hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モンシロチョウ属の食性の進化に及ぼす寄生蜂の影響に関する研究

朝日岳、十勝岳、朝里岳などいくつかの山や谷を調査し、キレハイヌガラシの侵入していない地域を調べたところ、エゾはコンロンソウを利用していた。キレハイヌガラシが群落を形成している地域では、エゾはキレハイヌガラシのみを利用し、コンロンソウはスジグロシロチョウ(スジグロ)に利用されていた。したがって、キレハイヌガラシが侵入する以前には、エゾはコンロンソウを利用し、その後、寄主植物を転換したと考えられる。キレハイヌガラシは天敵真空空間を形成しており、栄養的にも優れている。しかし、深山幽谷のエゾは、コンロンソウを利用しているため、アオムシコマユバチの寄生率が高かった。また、オオモンシロチョウに関しては、さらに分布を拡大しており、栽培種だけではなく、コンロンソウやキレハイヌガラシにも定着しているようであった。一方、従来非常に良く見られたモンシロチョウがほとんど見られなくなっていた。一方、道南地方ではイヌガラシの生育状況とそれを利用しているといわれるスジグロの幼虫の採集を試みた。何人かの研究者の報告から8月上旬に幼虫を採集できる可能性が高いということであったが、食草はきわめて少なく、スジグロ幼虫は発見できなかった。しかし、キレハイヌガラシを何地点かで発見し、エゾ幼虫とモンシロチョウ幼虫を採集することができた。道南地方に限っては、モンシロチョウが激減しているようにはみえなかった。モンシロチョウはアオムシコマユバチの寄生を受け、エゾの寄生される割合が低くなっているという従来の知見を支持する結果となった。北海道には近年侵入したオオモンシロチョウを除くと、モンシロチョウ属のチョウはモンシロチョウ、エゾスジグロシロチョウ、スジグロシロチョウと三種生息し、野生のアブラナ科植物をめぐるすみわけがみられる。これまでの調査で、エゾスジグロシロチョウは帰化植物であるキレハイヌガラシが生育しているところではキレハイヌガラシを利用し、生育していないところでは土着種のコンロンソウを利用していることが明らかになった。今年度は、キレハイヌガラシの分布していない地域のチョウの産卵選好性がどのようになっているのかに焦点をあてて研究した。羽幌、旭岳、朝里峠、大沼など広く調査し、いずれもキレハイヌガラシの群落がないことを確認できた地域からエゾスジグロシロチョウおよびスジグロシロチョウの成虫を採集した。野外に1×1×1.8mの網室を3基設置し、コンロンソウ2鉢、キレハイヌガラシ2鉢を入れ、雌成虫を放した。個体によって、産卵選好性に大きなバラツキがあったので、そのバラツキを表現できるように、バラツキ毎の頻度を求めた。各地域、1日20卵以上産んだ30個体について集計したところ、エゾスジグロシロチョウは高頻度にキレハイヌガラシを選択する個体が多かった。一方、スジグロシロチョウはコンロンソウを高頻度に選択する個体が多かった。これはデータの得られた大沼、白井岳、旭岳の3ケ所ともに共通していた。キレハイヌガラシが生育している地域のエゾスジグロシロチョウが100%キレハイヌガラシを選び、コンロンソウに産卵する個体がなかったという昨年までの結果と対照的であった。この結果は、キレハイヌガラシが侵入したのち、エゾスジグロシロチョウは素早く寄主を転換したことを支持すると同時にキレハイヌガラシ上での二種の競争が存在し、エゾスジグロシロチョウが競争に勝った結果、現在のすみわけが成り立っていることを推測させる。北海道におけるこれまでの調査で、キレハイヌガラシが帰化し定着した地域とまだ侵入していない地域を比較すると、モンシロチョウ属のチョウの分布が異なっていた。
パルス強磁場を用いた電気磁気効果の研究と新規電気磁気効果材料の探索

室温での巨大な電気磁気効果など実用化に対し有利な振る舞いを示すオケルマナイト物質において、パルス強磁場下での物性測定を軸にした実験から、その効果の機構・発現条件の解明を目的としたものである。研究対象のCa2CoSi2O7は、250K以下の低温では、通常のオケルマナイト構造の3倍の超格子構造を持つことが知られていた。本研究により、超格子構造の対称性としてはP21212の方が妥当であるという結果を得た。また、1.4Kでの強磁場磁化過程において新奇の磁化プラトー状態を観測した。Ca2CoSi2O7では、結晶格子の整合ー不整合相転移が250K付近に見られ、低温では通常のオケルマナイト構造の3倍の超格子構造を持つことが知られている。この相の結晶の対称性は、過去の構造解析の研究から2種類(正方晶P-4と斜方晶P21212)のものが報告されている。本研究では、この2種類の構造に対し、それぞれの2次の電気磁気効果テンソルを考え、2次の電気磁気効果の発現する磁場と電気分極の配置を予想し、測定結果と比較して低温での結晶の対称性の決定を試みた。実験は、まずパルス強磁場中で試料を回転することのできるΦ10mmの回転プローブを非金属材料で作成した。非金属材料を用いることでパルス強磁場発生時の誘導電流による発熱の影響を排除できる。これを用い200Kにおいてab面内で様々な方向の磁場印加を行い、c軸方向の電気分極の振る舞いを観察した。その結果、低温の対称性としては斜方晶のP21212の方が妥当であるということがわかった。さらに、磁気転移温度5.7K以下の1.4Kでの強磁場磁化過程の観察から磁場をa軸方向に印加した場合とb軸方向に印加した場合とで異なっていることがわかった。このことからも正方晶のP-4ではなく斜方晶のP21212を考えたほうが自然である。さらに、構造相転移温度前後で磁場誘起電気分極を精密に測定することで、構造変化に伴う電気磁気効果係数β(P=βH_[110]^2)の変化も観測することができた。また、パルス強磁場を用いた75Tまでの磁化測定から、磁場をc軸方向に印加した場合に1850Tの広い範囲で磁化プラトーが観測された。プラトー内での磁化の大きさは、飽和磁化の85%程度になっており、その磁気状態を想像することは困難であるため、今後の研究により明らかにしていく。また、この研究に際し開発したパルス磁場下での試料回転が可能なプローブは、BiFeO3におけるマルチフェロイック特性の研究にも利用され新しい電気分極成分の発見やその機構解明に役立った。固体物理当初の計画のうち

