が得られることを明らかにした(日下、深田、ロイ)。(2)ペレット以外のロ過材として、竹炭、砂、空気浮上効果等による赤土系濁土の浄化実験を行い、いづれの方法でも赤土の浄化効果があることを確認した(西山、日下)。(3)標準砂とカオリンの混合土の濁水を用いて、土粒子の沈降と堆積土壌層等が透水係数に及ぼす影響等について、基礎実験および現地調査を行い、クラストの形成・発達と透水性低減化の基本的なメカニズムの関係から、畑地における侵食形成の過程を明らかにした(宜保、中村)。(4)粒度分布測定装置で畑地土壌の粒度、成分分析を行い、化学肥料には、土壌の分散および沈降抑制作用のあることを明らかにした(吉永、酒井)。(5)沈砂池の水理模型装置を利用して、フトン籠の設置位置の関係が、水制効果に大きな影響を与えることを明らかにした。また、濁水流出実験では、フトン籠の設置により流出濁水の濃度が低くなることを確認した(酒井、吉永)。(6)各種凝集剤の国頭マージに対する凝集効果、および土壌改良材による土壌流亡抑制への影響を調べ、塩酸とヒドロキシアルミニュウムの適宜の配合が良い結果を与えることを示唆した(田熊)。1.人工降雨発生装置に設置した傾斜boxに赤土系土壌、その末端に抑制素材として、宮古島地下ダムの水質浄化の際に発生する多孔質からなるペレット(主成分は炭酸カルシュウム)を挿入し、表面流による赤土の流亡量および濁土量の経時変化についての基礎実験を行い、ペレットには、赤土濁土の吸収効果の高いことを明らかにした(日下・深田)。2.赤土より発生した濁土の竹炭、砂、空気浮上による浄化実験を行い、浮上沈降、濾過による抑制効果の可能性を検証した(日下、西山)。3.標準砂とカオリンの混合士の濁水を用いて、土粒子の沈降と堆積土壌層、クラストの層厚が透水係数に及ぼす影響等について検討し、クフストの形成・発達と透水性低減化の機構を明らかにした(宜保)。4.室内模型沈砂池の装置を利用して、74ミクロン以下の粒径で作成した濁水を流し、流入と排水の粒度組成をレザー粒度分析装置で測定した結果、10%Dで15%、50%Dで32%、90%Dで34%の粒径縮小が見られた(吉永)。5.酒井は、同模型装置を用い、沈砂地池内の布団籠による水制効果について検討した結果、既存位置の布団籠は、水制効果は認められるが、堆砂機能上は良い位置ではないこと、流入口に設置することが池内全体の流れを整える上で有効であることが分かった。6.国頭マージへの人工・天然ゼオライト添加による団粒形成および保水改良を実施し、侵食防止効果の有無の検証を実験を通して継続中である(田熊)。(1)円筒透明透水管等にペレットを入れ、赤土系土壌の濁土を流し込み、浸透流の透水速度の変化による濁土の浄化過程の基礎実験を行った。ペレットの吸着作用を利用した濁土流出抑制機能として、透水速度が1.0×10^<-3>程度で、ペレットの厚さが50cm以上の場合に大きな効果が得られることを明らかにした(日下、深田、ロイ)。(2)ペレット以外のロ過材として、竹炭、砂、空気浮上等による赤土系濁