hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規樹立食道神経内分泌癌細胞株を用いた治療標的分子の探索

症例報告書より21症例において早期再発11例、無再発5年生存10例と予後の二極化が確認でき、今後の症例蓄積によって分子生物学的サブクラスの同定が可能になるものと期待される。食道原発NEC5例の切除標本FFPEブロックを用いてマイクロアレイによるmiRNA発現解析を行い、410分子のクラスタリング解析によって術後無再発生存例と早期再発例に一致した異なる2つのクラスタに分けられる可能性を示した。また、マイクロアレイによって探索したmiRNAのなかで無再発例において発現が有意に亢進するものとしてmiR-625をはじめとした8分子が抽出され、TYUC-1にアンチセンスRNAを導入しmiR-625発現を抑制したところトランスウェルにて評価した細胞移動能が有意に抑制された。稀少腫瘍である食道NEC標本を多施設で収集しさらに詳細な解析を進める。症例登録およびサンプル収集が完了し次第、サンプルからRNAを抽出し、マイクロアレイ解析を行い、分子生物学的サブクラスの同定と治療効果予測分子マーカーセットの探索を進める。さらに、治療標的分子がを抽出しヒト食道NEC細胞株(TYUC-1)を用いて分子生物学的機能解析を行う。消化器外科学多施設共同研究として標本を収集しマイクロアレイ解析を行う予定であったが、倫理審査委員会の承認に時間を要したため、28年度から標本の収集と解析を行う予定であり使用額を次年度に繰り越した。富山大学およびJNETSの倫理審査委員会で承認され、2016年10月より症例登録とサンプル収集が開始されているが、国内26施設から合計72例が登録される見通しであるものの、参加施設での倫理審査委員会承認に時間を要しており、現時点で収集された検体は8施設から合計16症例にとどまっている。このためRNA抽出からマイクロRNAアレイへ進む工程が遅れている。多施設共同研究として標本を収集しマイクロアレイ解析を行う。
場面緘黙児・者のセルフ・エフィカシーが治療への参加意欲に及ぼす影響

場面緘黙は、話す力があるにも関わらず学校や職場等の社会的状況において話せないことを主たる症状とする。適切な介入により緘黙症状を改善させることが可能であるが、本人の治療への参加が消極的であると介入が困難となる。本研究の仮説として、治療への参加が消極的な場面緘黙当事者は「治療によって緘黙症状を改善させることができる」という期待(自己効力感=セルフ・エフィカシー、SE)が低いのではないかと考えた。そこで、場面緘黙当事者を対象としたセルフ・エフィカシーを高めるための心理教育を試みた。10代30代の場面緘黙当事者10名(女性7名、男性3名)を対象に、各6回のカウンセリングを行った。初回と最終回を除く25回目では、個別のカウンセリングに先立ち「治療によって緘黙症状を改善させることができる」という期待を高めるための心理教育を実施した。各回において、1)治療への参加意欲、2)「緘黙症状を改善させることができる」という特定の課題に特異的な期待(SSE)、3)一般的な個人の行動傾向としての自己効力感(GSE)、4)緘黙症状を自己記入式の質問紙を用いて測定した。初回の参加意欲とSSE(緘黙症状の改善への期待)には相関がみられた。治療により緘黙症状が改善するという期待が高い者ほど、参加意欲が高い傾向があることが示された。一方、初回の参加意欲とGSEには相関がみられなかった。6回の介入を通じて、SSEについては10名中6名に上昇がみられた。GSEについてもわずかな上昇を示した者がいた。緘黙症状については10名中4名が顕著な改善を示し、その他の6名についても改善傾向がみられた。SEと緘黙症状の改善との関係をみると、緘黙症状の改善が大きい者の方がSSE及びGSEの上昇率が高い傾向がみられた。以上の結果から、「治療によって緘黙症状が改善すること」への期待を高める心理教育は有効性がある可能性が示された。場面緘黙は話す力があるにも関わらず学校等で話せないことを主な症状とする。場面緘黙の治療については知見が蓄積されつつあるものの、本人が治療への参加に消極的だと改善が困難である。そこで本研究では「セルフ・エフィカシー(自己効力感:SE)」に着目した。SEとは「自分がその行動をどの程度うまくできるかの予期」であり、心理教育によって「自分の緘黙症状は治療によって改善させることができる」というSEを高めることができれば治療への参加を積極的にさせることができると考えた。このことから本研究では、場面緘黙当事者を対象にSEを高めるための心理教育を行いSEと治療への参加の積極性の関係を明らかにすることを目的とした。2017年度の研究では、場面緘黙当事者への心理教育に用いる心理教育教材を作成し、10名の場面緘黙当事者を対象に心理教育及び個別の介入を開始した。心理教育教材は4つの章から構成した。Bandura (1977)は、SEを変化させる情報源として「言語的説得」「代理的経験」「情動的喚起」「遂行行動の達成」の4点を挙げていることから、各回がこの4点と対応した内容となっている。各セッションはそれぞれ60分程度で実施できる内容とした。治療プログラムは4回の心理教育及び事前・事後の計測を含む計6セッションで構成されている。心理教育は個別又は最大4名の小集団によって実施しており、1名についてはすでに4回の心理教育を終了した。今後は6回の治療プログラム(心理教育及び個別の介入)を完了し心理教育の効果を検証するとともに、その後も介入を継続して場面緘黙の改善が見られるかを明らかにする。また作成した心理教育教材については印刷し、より多くのケースで利用できる形で公表する予定である。心理教育教材の作成に半年程度を要した。研究協力者の確保は主として2017年12月に実施した場面緘黙啓発イベント「かんもくフォーラム」で行った。ここで応募のあった者から面接等を経て研究への参加の合意を取り治療プログラムを開始している。治療プログラムは1ヶ月に1回程度実施の予定であったが、研究協力者の多くが平日の参加が困難であったことから、土日を中心に実施している。このため1ヶ月に1回の確保ができず、2017年度末の時点ではまた治療プログラムを実施している途中である。

各回において、1)治療への参加意欲、2)「緘黙症状を改善させることができる」という特定の課題に特異的な期待(SSE)、3)一般的な個人の行動傾向としての自己効力感(GSE)、4)緘黙症状を自己記入式の質問紙を用いて測定した。初回の参加意欲とSSE(緘黙症状の改善への期待)には相関がみられた。治療により緘黙症状が改善するという期待が高い者ほど、参加意欲が高い傾向があることが示された。一方、初回の参加意欲とGSEには相関がみられなかった。6回の介入を通じて、SSEについては10名中6名に上昇がみられた。GSEについてもわずかな上昇を示した者がいた。緘黙症状については10名中4名が顕著な改善を示し、その他の6名についても改善傾向がみられた。SEと緘黙症状の改善との関係をみると、緘黙症状の改善が大きい者の方がSSE及びGSEの上昇率が高い傾向がみられた。以上の結果から、「治療によって緘黙症状が改善すること」への期待を高める心理教育は有効性がある可能性が示された。計画通り治療プログラムを実施し、結果を分析して効果を検証する。また今後はSNSや支援団体のネットワーク等を通じて研究協力者を再募集し、より多くのデータを取得する予定である。治療プログラムが経過途中であるため、研究協力者の交通費支出が当初2017年度中に予定した額より少なかったため。今後治療プログラムを継続し、交通費として支出する予定である。
膵部分移植に関する臨床および実験的研究