超格子構造を持つCa2CoSiO7結晶における電気磁気測定による対称性の推定は達成されたので、今後回折実験を含め詳細な構造解析から結晶構造の決定を行える状態にある。また、75Tまでの磁化測定から、新たな磁気プラトー状態を見つけるなどオケルマナイト物質の電気磁気効果研究は大きく進展した。これらから、おおむね順調に進展していると判断しました。今後は、Ca2CoSi2O7を軸にパルス強磁場物性測定や中性子回折実験などによる精密構造解析を行い、オケルマナイト物質における電気磁気効果の詳細について明らかにしていく。また、新たに発見された磁化プラトーの磁気状態解明も重要であると考えている。さらに、これまでの研究から得られた知見を基に、電気磁気効果の実用化に向けた新規物質探索も行う。パルス強磁場下で使用する回転プローブの作製が予想よりもうまく出来たため、計画より初年度使用額を削減することができた。このため次年度使用額が生じた。この次年度使用額と本年度の請求額を足し合わせると申請時の26年度の請求額と近い額になるので本年度の計画を実行しやすい状態にあると考えている。次年度使用額は、新規物質探索に関わる費用(合成用試薬及びガス、低温測定用寒剤などの購入費)に使用する計画である。全体としては、申請時の計画通りに使用する予定である。
北欧諸国の安全保障・防衛政策の変容とPKO・危機管理活動での北欧協力

本研究の研究結果として、北欧各国の安全保障防衛政策と国際平和活動への参加の特徴が明確になった。冷戦後、デンマークはNATO(北大西洋条約機構)との協力に非常に積極的であるが、フィンランドとスウェーデンはEU(欧州連合)や北欧諸国間の協力に積極的である。ノルウェーは非加盟のEUの活動にも参加している。また、北欧諸国間で国際平和活動での協力体制構築の努力が継続されていると同時に、安全保障防衛政策での協力も進められている。本年度は、北欧諸国の安全保障防衛政策の基本に関する文献の収集を行った。洋書・洋雑誌を中心に、各国の安全保障防衛政策や平和維持活動(PKO)を研究対象とした書籍および学術論文を大学図書館で収集した。3月にデンマークのコペンハーゲン大学およびロスキレ大学、フィンランドのAleksanteri Instituteを訪問し、安全保障防衛政策と国際危機管理活動に精通している両国の研究者に、各国の安全保障防衛政策の特徴、EUおよびNATOとの関係、北欧諸国間の安全保障防衛分野での協力に関してインタビューを行った。収集した資料とこれらの調査結果の分析を行い、来年度に発表予定の研究論文の準備を進めた。本年度の研究成果については、来年度に数本の学術論文として発表する予定である。本年度の調査研究の成果としては、デンマークは冷戦後に安全保障防衛政策を、自国防衛から軍事的手段の使用も含めた国際危機管理活動に転換し、NATOとの協力関係をより深めたことが明らかになった。デンマークはEUの共同防衛に対しては適用除外の立場であり、軍隊の参加を伴うEUの国際危機管理活動には参加していないが、当該分野での他の北欧諸国との協力はEUの枠外で継続している。フィンランドは、ロシアと国境を接していることから国防に重点をおいているが、国際危機管理活動に積極的に参加し、EUおよびNATOとの関係ではスウェーデンとの協力を深めていることが明らかになった。デンマークおよびフィンランドの安全保障防衛政策において、北欧諸国間の協力の重要度に相違はあるものの、国際危機管理活動において重視する価値、文化、アイデンティティに共通点が多いことから、北欧諸国間の協力関係を継続していることが明らかになった。本年度は、北欧諸国の国際危機管理活動の基本に関する文献の収集を行った。洋書・洋雑誌を中心に、各国の平和維持活動(PKO)や北欧諸国間の協力を研究対象とした書籍および学術論文を大学図書館等で収集した。9月にノルウェーでオスロ大学図書館と軍事博物館において資料・情報の収集および書籍の購入を行うとともに、市内の書店で関係書籍を購入した。また、スウェーデンでストックホルム大学、議会図書館、軍事博物館、市立図書館において資料収集を行い、3月には私費で再びストックホルムに行き、執筆中の論文への情報の追加や修正などを行った。これらの調査結果に基づいて執筆中の論文は、査読付き学術雑誌に来年度に投稿する。本年度の調査研究の成果としては、ノルウェーはEU加盟国ではないものの、他の北欧諸国と協力しながらEUの国際危機管理活動に参加し、当該分野での他の北欧諸国との協力を深める制度設計のためのイニシアティブをとるなどの姿勢を示していることが明らかになった。スウェーデンは冷戦後も国際危機管理活動に積極的に参加し、EUおよびNATOとの関係ではノルウェーやフィンランドとの協力を深めていることが明らかになった。ノルウェーとスウェーデンは安全保障防衛政策において、北欧諸国間の協力の推進に積極的な姿勢であり、互いにEU加盟国でない、NATO加盟国でないという違いを乗り越えて、北欧諸国間の協力関係を継続していく意志を明らかにしていることがわかった。本年度は、北欧諸国の安全保障防衛政策および国際危機管理活動に関する文献の収集と論文の執筆を行った。洋書・洋雑誌を中心に、北欧諸国の平和維持活動(PKO)や安全保障防衛政策における北欧諸国間の協力を研究対象とした書籍および学術論文を大学図書館で収集した。9月にノルウェーでオスロ大学図書館や軍事博物館などにおいて資料の閲覧を行い、市内の書店で関係書籍を購入した。また、11月にスウェーデンとデンマークにおいてルンド大学図書館、市立図書館、王立図書館などで資料を閲覧し、市内の書店で関係書籍を購入した。昨年度および本年度における調査結果の一部に基づく論文を2本執筆・発表した。本年度の調査研究の成果としては、ノルウェーは国際危機管理活動に積極的に参加し、NATO(北大西洋条約機構)との関係も重視しながら、当該分野での他の北欧諸国との協力の深化に積極的であることが明らかになった。スウェーデンの安全保障防衛政策は冷戦後に国際化の度合いを強め、軍需関連企業の多国籍化も進んだが、現時点でなおも軍事的非同盟を政策の中核としつつ、北欧諸国間の協力強化を模索している。スウェーデン、ノルウェー、フィンランドは北欧諸国間での安全保障防衛政策での協力体制構築に前向きな姿勢を示すことが多いが、デンマークは3カ国に比較するとNATOを重視する傾向が強く、北欧諸国間での協力に否定的ではないものの、積極性には欠ける傾向が見られる。本年度はノルウェー、スウェーデン、デンマークにおいて、各国の安全保障防衛政策と国際危機管理活動、および当該分野での北欧協力に関する資料収集を行った。所属大学の公的研究費の使用ルールが本年度から変更され、物品購入および海外出張について手配や学内事務手続きに要する時間・手間が増加したため、航空券の価格調査に多くの時間を割くこととなり、現地での平日の滞在期間が短かったことも重なって研究者へのアポイントメントをとることができなかった。来年度以降にインタビューを行えるように努力したい。