部分膵自家移植の関する臨床研究:従来より、8症例(膵頭部癌7例、慢性膵炎1例)に対して、膵全摘・部分膵移植を行い、経口ブドウ糖負荷試験、経口脂肪(リボムル)負荷試験、経静脈的負荷試験(ブドウ糖0.5g/kg、アルギニン0.5g/kg、インスリン0.1U/kg)を、術前ならびに術後1ケ月目に施工していた。本年はさらに4例の膵頭部癌症例を加え、膵全摘・部分膵移植症例は合計12例となった。さらにこの12例中7例に対して術後6ケ月目に上記諸検査を施工しており、術後長期間にわたる移植膵の内分泌機能を検討した。その結果、部分膵自家移植により膵全摘後の膵内分泌機能の温存を計ることが可能であることが判明した。また、部分膵自家移植を行うことにより、膵全摘症例のQuality of lifeは著しく改善された。術後、膵癌により死亡した症例に対しては、可能な限り解剖を行い、組織学的にも検討を加えている。同種部分膵移植に関する研究:以上の臨床ならびに実験的研究成果を臨床に応用し、同種部分膵移植を計画中ではあるが、現在の日本国内における社会的理由から、実施に至っていない。1.部分膵自家移植に関する臨床研究:膵全摘・部分膵移植を行った8症例(膵頭部癌7例、慢性膵炎1例)に対して、経口ブドウ糖負荷試験、経口脂肪(リボムル)負荷試験、経静脈的負荷試験(ブドウ糖0.5g/kgアルギニン0.5g/kgインスリン0.1U/kg)を術前ならびに術後1ヶ月目に施行した。さらに8例中6例に対して術後6ヶ月目に上記諸検査を施行した。諸検査成績より、部分膵自家移植により膵全摘後の膵内分泌機能の温存を計ることが可能であることが判明した。今後、さらに臨床例を重ねるとともに、術後1年及びその後経年的に各種負荷試験を施行し、成績を蓄積していく計画である。2.部分膵自家移植ならびに同種移植に関する実験的研究:膵全摘・部分膵自家移植犬6頭を作成し、臨床例に準じ各種負荷試験を施行している。今後、部分膵同種移植犬を作成し、部分膵自家移植犬の成績と比較・検討する。同時に、血中脂質及びアミノ酸濃度の経時的変動を検討する。また、膵、腎及び肝の組織学的検討、肝のグリコーゲン、脂肪含量の測定ならびに移植膵組織中膵ホルモン含量の測定を経時的に行う。さらに、同種移植における抗免疫療法の膵内分泌機能への影響を自家膵移植と比較・検討する。以上の臨床ならびに実験的研究成果を臨床に応用し、同種部分膵移植を実施する計画である。
担癌患者血漿処理による腫瘍壊死現象の臨床的応用のための基礎的研究

担癌生体の自己の血漿による抗腫瘍現象(例えばプロテインA潅流血漿を生体に戻したとき観察される)について以下の研究を行った。1.臨床研究:(イ)高張塩で処理した自己血漿(1回あたり約200ml、0.5MKClまたは1.5MNaClにて室温30分処理、原則2回/週)の投与を進行悪性腫瘍患者21例に試みた。重篤な副作用は認められなかった。肉眼的観察では急性の腫瘍壊死や癌性腫瘍の縮小を(3/4)、腫瘍マーカーの追跡ではその低下を見た(10/12)。組織学的検索では何らかの変化、例えば腫瘍細胞の膨化、変性壊死、間質の増生と腫瘍細胞数の減少などを見た(7/9)。腫瘍の縮小は皮膚に潰瘍を形成するか、皮下に触知する小腫瘤を除き、得られなかった。13例に多少とも全身状態の改善や病態の進行の遅延が認められたと考えるが、客観的な指標には乏しい。現在3名が試みの開始1年以上ないしは略々1年を経過して在命中で、うち2名は社会復帰を果している。(ロ)米国イムレ社製プロテインAカラムにて自己血漿潅流を4例に施行した。癌性潰瘍の乾燥や腫瘍細胞の変性、線維化の進行などを認めたが、かかる抗腫瘍現象をいかに臨床上の効果として得るか課題を残している。実験的研究:Vx2腫瘍移植家兎を用いて以下を行った。(イ)高張塩処理による高腫瘍現象の確認とプロテインA潅流法との比較。いづれの処理法でも相違点の明らかではない急性の抗腫瘍反応が観察された。(ロ)分画血清投与による検討。3.5%PEG可沈澱物を除去した上清を塩処理投与しても抗腫瘍現象が確認された。このことは自己の血漿による抗腫瘍現象を考えるとき、臨床に関連する問題としては血漿処理にプロテインAなどの生物製剤は必要でないことを改めて示すとともに、より基礎的な課題として担癌状態にあるとの特殊な免疫生理状態の解明にも重要な示唆を与えるものと考える。Vx2担癌家兎を用いて高張塩で処理した自己血清の静脈投与により,投与開始約60分後より観察される腫瘍における融解性の変化を再確認した.肉眼的,組織学的および動物の一般状態の観察から,血清投与による反応は一過性であること,かかる免疫操作によって結果されるかも知れない腫瘍増生の助長(rebound)は見られず, 2030mlの処理血清投与を1回だけ行っても生存日数の著しい延長を見た.これについては第25回日本癌治療学会総会にて報告した.臨床治療実験として,進行癌患者8例において塩処理自己血清(血漿)の投与を行った.全例においてPSの改善は見られたと確信する.このうち3例は生存中で,進行乳癌患者は15ケ月, S状結腸癌,癌性腹膜炎患者では6ケ月を経過している.前者は遠路につき通院不能のために入院中であるが,後者ではCEAの低下,全身状態の改善をみて外来通院により加療中である.これらの結果の一部は,第8回アジア太平洋癌学会議(ソウル)および第25回日本癌治療学会総会にて報告した.作用機序解明への努力として,この現象には,極めて短時間に発現することから液性因子の中心的関与が,プロテインAの特性や塩処理の意味への推測から免疫複合体の関与が考えられるので,癌患者おにける免疫複合体の基礎的検討を行った.Clq法,抗C3法およびPEG沈澱法との異なる測定法により同一検体を測定し,各測定法間での相関の有無,疾患や病態との関連とくに同一個体での免疫複合体の性状の変化を追跡した.なお検体を追加中であるが,同一個体においては手術侵襲の前後において免疫複合体の組成状態に基本的な変化は見られなかった.この知見については第29回日本消化器病学会にて報告した. In vitroでの細胞障害性試験,分画血清の投与実験(in vivo)など現在遂行中である.なおVx2家兎での実験,若干の臨床例については第15回日本臨床免疫学会総会においても報告した.担癌生体の自己の血漿による抗腫瘍現象(例えばプロテインA潅流血漿を生体に戻したとき観察される)について以下の研究を行った。