資料収集・調査は当初の予定から大きな変更はなく進めることができたが、年度半ばで所属機関の移動が決定したため手続きや引越作業に時間を取られ、論文の執筆に確保できる時間が年度当初の想定よりも減少し、執筆・発表本数は予定よりも少なくなってしまった。10月に国際的危機管理活動に焦点を当てて、EU(欧州連合)の共通外交・安全保障政策の発展と北欧協力の進展の関係を分析した論文を1本刊行した。3月には、スウェーデンの安全保障防衛政策の国際化を安全保障および軍事の側面から考察した論文を発表した。本年度に刊行できた論文は上記の2本にとどまってしまい、ノルウェーに関する論文を執筆できなかったが、来年度に執筆・発表できる見込みである。本年度は、北欧諸国(特にノルウェー、フィンランド、アイスランド)の安全保障防衛政策および国際的危機管理活動に関する文献の収集を国内外の大学図書館等で行い、論文の執筆を進めた。また、洋書・洋雑誌を中心に、平和維持活動(PKO)や安全保障防衛政策における北欧諸国間の協力を研究対象とした書籍および学術論文も収集した。9月にフィンランドおよびアイスランドに渡航し、現地での資料収集を行った。フィンランドでは、ヘルシンキ大学の図書館において文献を閲覧・複写した。また、軍事博物館において、フィンランド軍による平和維持活動や国際的危機管理活動の実態の展示および説明を閲覧した。アイスランドでは、アイスランド国立・大学図書館およびThe Nordic House図書館で文献・資料を閲覧・複写した。また、両国において、学術専門書を扱う書店で研究課題に関する書籍を購入した。本年度の調査研究の成果として、フィンランドは軍事攻撃以外の国際的危機管理活動に積極的に参加しており、軍事分野において他の北欧諸国との協力の深化・強化を志向していることが明らかになった。アイスランドは自国軍を持たないため軍事分野での国際協力に参加できないが、文民活動で国際的危機管理活動への貢献を目指しているといえる。研究成果の発表としては、昨年度の調査結果の一部に基づいて、ノルウェーの安全保障防衛政策と国際平和活動の関係を分析した論文を1本執筆・刊行した。ノルウェーは国際平和を目指す理想主義的な対外政策を選好する一方で、NATOを中核とした自国防衛を重視する安全保障防衛政策を冷戦時から継続しつつ、2000年代に国際平和活動が安全保障防衛政策に取り込まれ、NATOやEU主導の国際平和活動に積極的に参加することで両組織への貢献を目指し、北欧諸国との協力も推進する方針へと変容したことを明らかにした。本年度はフィンランドおよびアイスランドにおいて、両国の安全保障防衛政策と国際的危機管理活動、および当該分野での北欧協力に関する資料収集を行った。本年度4月から所属大学が変わり、前任校と異なる科研費の使用ルールの下で経費を執行したため、物品購入および海外出張については、当初の支出予定金額と異なることとなった。資料収集・調査自体は、当初の予定から大きな変更をせずに進めることができた。
ファインバブル有機合成の確立：日本で生まれた技術によるグリーンものづくりに向けて

気体が関与する反応は研究室から工業スケールまで幅広く実施される基盤反応様式である。しかし、耐圧反応容器中、高圧で反応する方式は1世紀以上変わっていない。そのため反応装置の初期コスト、さらに導入後の維持管理コストがかかり、クリーンかつシンプルな反応様式であるにも関わらず“ものづくり"における気体が関与する反応の適用範囲は限定されている。本研究では通常の気泡とは異なる新奇な性質をもつマイクロからナノサイズの「ファインバブル(FB)」に着目し、常温・常圧で実施できる安全かつ革新的な次世代型気相ー液相合成プロセス、ならびにバブル発生装置の創製を目的とした。平成30年度に、1.小型化・高機能化によるFB発生装置の進化、2.FB手法の単位操作化・連続化・集積化:FBものづくり、3.FB手法の実用化指向定量化:動的に変化するFBの計測に取り組んだ。1において、リニア駆動方式の小型高圧ポンプをFB発生装置に新規に取り入れることにより、FBのワンパス安定供給・高濃度化を実現した。特に、2 mL/minの流量においても、FB含有液体を調整できることから、研究室レベルでのフロー合成への展開が期待される。続いて、2において異種気体のワンポット反応によるFB手法の連続化に成功し、静岡大学の河岸らにより発見されたフェアリー化合物の鍵中間体AICAのグリーン合成に取り組み始めた。最後に、3においてナノサイズのウルトラファインバブル(UFB)とマイクロサイズのマイクロバブル(MB)を評価できる装置系を組み、総合的にFB手法を評価する体制を整えた。平成31年度に開発終了予定だった「1.小型化・高機能化によるFB発生装置の進化」を平成30年度にほぼ終了した。また、平成31年度に取り組む予定だった「2.FB手法の単位操作化・連続化・集積化:FBものづくり」におけるAICA合成について取り掛かり始めた。同様に、平成31年度に取り組む予定だった「3.FB手法の実用化指向定量化:動的に変化するFBの計測」について評価システムの大枠が整った。1.小型化・高機能化によるFB発生装置の進化(平成30令和元年度):これまで耐薬品性・耐熱性・耐圧性の高いダイヤフラム型、ギヤポンプ型のFB発生装置を開発してきた。しかし、気体導入量を10%以上にすることは困難であったことから生産性に限界があった。従来ポンプではカム駆動方式であるために過剰の気体により送液できなくなるが、本研究ではリニア駆動方式の小型高圧ポンプをFB発生装置に新規に取り入れることにより、FBのワンパス安定供給・高濃度化を目指す。2.FB手法の単位操作化・連続化・集積化:FBものづくり(平成30令和2年度):気体が関与する反応は気体の導入・除去により反応を制御できるとともに、反応系の精製も同時に達成できることから、異種気体のワンポット反応によるFB手法の連続化を実施する。また、FB手法を単位操作ととらえ、光反応や我々が開発しているマイクロウェーブフロー反応などの他手法との集積化を追究する。さらなる集積化を進め、静岡大学の河岸らにより発見されたフェアリー化合物の鍵中間体AICAのグリーン合成に取り組む。3.FB手法の実用化指向定量化:動的に変化するFBの計測(平成30令和2年度):FB手法を実用化する上で、基礎的物理データを定量化し、モニタリングしながら定常状態で操業することは最も重要な要件である。しかし、溶存気体とともに分散気体が共存するFB反応系では、溶存気体量の追跡だけでなく、動的にサイズが変化する気泡の定量が必須である。今回、マイクロサイズのMBをインラインでリアルタイム評価することにより、気泡サイズ・個数濃度・気体・液体導入量・圧力・オリフィス径・粘度・誘電率・温度などの物理パラメーターと、反応収率・選択性等の化学パラメーターとの相関を求め、実用化のためのFBの定量化を実施し、総合的にFB手法を評価する。

平成31年度に開発終了予定だった「1.小型化・高機能化によるFB発生装置の進化」を平成30年度にほぼ終了した。また、平成31年度に取り組む予定だった「2.FB手法の単位操作化・連続化・集積化:FBものづくり」におけるAICA合成について取り掛かり始めた。同様に、平成31年度に取り組む予定だった「3.FB手法の実用化指向定量化:動的に変化するFBの計測」について評価システムの大枠が整った。1.小型化・高機能化によるFB発生装置の進化(平成30令和元年度):これまで耐薬品性・耐熱性・耐圧性の高いダイヤフラム型、ギヤポンプ型のFB発生装置を開発してきた。しかし、気体導入量を10%以上にすることは困難であったことから生産性に限界があった。従来ポンプではカム駆動方式であるために過剰の気体により送液できなくなるが、本研究ではリニア駆動方式の小型高圧ポンプをFB発生装置に新規に取り入れることにより、FBのワンパス安定供給・高濃度化を目指す。2.FB手法の単位操作化・連続化・集積化:FBものづくり(平成30令和2年度):気体が関与する反応は気体の導入・除去により反応を制御できるとともに、反応系の精製も同時に達成できることから、異種気体のワンポット反応によるFB手法の連続化を実施する。また、FB手法を単位操作ととらえ、光反応や我々が開発しているマイクロウェーブフロー反応などの他手法との集積化を追究する。さらなる集積化を進め、静岡大学の河岸らにより発見されたフェアリー化合物の鍵中間体AICAのグリーン合成に取り組む。3.FB手法の実用化指向定量化:動的に変化するFBの計測(平成30令和2年度):FB手法を実用化する上で、基礎的物理データを定量化し、モニタリングしながら定常状態で操業することは最も重要な要件である。しかし、溶存気体とともに分散気体が共存するFB反応系では、溶存気体量の追跡だけでなく、動的にサイズが変化する気泡の定量が必須である。今回、マイクロサイズのMBをインラインでリアルタイム評価することにより、気泡サイズ・個数濃度・気体・液体導入量・圧力・オリフィス径・粘度・誘電率・温度などの物理パラメーターと、反応収率・選択性等の化学パラメーターとの相関を求め、実用化のためのFBの定量化を実施し、総合的にFB手法を評価する。
新規多糖誘導体リン酸化プルランによるチタンインプラント周囲組織の再生促進