重篤な副作用は認められなかった。癌性潰瘍の乾燥や腫瘍細胞の変性、線維化の進行などを認めたが、かかる抗腫瘍現象をいかに臨床上の効果として得るか課題を残している。実験的研究:Vx2腫瘍移植家兎を用いて以下を行った。(イ)高張塩処理による高腫瘍現象の確認とプロテインA潅流法との比較。いづれの処理法でも相違点の明らかではない急性の抗腫瘍反応が観察された。(ロ)分画血清投与による検討。3.5%PEG可沈澱物を除去した上清を塩処理投与しても抗腫瘍現象が確認された。このことは自己の血漿による抗腫瘍現象を考えるとき、臨床に関連する問題としては血漿処理にプロテインAなどの生物製剤は必要でないことを改めて示すとともに、より基礎的な課題として担癌状態にあるとの特殊な免疫生理状態の解明にも重要な示唆を与えるものと考える。
超音速境界層の乱流遷移機構の解明と制御に関する基礎研究

超音速境界層の乱流遷移機構の解明を目的とし,校正法を確立した定量化シュリーレン法やピトー管,熱線流速計等による実験計測と数値計算を用いて超音速境界層の遷移流れを調べた.その結果,遷移が,亜音速流と同様,縦渦やストリーク構造といった壁乱流構造に支配され,超音速境界層内でも乱流斑点が形成されることを明らかにし,さらに,遷移予測や層流維持制御などの応用上重要な乱流維持下限レイノルズ数に関する知見を得た.超音速境界層の乱流遷移機構の解明を目的とし,校正法を確立した定量化シュリーレン法やピトー管,熱線流速計等による実験計測と数値計算を用いて超音速境界層の遷移流れを調べた.その結果,遷移が,亜音速流と同様,縦渦やストリーク構造といった壁乱流構造に支配され,超音速境界層内でも乱流斑点が形成されることを明らかにし,さらに,遷移予測や層流維持制御などの応用上重要な乱流維持下限レイノルズ数に関する知見を得た.本研究は、高精度遷移予測法の確立,層流維持制御・乱流制御技術の開発,乱流の数値計算モデルの構築等に直結する超音速境界層の乱流遷移機構を解明し,具体的な遷移制御法を創案することを目的としている.平成19年度は主に下記の2点について研究を行った.1.定量化シュリーレン法の校正法の確立:密度勾配場を非接触で計測可能な定量化シュリーレン法を超音速境界層遷移の計測に適用するため、平行光束を一定角度だけ一様に屈折させる光学ガラス基盤を用いてシュリーレン光学系を校正し、屈折角計測上の誤差の程度を明らかにした.また、この光学ガラスを用いた光学系の再現性を確認する方法について、その精度と有効性を検討した.さらに、校正された光学系を用いて、流れ場が容易に推定できるPrandtl-Meyer流と超音速乱流塊界層の密度勾配分布を計測し、数値計算結果やピトー管による計測結果と比較を行い、その精度と計測上の問題点を明らかにした.2.超音速境界層の乱流遷移を支配する撹乱の解明:矩形断面超音速風洞のノズル壁境界層の乱流遷移を引き起こすことが実験により示唆されている矩形断面超音速風洞角部流れを数値計算によって調べた.その結果、曲率中心方向に向かう圧力勾配により側壁境界層内に2次流れが生じ、それが角をまわることによって縦渦が形成されること、この縦渦は低速ストリークを形成するとともに成長してその近傍に新たな縦渦を生成すること,この縦渦はその発生位置や空間スケールが実験で観察された結果とよく一致することを明らかにした.また、得られた境界層分布をもとに横流れ不安定について安定性解析を行い、実験で観察されるストリーク構造の空間スケールが解析結果とほぼ一致することを確認した.これらの結果は、今回調べた超音速境界層遷移は、亜音速境界層の場合と同様,低速ストリークと縦渦に支配される現象であることを強く示唆している.本研究は,高精度遷移予測法の確立,層流維持制御・乱流制御技術の開発,乱流の数値計算モデルの構築等に直結する超音速境界層の乱流遷移機構を解明し,具体的な遷移制御法を創案することを目的としている.平成20年度は,まず,平成19年度に行った定量化シュリーレン法の校正法の確立に関する研究の成果を論文にまとめて学術雑誌に投稿し,3編について平成21年度発行の雑誌に掲載が決定している.また,平行光束を一定角度だけ一様に屈折させる光学ガラス基盤を用いて光学系を校正することで,風洞通風時に生じる側壁ガラス歪みがシュリーレン光学系を用いた定量計測上問題となることを明らかにした.次に,校正されたシュリーレン光学系とピトー管により超音速境界層の乱流遷移過程を計測し,遷移過程の平均流を密度勾配分布で示して,遷移開始時に壁近傍の密度勾配が特徴的に増すこと,平均密度勾配分布の変化に伴って境界層外層の流体を壁近傍に,壁近傍流体を外層に運ぶ速度変動が生じていること,このような輸送を担う撹乱として,乱流境界層中で従来から注目されている組織構造に酷似した斜めに傾いた渦構造が観察されることを明らかにした.さらに,境界層遷移過程における渦度撹乱を瞬間シュリーレン画像から調べ,壁から立ち上がり流れ方向に30゚70゚傾いた渦構造が遷移初期段階から集団として現れ始め,これが境界層を埋め尽くすと発達した乱流境界層となること,その高さや間隔の平均は境界層厚さのスケールを有し,渦構造の高さの累積度数分布,すなわち,高さに着目した渦構造の存在確率分布は,乱流に近づくにつれて境界層外層の平均密度勾配分布と相似になること明らかにして,注目した斜め渦構造が境界層平均分布を支配し超音速境界層の遷移機構として中心的な役割を果たす非線形撹乱であるとの結論を得た.本研究は,高精度遷移予測法の確立,層流維持制御・乱流制御技術の開発,乱流の数値計算モデルの構築等に直結する超音速境界層の乱流遷移機構を解明し,具体的な遷移制御法を創案することを目的としている.平成21年度は,まず,昨年度までに行った研究の成果を論文にまとめ,学術雑誌に投稿し,掲載された.次に,後退角を有する超音速機翼境界層の乱流遷移に及ぼす影響が無視できない横流れ横流れ不安定による乱流遷移機構について調べた.

超音速ノズルの加速部における流れは,主流に向心力を与える圧力勾配がノズル壁の曲率中心方向に存在し,それが側壁境界層内の低速流体にも印加されるため,圧力勾配の方向に2次流れ(横流れ)が生じる.この超音速ノズル内流れの直接数値計算を行い,2次流れによって壁近傍に流れ方向の渦度をもつ流体の層が形成され,これが矩形断面の角部をまわるとともに集中して縦渦群が形成されること,縦渦群を伴う不安定な流れの発生位置や空間スケールは実験で観察した結果と一致し,遷移の撹乱源となることを明らかにした。境界層内に生じた2次流れの変曲点に起因する横流れ不安定により,縦渦列とそれに伴うストリーク構造が生まれ,このストリークの不安定性によって壁乱流特有の撹乱が成長して乱流に遷移する一連の撹乱増幅過程をシュリーレン法による可視化で捉えた.また,超音速境界層の遷移過程においても乱流斑点が形成されることをシュリーレン法による可視化で捉えることに成功し,壁近傍のストリーク構造の特徴から判断して,それが亜音速境界層の遷移過程であらわれるものと類似であることを初めて明らかにした.さらに,横流れ不安定によるストリーク構造の崩壊や乱流斑点の発達から乱流遷移する位置が非圧縮流の場合の横流れレイノルズ数に基づく遷移レイノルズ数に対応することを確認し,横流れ不安定による乱流遷移の下限レイノルズ数を明らかにした.
凸多面体に付随する幾何学的漸近解析の諸問題の研究

凸多面体のうち頂点が格子点であるものを格子凸多面体というが、一般の格子凸多面体内の格子点によって定義されるリーマン和の漸近展開公式を、一般の滑らかな関数に対して得ることが出来た。これはBerline-Vergneによる多項式のリーマン和の局所Euler-Maclaurin公式の一般化に相当する。また格子凸多面体がDelzant条件を満たす場合に漸近展開の第三項の明示公式を得た。本年度は特にDelzantと呼ばれる格子凸多面体に対する漸近的Euler-Maclaurin公式を得ることが出来た。Euler-Maclaurin公式とは、格子凸面体上の格子点から定まるリーマン和の公式の総称であり、トーリック多様体の幾何学と関連が深く、活発に研究されている話題であるが本来Euler-Maclaurin公式は等式であり、代わりに関数を多項式として考察される場合が多い。漸近的Euler-Maclaurin公式とは、一般の関数のリーマン和の漸近挙動についての公式である。本年度得た公式はDelzant格子凸多面体に対する一般の関数のリーマン和の漸近展開公式であり、望んだ形で公式を書き下すことが出来た。さらに得られた公式はBerline-Vergneのlocal Euler-Maclaurin公式の漸近形であることも証明出来た。これにより、Berline-Vergneの公式の別証明も(Delzantの場合には)与えることが出来る。得られた結果は、国内外の研究集会、セミナー等で発表し、またプレプリントサーバにも公開した。本年度は、さらに分割数の漸近挙動のスペクトル論的な類似についての論文の出版が決定した。これは数年前に執筆した論文であるが、出版決定までに時間がかかった。一部証明に不都合があり、修正を必要としたが、その修正もErratumとして出版が決定している。前年度にDelzant格子凸多面体と呼ばれる、滑らかなトーリック多様体に対応する凸多面体に対する漸近的Euler-Maclaurin公式を証明した。しかしDelzant格子凸多面体は制限が強く、一般の格子凸多面体への拡張は重要な問題であったが、本年度は、これを任意の有理凸多角錐体に対するある種の分解定理を用いて解決した。また、漸近展開の各項の表示にはBerline-Vergneの導入した微分作用素が現れるが、その表示方法の一意性も証明することが出来た。既存にある漸近的Euler-Maclaurin公式の中でも、本年度得られた公式はもっとも効果的な公式の一つと思われる。これらの結果は国内外の研究集会などで発表し、学術雑誌への掲載が決まっている。また、格子凸多面体上のEuler-Maclaurin公式は対応するトーリック多様体上の調和解析に応用がある。特にGuillemin-Wangによるテープリッツ型作用素のスペクトル測度の漸近展開には直接応用されるが、本年度は、そのスペクトル測度を記述するWangによるtwisted Mellin変換の漸近展開の別証明も得ることが出来た。この別証明については、今後関連する結果が出次第、論文として公表したい。本年度は、さらに宮崎直哉氏(慶應大学)、本間泰史氏(早稲田大学)とディラック作用素のエータ関数の解析に対するEuler-Maclaurin公式の応用について議論し、また砂田利一氏(明治大学)、小谷元子氏(東北大学)と離散幾何解析学との接点について議論した。これらの議論において、いくつかの興味深い問題を見出すことが出来たが、これらについては次年度に精力的に研究を行いたい。本研究課題の目的の一つである、格子凸多面体上のリーマン和の漸近挙動の研究については昨年度解明し学術論文として出版した。しかしこの研究目的においては更に問題が残されている。つまり漸近展開公式の各項に現れる微分作用素の各面上での積分の幾何学的な意味の追求である。私の漸近公式はBerline-Vergneの結果の漸近解析版とでも言うべき物であり、実際、展開式の各項に現れる微分作用素はBerline-Vergne作用素(無限次数微分作用素)の各斉次項と一致することを上述の論文において示した。Berline-Vergne作用素は凸多面体に対応するトーリック多様体のトポロジーと関連する、幾何学的に重要なものであった。そしてリーマン和自身も、ある種のテープリッツ型作用素のトレースとして現れるという幾何学的に重要なものであった。従って私の得た漸近公式の各項のトーリック幾何学的な位置づけを理解することは重要な問題であるが、現時点では解決には至っていない。また、ランダム行列理論の諸結果の、一般のコンパクトリー群の増大列への拡張についての問題も本研究課題の目的の一つであった。当初、特殊ユニタリ群に対するHiai-Petzの大偏差原理型の定理に対して、Wey1の分母(差積)のサブレベルセットの体積の増大度を調べることにより、その別証明をつけることを最初の目標とした。これについて、Wey1の分母のサブレベルセットの体積の増大度はある程度調べているが、これを目的の固有値分布の性質へ応用できるまで精密に整理出来ていない。

本年度も残念ながらこの部分の決定的な解決には至っていない。また、離散幾何解析学との接点を模索することも本課題の目的の一つであったが、本年度は、砂田利一教授との共同研究で、離散幾何解析学の分野の量子酔歩に関する良い結果を得て、学術論文として出版することが出来た。本年度は二つの内容に対して新しい結果を出すことが出来た。まず一つ目は、昨年度から新たに行っている量子ウォークについての研究である。この研究は研究当初には予定していなかったが、凸多面体上の漸近解析学を一歩進めて離散空間上の漸近解析学の視点に立って新たに遭遇した問題である。昨年度、砂田利一教授(明治大学)との共同研究により、量子ウォークの遷移確率の様々な局所漸近公式を得ることが出来たが、凸多面体上の漸近解析学で培った手法によっていた。本年度問題としたことは、一次元量子ウォークの代数構造の探求であったが、一次元量子ウォークの背後には無限二面体群の正則表現があり、そして量子ウォークは群環の特殊なユニタリ元であることを発見した。なお、この代数構造を応用して今野弱極限定理の別証明を与え、それを論文にしてある(Infinite Dimensional Analysis and Quantum Probabilityに掲載決定)。次に宮崎直哉氏(慶應大学経済学部)、本間泰史氏(早稲田大学理工学術院)との共同研究において、3次元Heisenberg多様体と3次元レンズ空間上のパラメータを含む計量について種々のスピン構造から定まるDirac作用素のeta関数の特殊値ならびに留数を具体的に計算することに成功した。eta関数はAtiyah-Patodi-Singerにより導入されたのち、位相幾何学的な立場をはじめ様々な方向から研究されている対象であるが、その特殊値の計算された例は数少ない。そこで上記の多様体に対して、eta関数の解析接続を具体的に与えることにより特殊値や留数を計算することに成功した。なお、そこにはEuler-Maclaurin公式が応用されており、ここでも凸多面体上の漸近解析で培った手法が生かされた研究となっている。全般的に論文の本数は少ないものの、重要な研究を行っている。特に昨年度に出版した、凸多面体上のリーマン和の漸近挙動についての論文は重要な物だと考えている。本年度はこれについては更なる進展は見られていない。また、ランダム行列理論に関する問題についても、様々な計算結果は得られているものの、決定的な結果が得られておらず、その意味では多歩遅れている。しかし本年度は先にも記載した通り、離散幾何解析学における量子酔歩の問題について重要な業績をあげることが出来たことを考えると全体的には研究進度は順調である。24年度が最終年度であるため、記入しない。凸多面体上のリーマン和の漸近展開公式の各項のトーリック幾何学的な意味の解明へ向けて努力する。具体的には、この第四項を具体的に計算し、その計算結果を解析することで、幾何学的な意味付けを考察する。また、ランダム行列理論に関する問題については、今まで得られている計算結果を再び検討し、整理することにより、出版可能な程度まで完成度をあげることを目標とする。
創造性教育のための子どもの発明工夫を育てている環境の分析