インプラント歯科治療における骨の誘導を促すことおよびインプラント上部構造体(クラウン、ブリッジ等)の新規接着材を開発した。チタン製インプラント表面をリン酸化プルラン処理することによって、ラット脛骨に埋移入2週間後でチタン表面に新生骨の形成が促進された。一方、ウレタンジメタクリレートにアミノ酸(シスチン)誘導体を1520%添加することで、金銀パラジウム合金に対して22.4MPa(SD:1.8)の接着強さを示し、5-55°C熱負荷2万回後においても10%の低下に止まった。緒言:歯科医療におけるインプラント法は,歯の欠損部位に人工歯根を植立してそこにクラウン,ブリッジ等の上部構造体で歯冠修復を行い,天然歯に近い状態で咀嚼機能を回復させる。人工歯根としてアルミナ単結晶,アパタイト焼結体およびチタンやコバルト/クローム系合金が知られているが,これらのインプラント体では骨の誘導を促すことは難しい。我々は,チタンをポリリン酸で処理することによって,骨芽細胞や間葉系細胞の接着ならびに増殖が促進されることを明らかにした。そこで,さらなる高機能インプラントの開発を目的として多糖誘導体(リン酸化プルラン)の導入ならびに上部構造体の接着材について検討した。材料および方法: 1)リン酸化プルランの合成は,プルラン10gを蒸留水50mlに溶解した後,1Mリン酸250mlを加えて170°Cで5時間反応させた。2)チタンへのリン酸化プルランの吸着は,水晶振動子マイクロバランス法(QCM)にて測定した。3)チタンへの細胞応答は,マウス骨芽細胞様細胞株MC3T3-E1,10%ウシ胎仔血清を含有するのMEMを用いてCO_2気相下で培養した。4)インプラント上部構造体の接着材について,市販の合着・接着材の被膜厚さをISO規格試験に準じて測定した。結果および考察:多糖誘導体プルランのリン酸化の結果,FT-IRスペクトルから10001200cm^<1>付近にリン酸基に帰属したピークが確認された。一方,QCM法でのリン酸化プルランのチタンに対する吸着・接着試験では,チタン上にリン酸化プルランが吸着していることが明らかとなった。MC3T3-E1細胞の細胞接着は,1,3時間後においてリン酸化プルラン処理の有無により有意差は認められなかった。しかし,同細胞の細胞増殖試験では,細胞播種後1,2,3日目後において,リン酸化プルラン処理が有意に高い増殖反応を示した。他方,市販の接着材練和開始180秒後の被膜厚さは,グラスアイオノマー系で20μm,レジン系で5μmであった。そこで,さらなる高機能インプラントの開発を目的として多糖誘導体リン酸化プルランの導入ならびにインプラント上部構造体とアバットメントとの接着材開発について検討した。材料および方法:1)リン酸化プルランの合成は,平成20年度本実績報告書に従って行った。2)リン酸化プルラン処理チタンプレート上での細胞応答の1例として,チタンプレート上で培養したMC3T3-E1細胞のマイトジェン活性化プロテインキナーゼ(MAPK)の発現におよぼすチタン表面処理の効果を測定した。3)インプラント上部構造体の接着材開発のための情報収集から歯質1級窩洞に対するグラスアイオノマーセメント4種の適合性を接合界面14ポイントについてそのギャップを測定した。結果および考察:MC3T3-E1細胞の細胞接着は,MAPKの中でERKの活性がリン酸化プルランの処理チタンプレート上で亢進した。また,MEK/ERK阻害剤添加により,その増殖反応は抑制された。この結果,チタンをリン酸化プルラン処理することによってMC3T3-E1細胞の増殖促進反応は,MAPKの中でもERKの経路を介した反応であることが示唆された。一方,4種(Fuji IX GP, Glasionomer FX-H, Ketac Molar Aplicap, Fuji II)のセメントの歯質窩洞適合性は,窩底部との適合性は,良好であったが辺縁部の近心壁および遠心壁に高い頻度でギャップが認められた。これは,セメントの硬化収縮応力と接着強さとのバランスが崩れた結果およびセメントの脆弱性に基因していると考察した。緒言:人工歯根としてアルミナ単結晶、アパタイト焼結体およびチタン合金等が知られているが、これらのインプラント体では骨の誘導を促すことは難しい。

そこで、我々は高機能のインプラント開発の一環として多糖誘導体リン酸化プルランを合成し、チタンの表面処理を行って各種骨系細胞による細胞接着・増殖実験および動物実験から組織学的検討することを目的とした。他方、インプラント治療の成否には、上部構造体の材質およびアバットメントとの適合性や接着システムが重要となることから、これらについても併せて検討した。材料および方法:1)リン酸化プルランの合成は、前年度本実績報告書に従った。2)骨系細胞による細胞接着・増殖実験は、MEK/ERK阻害剤の影響をMC3T-E1細胞を用いて行った。3)動物実験は、リン酸化プルラン処理したインプラントをWister系ラット脛骨に埋入し、2週間後の骨造成を組織学的に観察した。4)インプラント上部構造体の接着法は、UDMAとメタクリロイルシスチンから成る接着材を試作し、その初期および熱負荷後の引張り接着強さを測定した。結果および考察:1)MC3T3-E1細胞の増殖試験は、細胞播種後1.2.3日後においてリン酸化プルラン処理を行った方が有意に高い増殖反応を示し、最大で1.65倍(p<0.05)に達した。2)チタンインプラント埋入2週間後の組織像において、リン酸化プルラン処理によりチタン表面における新生骨の形成が促進された。また、インプラント体表面の骨接触率もリン酸化プルラン処理(79.9%)がコントロール(60.8%)に比較して高い。3)インプラント上部構造体の接着における試作接着材の性能は、金銀パラジウム合金に対して22.4MPa(SD:1.8)の接着強さを示し、5-55°C熱負荷2万回においても10%の低下にとどまった。これは、システィン基と貴金属との相互作用によるものと考えている。
ケンブリッジ学派に関する経済学史的視座からの批判的評価