発明工夫展で賞を取る子供の特徴を明かにし、発明工夫の能力とは何か、またその能力を促進するための家庭環境の特徴は何かを普通の子供のそれと比較し、発明工夫能力の開発に資することを目的として研究を行った。その結果次のようなことが明らかになった。1.受賞者の父母へのアンケ-ト調査の結果、発明工夫展受賞者の家庭環境の特徴として、「理科メディアへの接触」「子供の創る作品への援助」があげられた。逆に「子供の教育に対する干渉」は、普通の子供と比較して受賞者の家庭の方が少なかった。2.発明クラブの指導者からみた発明工夫の上手な子供と苦手な子供の特徴を比較すると、両者をよく見分ける特徴として「発想力」「探求心」「指導性」「自己表現力」が顕著で、判別分析の結果もほぼ完全であった。3.受賞者と普通の子供に対して「発明工夫の能力」、学習意欲、理科学習技能の調査を行い、受賞者の特徴および他の調査項目との関連が多変量分析を用い分析した。その結果、受賞者の特徴として「直観力」「論理性」「追求力」「応用力」「自律性」が顕著であった。さらに回帰分析によると、理科メディアへの接触が高いことが、子供の科学的な思考力、発想力を高めることが示された。以上のことから結論として、以下の点が明らかになった。1)発明工夫の得意な子供には、普通の子供と比較して、「直観力」「論理性)「追求力」「自律性」の特徴がある。またそれらは「発明工夫の能力」を測る一つの基準にもなる。2)子供の発明工夫の能力は、家庭における「理科メディアへの接触」「子供の創る作品への援助」によって促進された、「子供の教育に対する干渉」により抑制される。わが国では、児童・生徒を対象とした発明工夫展が開かれており、毎年多数の応募がある。われわれはこの発明工夫展の受賞者、指導者に焦点を当て、彼らの能力、動機づけ、性格、その生育、教育環境などを調べることにより、創造性がどのような要因から作り上げられるものか、そしてそれらは普通の子どもとどのように異なっているのかを分析した。そこでまず全国にある発明クラブの指導者に対して調査を行い、創造性のある子どもとそうでない子を分ける要因として、発想力、探究心、指導性、自己表現力などがあることが発明した。さらに、授賞者と普通の児童・生徒に対して調査を行い、彼らの間の違いを調べた。問題解決力、論理性などを含む5つの因子を見いだし、これによって両者が判別が可能であることがわかった。また、受賞の学年、性によって特徴が若干異なることが明らかになった。こうした指導者・子ども双方からの分析を行うことにより、子どもの適性と指導者の適性の間の相互作用の問題について現在検討中である。

3.受賞者と普通の子供に対して「発明工夫の能力」、学習意欲、理科学習技能の調査を行い、受賞者の特徴および他の調査項目との関連を多変量分析を用い分析した。その結果、受賞者の特徴として「直観力」「論理性」「追求力」「応用力」「自律性」が顕著であった。さらに回帰分析によると、理科メディアへの接触が高いことが、子供の科学的な思考力、発想力を高めることが示された。以上のことから結論として、以下の点が明らかになった。1)発明工夫の得意な子供には、普通の子供と比較して、「直観力」「論理性」「追求力」「自律性」の特徴がある。またそれらは「発明工夫の能力」を測る一つの基準にもなる。2)子供の発明工夫の能力は、家庭における「理科メディアへの接触」「子供の創る作品への援助」によって促進され、「子供の教育に対する干渉」により抑制される。
環境微生物を生菌状態でモニタリングできる次世代シングルセル解析技術の開発

汚染物質の浄化や持続可能なエネルギーの創出に大きく関わる微生物資源を有効に利用するためには、さらなる微生物生態の理解が必要不可欠である。多くの微生物が人為的に分離培養できない現状において、近年発展著しい分子生物学的アプローチは有効である。さらに微生物細胞を遺伝子の運び屋として捉え、細胞のまま解析を行うシングルセル解析は、培養を伴わない解析手法として近年注目を集めている。しかし、現行のシングルセル解析では、FISH法など微生物を死滅させた状態で解析を行うことから、環境中のある一部分を切り取った解析でしかないという課題がある。本研究ではシングルセル解析のさらなる発展を目指し、アプタマーを用いることで微生物を生菌状態かつ連続的にモニタリングできる新規解析技術の開発を行っている。本年度はアプタマーが系統分学的にどの程度のレベルまで識別可能な技術であるかを検討した。FISH法では、遺伝子配列が1ミスマッチの塩基までを識別可能であり、株レベルでの識別も可能である。複数種の細菌を準備しアプタマーの特異性を確認したところ、株レベルでも識別可能であることがわかった。これまでに報告されている微生物を検出するアプタマーは、すべて純粋菌株を用いた方法で作成されており、菌体細胞が手元に大量にあることが前提である。しかし、環境中に生息する未培養微生物を標的とした場合、菌体細胞がまったく得られていないために従来のプロトコールは利用できない。そこで本研究では、環境サンプルそのものにランダムアプタマーを結合させ、その後標的の微生物に結合したアプタマーの塩基配列を次世代シーケンサーで解読することで標的の微生物に結合するアプタマーを取得するSELEX for environmental samples (ES-SELEX法)を開発を次年度において目指す。
有機ゲル中の繊維状凝集体の成長過程をリアルタイムで観察する