ケンブリッジ学派の経済思想について、同時代のオクスフォードやLSE (London School of Economics)の経済思想も考慮しながら、次の3点を中心に共同研究を進め成果を得た。(1)マーシャルとマーシャル派の産業経済学・人間福祉の経済学、(2)創設期の厚生経済学と福祉国家、(3)ケインズ革命とマクロ経済学の批判的評価。毎年、この領域で世界の研究をリードする海外の研究者を招聘して国際コンファレンスを開催して成果を報告し、また国際的な研究ネットワークの構築と研究水準の向上に努めた。我々の研究課題は、およそ3つのことをテーマにしている。1.現在にいたる「ケインズ革命」の過程を理論と歴史のコンテキストに即して批判的に検討すること。2.マーシャルからケインズにいたるケンブリッジ学派について、マーシャル的産業経済学・産業組織論の伝統を解明すること、3.ケンブリッジ学派を中心に創設期の厚生経済学と福祉国家について研究を進めること、である。我々は国内での研究会による準備を踏まえて、平成18年3月に国際ワークショップを開いた。それは、"Welfare economics and the welfare statein Britain"および"Keynes's influence on macroeconomics"をテーマとし、前者については11本(うち海外から7本)の論文、後者については6本(うち海外から4本)の論文が提出された。前者は、R.Backhouse、塩野谷裕一、西沢保、小峯敦、C.Marcuzzoらの論文を含み、創設期の厚生経済学の多元性とイギリス福祉国家の起源について新たな知見と枠組みが提示され、これまでの研究成果も合わせて、英文の本としての出版が予定されている。後者についても、平井俊顕、O.Hamouda、渡辺良夫らの論文が報告され、『一般理論』の形成過程、ケインズとヒックス、ポストケインズ派などの論点から、「ケインズ革命」とマクロ経済学に関して研究の進展があった。また、平成17年9月にも小規模の国際ワークショップを行い、マーシャル的産業経済学・産業組織論に関して、T.Raffaelli、藤井賢治らの研究報告があり、産業集積、外部経済、進歩とイノベーションなどに関して新たな知見が得られた。このテーマについては、RaffaelliやM.Dardiらとの共同研究が予定されている。我々は、国内の研究会による準備を踏まえて、これらのテーマに関する3つの国際ワークショップを行った。平成18年12月(一橋大学)には、主に3.をテーマにし、"No Wealth but Life : Welfare Economics and the Welfare State in Britain"の出版に向けた準備を進めた。平成19年3月には、平井が上智大学で、1.に関連した国際会議、西沢が一橋大学で2.に関連した国際会議を主宰した。3月には、海外から合計15人を招聘し、マーシャル、シュンペーター、ケインズに関して、非常に有益な議論と大きな成果があった。それをマーシャル、シュンペーターに関わる本と、ケインズに関わる本とにまとめて出版しようとしている。西沢、平井、藤井、小峯の4名は、この他に、12月にフランスのニースで行われたヨーロッパと日本の経済学史学会ESHET-JSHETの合同会議に参加し、関連する報告を行った。平成18年度には、平井俊顕『ケインズとケンブリッジ的世界』、小峯敦『ベヴァリッジの経済思想-ケインズたちとの交流』、小峯敦編『福祉国家の経済思想』が出版された。また、海外の共同研究者であるラファエリ(ピサ大学教授)、ダルディ(フィレンツェ大学教授)らが編集して平成18年に出版されたThe Elgar Companion to AlfredMarshallに、西沢、藤井が寄稿した。3月に2つの国際コンファレンスを行った。西沢は、ラファエリ教授(ピサ大学)、アレーナ教授(ニース大学)と協力して、12名の研究者の海外から招聘して「マーシャルとのマーシャル派の産業経済学」について国際会議を行った。マーシャル自身の産業組織論、産業地域論の再構成、マックレガー、レイトン、ロバートソンのようなマーシャルと同時代のマーシャル派、リチャードソンを中心に後のオクスフォードにおけるマーシャル派、現代の産業経済学との関係について、非常に有益な国際会議(藤井はマーシャル、下平はロバートソンについて報告した)であり、ラファエリ教授と出版の可能性を検討している。平井はマルクッゾ教授と協力して、5名の研究者を海外から招聘して、ケインズ・コンファランス、「ケインズの経済学およびその現代経済学への影響」を行った(袴田はカーンについて報告した)。また、マーシャル・コンファレンスの翌日、経済学史学会の若手育成プログラムの一環としてYoung Scholars Seminarを行った。
造血幹細胞の分化増殖の分子生物学的解析

造血幹細胞の分化増殖と造血因子の作用機序について,分子レベルでの研究が進められた。第2年目も当初の計画をを上回り順調に経過した。総括班は平成3年9月30日に班会議を開き,研究全体の方針につき協議した。計画研究と共に一般公募により選択した研究課題を加え研究を行い,その成果は9月30日,10月1日の両日に公開合同班会議として班員全員が発表を行った。発表内容は昨年度に引続き,きわめて斬新で充実していた。各研究班には概略次のような進歩があった。A01班・造血幹細胞の単離,濃縮については,幹細胞表面に表現される各種の抗原に対する抗体と細胞分離装置を利用した研究が更に進み,c-kitとそのリガンドであるSCFとの関係等を利用して,最も未分化な幹細胞の分離とその特性が明らかにされつつある。A02班では,各班員の単離・クロ-ンした造血因子に対する受容体についての検討が進んだ。即ち受容体とリガンドの高親和性結合には,さらに第2の受容体サブユニットが必要であり,しかも後者は複数因子により共用されていることが示された。A03班では骨髄性白血病株細胞分化誘導因子の遺伝子,フレンド白血病細胞の細胞内分化因子の精製と作用機序,cーmyc遺伝子との関係,ガングリオシド分子種の同定と作用機序の解析などが引続き進行し,また新たにチロジンキナ-ゼ型レセプタ-遺伝子(1tk)産物の作用等の解析が行われた。A04班ではA01班との共同研究による造血支持細胞についての検討が行われた。c-kit遺伝子とSCRの造血支持能をもつ株細胞についての検討,細胞接着分子の検討,プロテオグリカンとの関係等についての研究が行われた。
膠原病患者における抗クロモ抗体(p25)及び、p27抗体検出のELISA法確立

軽症型強皮症の血清学的マーカーとされる抗セントロメア抗体(ACA)を用いてセントロメア蛋白の構造と機能の解析、疾患特異性の検討を行ってきた。その過程で、約半数のACA陽性患者血清中にのみ共存する抗体が認識するヘテロクロマチン結合蛋白p25(Hp1^<HSa>)をクローニングした。その抗体は抗クロモ抗体と呼ばれ(p23およびp25に対する自己抗体)、大部分の抗p25抗体はクロモドメインとクロモシャドウドメインと呼ばれる種において保存されている領域を認識し、同抗体陽性患者はACA陽性患者の中で臨床的にシェーグレン症候群やエリテマトーデスの特徴を併せ持つ一つのサブセットを形成する。クロモ抗原p25の全長cDNAを用いての発現蛋白によりELISAの系を確立し、同時に多検体の解析を定量的に行うことを目的として実験を進めた結果、以下の事項が判明した。1)p25(Hp1^<HSα>)の大腸菌におけるリコンビナント蛋白の発現精製は、全長のリコンビナント蛋白においては非常に蛋白分解を受けやすく、2)発現ベクターの種類、大腸菌培養条件の変更、各種プロテアーゼインヒビターの使用等の工夫によっても克服困難であった。今後ELISAの実用化に向けて二つのメジャーエピトープであるクロモドメインとクロモシャドウドメイン部分蛋白を独立に発現精製させ、それらの混合蛋白でELISAを行うことも一方ではないかと思われる。全身性強皮症は皮膚をはじめ諸臓器の硬化性変化を主徴とする膠原病であるがその90%以上に自己抗体が陽性になる。これまで軽症型強皮症の血清学的マーカーとされる抗セントロメア抗体(ACA)の約半数の陽性患者血清中にのみ共存する抗体が認識するヘテロクロマチン結合蛋白p25(別名HP1^<HSα>)をクローニングし解析を行っている。、その抗体は抗クロモ抗体と呼ばれ(p23およびp25に対する自己抗体)、大部分の抗p25抗体はクロモドメインとクロモシャドウドメインと呼ばれる種において保存されている領域を認識する。同抗体陽性患者はACA陽性患者の中で、臨床的にシェーグレン症候群やエリテマトーデスの特徴を併せ持つ一つのサブセットを形成する。今回の研究では、クロモ抗原p25の全長cDNAを用いて発現蛋白を抗原としたELISAの系を確立し、同時に多検体の解析を定量的に行うことを目的としている。これまでに、上記の各ドメインをもつcDNAを用いて、p25の全長蛋白を大腸菌内で発現させることのできるDNAを構築することに成功し、リコンビナント蛋白の精製を試みている。これまでのデータでは、リコビナントp25全長蛋白は非常に蛋白分解を受けやすく、今後ELISAの系に応用できるサンプルを作成するために、培養条件の工夫、各種プロテアーゼインヒビターの導入等により実験系の改良を試みる予定である。
歯肉上皮中の前駆蛋白分解酵素ADAMsを標的とした歯周病予防薬の開発

ADAM17は、TNF-α転換酵素で炎症性サイトカインのTNF-αの産生に関わっている。本研究では歯肉上皮中で発現しているADAM17をターゲットとした歯周病予防薬の開発の可能性について検証を行った。本研究結果、ADAM17が歯肉上皮ならびに口腔のケラチノサイト(HOKs)に強く発現しており、またHOKsからLPSによって産生されるTNF-αのレベルが、ADAM17の阻害剤やADAM17のmRNAの発現を抑制するsiRNA処理によって、減少することを明らかとし、歯肉上皮中に発現しているADAM17が口腔ケラチノサイトで産生されるTNF-αを制御する一つの重要な酵素であることが示唆された。a disintegrin and metalloprotease 17 (ADAM17)はtumor necrosis factor (TNF)-α転換酵素として知られ、TNF-αのプロドメインを分割する酵素として最初に同定されたメタロプロテアーゼの1つで、様々な組織に存在し、癌や炎症性疾患などの多くの疾患の発症に関連があると考えられている。本研究では口腔内におけるADAM17の働きを解明するため、ヒト口腔ケラチノサイトでのTNF-αのような前炎症性シグナルにおけるADAM17の発現や作用を検証することを目的とした。ADAM17は、歯肉組織中において、歯肉上皮において強い発現が観察され、ヒト口腔ケラチノサイトにおいては、細胞膜および核周囲に発現がみられ、特に核周囲に強い発現が認められた。HOKに対するP. gingivalisおよびE-coli由来のLPS刺激によってTNF-α、IL-6、ADAM17レベルは相乗的に増加し、TNF-αとADAM17間およびTNF-αとIL-6間に有意な相関関係が認められた。しかしながらIL-6とADAM17の間には有意な関係が認められなかった。またHOKに対するE-coli由来のLPS刺激によるTNF-αの発現レベルはTAPI-0によってのみ減少し、GM1489によっては有意な減少は認められなかった。加えてHOKに対するADAM17 siRNA処理によって細胞内のADAM17の発現が低下し、併せてLPS刺激後のTNF-α発現量の減少が認められた。本研究では歯肉組織における上皮にADAM17の強い発現が認められ、ADAM17はヒト口腔ケラチノサイトにおいてTNF-α発現を制御する役割を持つ主要な酵素である可能性が示唆された。現在、国際誌での発表のため、本研究の成果に関してまとめを行っており、幾つかの実験の追加を行う予定ではあるが、概ね順調に推移している。今年度は、昨年度の研究実績、ADAM17の歯肉上皮とヒト口腔ケラチノサイト(HOK)における発現や、HOKに対するP. gingivalisおよびE-coli由来のLPS刺激によってTNF-αとADAM17レベルは相乗的に増加し、TNF-αとADAM17間に有意な相関関係が認められたこと。またHOKに対するE-coli由来のLPS刺激によるTNF-αの発現レベルはADAM17阻害薬(TAPI-0)によってのみ減少し、加えてHOKに対するADAM17 siRNA処理によって細胞内のADAM17の発現が低下し、併せてLPS刺激後のTNF-α発現量の減少が認められた研究内容より、歯肉組織における上皮にADAM17の強い発現が認められ、ADAM17はヒト口腔ケラチノサイトにおいてTNF-α発現を制御する役割を持つ主要な酵素である可能性が示唆され内容をBiomedical researchにて報告を行った(in press)。また今年度は新たに、歯周病患者の歯肉溝液中のADAM17とTNF-αレベルと歯肉溝液を採取した同一部位の歯肉縁下プラーク中の口腔内細菌叢の違い、また臨床的な病態との関係を検証したが、現在までのところ明確な関係を明らかにすることができていない。昨年度までの研究内容に関しては、国際誌にて報告を行った。また研究実績の概要でも述べたが、臨床的病態ならびに歯周病原性細菌の細菌叢の違いによる、歯肉溝浸出液と歯肉内縁上皮組織中のADAM17によってシェディングされるTNF-などの様々な炎症性シグナル物質の発現レベルを調べ、生体におけるADAMs炎症性ネットワークの仮説モデルの実証に関しては、明らかな研究成果が得られていないため(2)という評価にした。