[目的]本研究では,双頭型ステロイド系誘導体が有機溶媒をゲル化する際に形成される繊維状凝集体の発生及び成長,ゲル化の過程について詳細に検討することを目的とした.蛍光分光法,NMR法と言った分光学的手法を用いたゲル化に伴う分子運動の変化や繊維状凝集体中の分子配列等の解析,顕微鏡を用いた繊維状凝集体の発生・成長過程のリアルタイム観察とその解析を目指し,実験を行なった.[本年度の研究概要]前年度検討した結果を踏まえた研究実施計画に基づき,研究を行った.(1)低濃度双頭型ステロイド系誘導体/有機溶媒系試料について動的光散乱測定,粒度分布測定を試みた.(2)前年度検討した結果を踏まえ,蛍光プローブ/双頭型ステロイド系誘導体/有機溶媒系試料について蛍光分光測定を試みた.(3)双頭型ステロイド系誘導体/有機溶媒系試料について,偏光顕微鏡を用いた観察を試みた.温度変化や時間経過に伴う凝集体成長を調べた.蛍光プローブ/双頭型ステロイド系誘導体/有機溶媒系試料について,共焦点レーザー顕微鏡を用いた観察についても検討した.(4)双頭型ステロイド系誘導体/有機溶媒系試料について,温度を変化させながらNMR測定を行なった.溶液及びゲル状態での双頭型ステロイド系誘導体のコンポメーション解析を試みた.粉末・ゲル状態でのX線回折測定を試みた.[目的]本研究では双頭型ステロイド系誘導体が有機溶媒をゲル化する際に形成される繊維状凝集体の発生及び成長,ゲル化の過程について詳細に検討することを目的としている.蛍光分光法,NMR法といった分光学的手法を用いたゲル化に伴う分子運動の変化や繊維状凝集体中の分子配列等の解析,顕微鏡を用いた繊維状凝集体の発生・成長過程のリアルタイム観察とその解析を目指している.本年度は次の2点にポイントを絞り,実験を行った.(1)蛍光プローブの選定と蛍光プローブ導入前後でゲル化挙動に違いが見られないかどうか(2)NMR法を用いた双頭型ステロイド系誘導体のコンホメーション解析.[本年度の研究概要](1)蛍光分光法による解析を進める為に利用する蛍光プローブとして1,6-ジフェニル-1,3,5-ヘキサトリエン(DPH)を選択した.このDPHを10^<-4>10^<-6>wt%程度含む有機溶媒に双頭型ステロイド系誘導体を加え,tube inversion methodによりゲル化試験を行った.蛍光プローブを含まない系とほぼ同様にゲル化することがわかった.DPHを含むゲル試料について光学顕微鏡観察を行ったところ,繊維状凝集体の形成が確認できた.(2)ゲル状態における双頭型ステロイド系誘導体の分子配列や分子形態を調べる第一段階として,溶液状態でのスペーサーモデル化合物のコンホメーション解析を行った.^1H NMRのビシナルスピン-スピン結合定数^3Jを測定し,回転異性状態近似を用いてコンホメーション分率を計算した.溶液状態での双頭型ステロイド系誘導体についてC(=0)CH_2-CH_2C(=0)結合回りのコンホメーション分率を実測の^3Jから解析した.[目的]本研究では,双頭型ステロイド系誘導体が有機溶媒をゲル化する際に形成される繊維状凝集体の発生及び成長,ゲル化の過程について詳細に検討することを目的とした.蛍光分光法,NMR法と言った分光学的手法を用いたゲル化に伴う分子運動の変化や繊維状凝集体中の分子配列等の解析,顕微鏡を用いた繊維状凝集体の発生・成長過程のリアルタイム観察とその解析を目指し,実験を行なった.[本年度の研究概要]前年度検討した結果を踏まえた研究実施計画に基づき,研究を行った.(1)低濃度双頭型ステロイド系誘導体/有機溶媒系試料について動的光散乱測定,粒度分布測定を試みた.(2)前年度検討した結果を踏まえ,蛍光プローブ/双頭型ステロイド系誘導体/有機溶媒系試料について蛍光分光測定を試みた.(3)双頭型ステロイド系誘導体/有機溶媒系試料について,偏光顕微鏡を用いた観察を試みた.温度変化や時間経過に伴う凝集体成長を調べた.蛍光プローブ/双頭型ステロイド系誘導体/有機溶媒系試料について,共焦点レーザー顕微鏡を用いた観察についても検討した.(4)双頭型ステロイド系誘導体/有機溶媒系試料について,温度を変化させながらNMR測定を行なった.溶液及びゲル状態での双頭型ステロイド系誘導体のコンポメーション解析を試みた.粉末・ゲル状態でのX線回折測定を試みた.
脳代謝賦活剤のvigilanceに及ぼす影響について-定量薬物脳波学的手法を用いて-

脳代謝賦活剤の臨床効果特性を客観的に評価するとともに、vigilanceに及ぼす影響を明確にする目的で、健常若年者(20歳台)と健常高齢者(60歳台)を対象として、nicergoline,propentofylline,ibudilast,dihyderoergotoxine,lisuridemaleateの各薬剤とinert placeboを投与し、定量脳波、フリッカー、事象関連電位などの精神生理学的検査を実施した。現在解析済の検査は、定量脳波のみではあるが、以下の結果を得た。はじめに、被験者群間の背景脳波を比較すると、若年者群に比して高齢者群では徐波減少、高域alpha波・速波増加という変化を呈しており、これらの変化から高齢者群は、生理的加齢変化を有するものと考えられた。次に、薬剤投与後の変化に関しては、若年者群では、ほぼ総ての薬剤でtheta_1の増加、beta_1の減少という変化に留まり、若干の中枢抑制的臨床効果を有するものと考えられた。一方、高齢者群では、lisuridemaleate,ibudilastで、alpha波の減少・速波の増加がみられ、賦活的な感情調節剤を有することが、propentofylline,dihyderoergotoxineで、alpha波の減少、徐波と速波の増加がみられ、抑制的な感情調節作用を有することが、nicergolineで、徐波の増加がみられ、中枢抑制的作用を有することが明らかにされた。以上の結果から、生理的加齢変化を有する高齢者群においてのみ脳代謝賦活剤の客観的臨床効果は、明確となり、さらに薬剤ごとの効果の相違が際立つことが示された。しかしながら、各薬剤が、vigilanceに及ぼす影響の詳細に関しては、定量脳波で徐波増加という変化を認めることから、vigilanceを低下させている可能性もあるが、事象関連電位、フリッカー検査の結果を加味して検討する必要があると考えられ、今後の課題としたい。
低分子熱ショックタンパク質(human HSP28)の細胞増殖の抑制における機能の解析

低分子熱ショック蛋白質(HSP27)はストレス応答のほか、発生や分化でも誘導やリン酸化が見られ細胞の増殖制御への関与が示唆されてきた。しかし、その機能はまだほとんど明らかでない。そこで、動物細胞にHSP27を高発現させてその機能を検討した。HSP27の発現の少ないヒト不死化繊維芽細胞(KMST-6)に、CMVのプロモーターにヒトHSP27のcDNAを繋いだ発現ベクターをリン酸カルシウム法で導入した。得られた16クローンのうち6クローンがHSP27を高発現していた。これらのクローン種々のストレスに対する感受性を調べた結果、熱ショック、抗癌剤に対しては、最も高発現のクローン1つが抗癌剤に耐性を示したが、他は低発現のクローンと差はなかった。しかし、過酸化水素処理では高発現のクローンは低発現に比べ感受性が約2倍のとなった。同様の過酸化水素に対する感受性の上昇は、マウスのNIH3T3細胞でも認めた。また、過酸化水素処理した高発現クローンではHSP27のリン酸化が起こるが、そのリン酸化体は処理後4時間でも持続的に存在した。さらに、現在HSP27のリン酸化部位を潰した発現系(HSP27の15、78および82のSerがGlyとなるようにした発現系)を用いて調べているが、過酸化水素に対する感受性は高くならない傾向を示している。以上の結果から、HSP27の高発現は酸化ストレスに対して増殖抑制的に働くことが示され、特にHSP27のリン酸化が細胞の増殖抑制に関与している可能性を示した。細胞内の酸化還元状態の変化が細胞の増殖制御に密接に関与していることが明らかになってきていることから、HSP27が非ストレス状態での増殖制御にも関わるのではないかと考えて更に検討している。
超臨界・亜臨界水中での複合酸化物微粒子の高速連続合成プロセスの開発

超臨界水中での複合金属酸化物微粒子の連続高速合成プロセスの開発を目的として、その一例として磁気記録材料として用いられる複合酸化物微粒子バリウムフェライト微粒子の合成に関して実験的検討をおこなった。本研究結果から、バリウムフェライト微粒子を極めて短時間(60秒以下)で、連続合成でき、また操作条件を適切に設定することで、磁化特性の高い、非常に小さく(60nm)、粒子サイズ分布が極めて小さい微粒子を合成できることがわかった。また、高濃度下での連続運転も可能であり、十分経済的プロセスとなることが示された。以下に超臨界水中での水熱合成によるバリウムフェライト微粒子連続合成ための操作条件ををまとめる。(1)本手法により、単一相、単分散なバリウムフェライト微粒子を合成するためには、酸化物合成の中間生成物であると思われる水酸化沈殿ゲルを常温で生成させておき、超臨界水と混合反応させることが必要である。(2)昇温パターンを2段階にすることで、より単分散な微粒子を合成できる。温度によって核発生過程と成長過程と分離できた結果と考える。(3)原料のFe/Ba比(バリウム濃度)、アルカリモル比(水酸化物濃度)を調整することにより、粒径が制御可能であり、特にバリウム濃度は大きく粒径に影響を与える。また、熱水による水熱合成法と比較して、超臨界水中では合成した微粒子は結晶性並びに磁化特性が高いものが得られた。これは、超臨界水中では水酸化物からの脱水反応が極めて高速に進行したためであると考える。本研究では、超臨界水中での反応晶析を利用して、高密度記録の可能な垂直磁気記録材料として期待されているバリウムフェライト微粒子(BaO・6Fe_2O_3、以下Baフェライト)を連続的に、かつ従来の合成法と比べ、極めて高速な合成法の開発を行なっている。これまでの研究結果から、流通式反応装置を用いることで連続かつ高速に微粒子の合成が可能であることを明らかにしてきた。本年度は、亜臨界状態である水熱合成法と超臨界状態である手本法を比較することにより、本手法の特徴を明らかにし、微粒子からの脱水の影響についても検討した。また、本手法の経済性評価を行い、プロセス化の可能性を検討した。反応晶折を超臨界状態で行なうと、亜臨界水中と比較して生成したBaフェライトは高い結晶性を示した。一般に水熱法で飽和磁化が小さいのは結晶中に残存する多数のOH基によって結晶格子に歪みが生じていることが一因として考えられている。そこで得られたBaフェライト微粒子に対し、TGAを用いて脱水による重量減少を測定したところ、本手法で得られたBaフェレイトのほうが、水熱法の重量減少と比較して小さいことがわかった。これは高温・低密度下の超臨界条件における結晶化過程において、脱水がより進行することを示唆するものである。次に本手法のプロセス化のため、経済性評価を行った。その結果、Fe(NO_3)_3の濃度をおよそ0.1mol/以上とする必要があることがわかった。そこで高濃度下での実験を行ったところ、得られた微粒子の飽和磁化は高Fe(NO_3)_3濃度下では若干減少するものの高い値を示すことがわかった。今後、昇温過程等の反応条件をより詳細に検討することにより、粒子形の制御が可能と考えられる。本研究は、超臨界水中での反応晶析を利用して、高密度記録が可能な垂直磁気記録材料として期待されているバリウムフェライト微粒子(BaO.6Fe_2O_3)の連続合成プロセスの開発を目的とする。全年度までで(1)結晶性、磁化特性の高い微粒子が合成可能(2)経済性は十分であることがわかった。本年度は、操作条件を決定する上で、(1)昇温過程の生成粒子に与える影響について(2)粒子径を制御するための操作因子について実験的検討を行った。

常温から反応温度(380450°C)まで一気に昇温させる(1段法)の場合、粒子径は広い分布をであった。一方、常温をまず100200°Cまで昇温させ、数秒保持後、反応温度まで昇温させる(2段法)では、生成した粒子は、1段法と比べて、粒子径は小さく(50100nm)で非常に大きさの整った粒子が生成した。また、2段法における1段目の直後の反応液を分析した結果、結晶性は低いがα-Fe2O3が合成できていることが確認された。以上の結果から、本手法では、(1)低温で中間生成物のFe2O3が生成し、それが核となる。(2)その後の昇温でバリウムフェライトへ相変化し、また超臨界状態であるため溶解度が非常に小さく溶解・再析出による成長は起こらない。(1)(2)の過程により、単分散な微粒子が生成すると考える。また、生成粒子の形状、粒子径などに与える反応条件では、Ba/Fe比と生成粒子径には有意な相関が見られた。これは、高バリウム濃度では、核発生数が多いため、粒子径が小さくなると考える。よって組成を操作することである程度粒径を制御できることがわかった。
水平管内気・液成層流の凍結閉塞防除に関する研究

1.成層をなす管内静止流体の場合水流が何かの事情で静止している場合,以下のことが明らかになった。(1)管壁面冷却開始後,冷却された水は壁面に沿って下降する流れを発生させる.その後,水の密度逆転によって対流は壁面に沿う上昇流となる.(2)冷却速度が大なるほど,局所ヌセルト数が極小値をとる時間,および樹技状氷が発生する時間が早くなる.(3)空気側の局所ヌセルト数は,冷却速度の減少とともに,また水位の減少とともにいくぶん増加する.(4)円管流体の気液界面端部より成長する樹枝状氷の分布状態は,冷却速度によって変化し,三種類の氷性状を示す領域と樹枝状氷が発生しない領域に区別される.(5)空気側の局所熱流束の値は,冷却速度と共に増える.2.気・液成層流の場合円管内気・液成層の凍結に関しては,以下のことが明らかになった.(1)円管内の閉そく領域非閉そく領域は,H=16mm(水位高さ)の場合θ@_<c@>/Re@_<w@> @^<0.35@>〓2.09×10@^<ー1@>,H=32mmの場合,θ@_<c@>/Re@_<w@> @^<0.35@>〓1.92×10@^<ー1@>,H=48mmの場合,θ@_<c@>/Re@_<w@> @^<0.35@>〓1.01×10@^<ー1@>で区分できる.(2)閉そく領域における管内氷層成長挙動は,流水と空気の流量および水位が大なるほど管上部氷層の成長が早く,下部氷層厚さは時間とともに減少する.(3)内閉そく開始時刻は次式によって予測できる.F@_<o@>=1.85Re@_<w@> @^<0.142@>Re@_<a@> @^<ー0.03@>θ@_<c@> @^<ー1.01@>(H/D)@^<1.31@>3.凍結閉塞防除機能(オリフイス)に関する検討(1)オリフイスの存在により閉塞までの時間は長くなる.この閉塞までの時間には,管径とオリフイス径の直径比が大きな影響を与え,特に1/2の場合,閉塞にいたる時間が極大となる.(2)オリフイス直後の氷層形状は,3/4以下の直径比の場合凹状になり,氷層の厚さも薄くなる.(3)流速が大なるほど,オリフイス直後の氷層は薄くなり,また氷層第1ステップは上流側へ移動する.(4)冷却管径が小なるほど,閉塞発生が早い.1.成層をなす管内静止流体の場合水流が何かの事情で静止している場合,以下のことが明らかになった。(1)管壁面冷却開始後,冷却された水は壁面に沿って下降する流れを発生させる.その後,水の密度逆転によって対流は壁面に沿う上昇流となる.(2)冷却速度が大なるほど,局所ヌセルト数が極小値をとる時間,および樹技状氷が発生する時間が早くなる.(3)空気側の局所ヌセルト数は,冷却速度の減少とともに,また水位の減少とともにいくぶん増加する.(4)円管流体の気液界面端部より成長する樹枝状氷の分布状態は,冷却速度によって変化し,三種類の氷性状を示す領域と樹枝状氷が発生しない領域に区別される.(5)空気側の局所熱流束の値は,冷却速度と共に増える.2.気・液成層流の場合円管内気・液成層の凍結に関しては,以下のことが明らかになった.(1)円管内の閉そく領域非閉そく領域は,H=16mm(水位高さ)の場合θ@_<c@>/Re@_<w@> @^<0.35@>〓2.09×10@^<ー1@>,H=32mmの場合,θ@_<c@>/Re@_<w@> @^<0.35@>〓1.92×10@^<ー1@>,H=48mmの場合,θ@_<c@>/Re@_<w@> @^<0.35@>〓1.01×10@^<ー1@>で区分できる.(2)閉そく領域における管内氷層成長挙動は,流水と空気の流量および水位が大なるほど管上部氷層の成長が早く,下部氷層厚さは時間とともに減少する.(3)内閉そく開始時刻は次式によって予測できる.F@_<o@>=1.85Re@_<w@> @^<0.142@>Re@_<a@> @^<ー0.03@>θ@_<c@> @^<ー1.01@>(H/D)@^<1.31@>3.凍結閉塞防除機能(オリフイス)に関する検討(1)オリフイスの存在により閉塞までの時間は長くなる.この閉塞までの時間には,管径とオリフイス径の直径比が大きな影響を与え,特に1/2の場合,閉塞にいたる時間が極大となる.(2)オリフイス直後の氷層形状は,3/4以下の直径比の場合凹状になり,氷層の厚さも薄くなる.(3)流速が大なるほど,オリフイス直後の氷層は薄くなり,また氷層第1ステップは上流側へ移動する.

(4)冷却管径が小なるほど,閉塞発生が早い.1.実験装置の作成本実験装置は、試験部、水循環系、冷却空気循環系、および冷却液循環系より構成されている。試験部は長さ1000mmの二重円管構造とし、内管に外径67mm、内径64mmのパイレックスガラス管、外管に外径135mm、内径125mmのアクリル製円管を用いた。さらに、管内の凍結挙動を観察できるよう、冷却済にエチレングリコ-ル液を使用した。管壁温度が一定となるように、5箇所のブライン噴出口から内管の接線方向にブラインを噴出させた。冷却面、空気、および水の温度測定のために、内管の内側および外管に管軸方向に5箇所、周方向に4箇所、試験管入口および出口にそれぞれ2箇所、計44箇所にクロメル・アルメル熱電対(0.1mm)を取りつけた。管内の水位の設定は、前方に設置したせきにより行った。2.実験結果の概要(1)円管内の閉そく領域、非閉そく領域は以下の式より求まる。(2)閉そく領域における管内氷層成長挙動は、流水と空気の流量および水位が大なるほど管上部氷層の成長が早く、このため下部氷層厚さは時間とともに減少する。(3)管内閉そく開始時刻は次式によって予測できることがわかった。(4)非閉そく領域の水-氷層間の熱伝達率は、水流量が大なるほど、また冷却温度比および水位が小なるほど増大する。(5)円管内気液成層流における氷層面上のステップより上流側の平均熱伝達率は、次の実験整理式により表示できる。(6)空気流速の効果は予期以上に小さいことがわかった。重要な点である。1.環流型気・液流路の改良内径φ60mm,外径φ135mmの環状二重断面を有する気・液管路の壁面を等温壁にするため、環状二重断面に注入するブラインの噴出口を2倍に増やす改良作業を行なった.2.凍結閉塞開始時刻に及ぼす各因子の効果の検討凍結閉塞現象を支配する因子として、管内水流速、管内空気流速、管内水温度、管内空気温度、管内水位、および冷却壁温が影響することが明らかになったので、これらの因子を種々変化させて、凍結開始から閉塞開始にいたるまでの時間について詳細に検討した.その結果、水流速のレイノルズ数Rew,空気流速のレイノルズ数Rea,冷却壁温と流入水温の比(無次元冷却温度比)、および無次元管内水位の関数により、凍結閉塞時間(フ-リエ数)が表示できることが明らかになった.3.凍結閉塞発生のメカニズム多くの因子に対し、凍結閉塞へ進行する条件について実験的検討を行なった結果、θ_c/Rew^<0.35>>0.192の条件で閉塞が発生することがわかった.閉塞のメカニズムは、(1)先ず液が接触している管壁面に氷層が発生し成長する.(2)それに伴い水位が上昇する.(3)冷却開始端よりある距離のところに、氷層が急激に薄くなるステップが発生する.(4)その影響を受け気液界面にリップルが生じ、液滴となって上部壁面に凍着する.(5)上壁部の氷層が急速で成長する、という現象で生ずることがわかった.4.成層をなす管内静止流体の凍結挙動水流が、何かの事態で静止した場合の凍結挙動について検討した.管壁温が低下するにつれて、静止流体内に密度逆転の効果による非常に複雑な流れおよび熱伝達が生ずることを見出した.また、静止流体は、凍結温度以下まで冷却され、突然樹枝状氷が発生することがわかった.1.実験装置の改良水平冷却円管内に設置されたオリフイスが,円管内を流動する水の凍結熱伝達現象に及ぼす効果について実験的に検討するため,管内の凍結閉塞防除機能としてオリフイスなど突起物の効果を検討するため,実験装置を大幅に改良した.供試冷却円管として,直径29.0mm,41.5mm,および62.9mmの銅管を使用し,管壁温度をθ_w=ー5°Cからー15°C,流入水流速をU_w=0.10m/sから0.4m/s,流入水温をθ_<in>=0.5°Cから3°Cまで変化させ実験を行った.なお,試験部入口部に取りつけたオリフイス径は,d/D=1からd/D=1/4まで変化させた.