今年度は、ADAM17の歯肉上皮とヒト口腔ケラチノサイト(HOK)における発現や、HOKに対するP. gingivalisおよびE-coli由来のLPS刺激によってTNF-αとADAM17レベルは相乗的に増加し、TNF-αとADAM17間に有意な相関関係が認められたこと。またHOKに対するE-coli由来のLPS刺激によるTNF-αの発現レベルはADAM17阻害薬(TAPI-0)によってのみ減少し、加えてHOKに対するADAM17 siRNA処理によって細胞内のADAM17の発現が低下し、併せてLPS刺激後のTNF-α発現量の減少が認められた研究内容より、歯肉組織における上皮にADAM17の強い発現が認められ、ADAM17はヒト口腔ケラチノサイトにおいてTNF-α発現を制御する役割を持つ主要な酵素である可能性が示唆され内容をBiomedical researchにて報告を行った(Biomed Res. 2017;38(3):157-165)。また昨年度と同様に、歯周病患者の歯肉溝液中のADAM17とTNF-αレベルと歯肉溝液を採取した同一部位の歯肉縁下プラーク中の口腔内細菌叢の違い、また臨床的な病態との関係を検証したが、明確な関係性を示すためのデータが取得できず、継続的に現在においても検証中である。ADAM17は、TNF-α転換酵素で炎症性サイトカインのTNF-αの産生に関わっている。本研究では歯肉上皮中で発現しているADAM17をターゲットとした歯周病予防薬の開発の可能性について検証を行った。本研究結果、ADAM17が歯肉上皮ならびに口腔のケラチノサイト(HOKs)に強く発現しており、またHOKsからLPSによって産生されるTNF-αのレベルが、ADAM17の阻害剤やADAM17のmRNAの発現を抑制するsiRNA処理によって、減少することを明らかとし、歯肉上皮中に発現しているADAM17が口腔ケラチノサイトで産生されるTNF-αを制御する一つの重要な酵素であることが示唆された。臨床的病態ならびに歯周病原性細菌の細菌叢の違いによる、歯肉溝浸出液と歯肉内縁上皮組織中のADAMsまたADAMsによってシェディングされるTNF-αなどの様々な炎症性シグナル物質のmRNA/蛋白質段階での発現レベルを調べ、生体におけるADAMs炎症性ネットワークの仮説モデルの実証を行う。臨床的病態ならびに歯周病原性細菌の細菌叢の違いによる、歯肉溝浸出液と歯肉内縁上皮組織中のADAMsまたADAMsによってシェディングされるTNF-αなどの様々な炎症性シグナル物質のmRNA/蛋白質段階での発現レベルを調べ、生体におけるADAMs炎症性ネットワークの仮説モデルの実証と併せて、活性を特異的に阻害する様々な方法を、細胞内外における炎症性ネットワークの動態を通して検証し、最終的に有用性が高いADAMsを標的とした歯周病予防・治療薬としての可能性を検討し、歯周病予防のための新戦略を提案する。予防歯科論文投稿の関係で、予定の追加実験が当該年度に実施できず、翌年度に繰り上げして実施することになったため。当該年度が最終年度でなかったため、次年度での使用を考慮して結果的に少額ではあるが、残額が生じた。追加実験の物品費および国際誌に掲載するためのその他の経費で使用する予定である。当該年度の残額に関しては、次年度の予算を合わせて物品費として使用する予定である。
国際経済自由化進展に伴う交通市場いかなる介入・競争の一般均衡分析と政策提言

本研究は最近の国際経済の自由化が進む中で交通市場の変化を体系的に捉え、政府による市場への介入政策の必要性あるいはその是非を問うことを目的に遂行された。研究の成果は大きく分けて3つに分けて考えることができる。1.地域経済統合の進展が新たな交通需要を生み出す可能性を持っていることがわかった。その理由は規模の経済が働く産業の育成には出来るだけ広い市場を確保することが必要で、そのための条件整備として地域経済統合が用いられることがはっきりしてきたからである。2.交通の部分均衡分析のサ-ヴェイを通じて、国際経済の自由化が進展しているにもかかわらず、政府の役割が低下しているという議論より、環境や公益事業投資のタイミングといった新しい問題に対処し、社会的厚生を増大させるという観点からすると、むしろ政府が果たす役割は増えているとも言える論点の方が多いことが分かった。但し、航空運輸の場合には従来の政府規制から離れて、自由化した方が運賃が下がり、消費者にとって望ましいという議論が優勢である。3.交通とその他の経済部門を同時に含む一般均衡分析では、従来の完全競争モデルではなく、寡占企業の戦略的相互依存性の分析が不可欠で、特に輸送産業自体の寡占体制が荷主としての製造業者の行動を規定する可能性が高いことが理論的に確かめられた。今後の展開としては特にネットワーク外部性を重要視した企業活動が活発化すると思われるが、そうした異なる企業あるいは産業間の補完性と製品・サービスの互換性の増大に政府がどう対処していくかの分析が必要になってくるだろう。今年度の研究計画は、1.輸送モード毎の市場特性と競争・介入政策の傾向を調査すること、および、2.国際産業構造の変化から導き出される交通需要の変化の方向性を見極めることであった。1.個別交通市場の特性航空輸送:国内航空路線については新規参入の動きが出てきて、既存の運行会社のコストの見直しが進むと考えられる。国際航空路線では、米運輸省のいわゆるオープンスカイ政策の拡大が協調的寡占よりも競争的寡占を推し進めると思われる。港湾:神戸港をはじめ日本の港湾はコスト、サービスの両面において競争力を失っている。内航海運:参入規制や船腹調整カルテル等の旧来の諸制度が、複数の交通モードにわたる複合サービスを展開しようとする新しい試みの妨げになっている。陸運:内航海運に比べて競争的ではあるが、営業地規制や最低保有台数規制等が効率化の妨げになっていることは同じである。2.国際化の影響国際化の進展に対応していないことが我が国の交通市場が抱える最大の問題である。貿易から海外直接投資へ、フル・セット自給型からハーフ・セット型産業構造へ、と経営のグローバル化が進む中で、各国の交通事業者はいち早くかつ如何に効率的に交通需要を確保するかに腐心しており、旧来の個別モードに特化した交通サービスの改善のみでは役に立たないことは明白である。現今の交通市場は国際的なネットワークの外部経済性をうまく利用できない限り、交通需要者の厚生を増大させることはできず、ひいては経済全体の効率性も失うことになるであろう。規制緩和や競争・介入政策もこの観点から推し進められるべきである。今年度の研究計画は、1.交通利用者および交通事業体の行動を部分均衡で分析し、市場の特性によって介入が必要か、あるいは規制緩和が望ましいかを理論的に検討すること、および2.交通と他の経済活動の一般均衡デモルを考え、国際経済構造の変化が交通市場に与える影響を分析し、介入が必要か、そうでないかを分析すること、を中心にしていた。得られた成果は次のようにまとめられる。1.部分均衡分析(1)ロードプライシング:最近な混雑税の徴収をめざすなら、利用者それぞれの道路利用価格を反映した完全な差別料金をとるべきである。香港などで実験されている、電子式料金徴収システムはそれに近い。技術的あるいは徴税コスト的にそれができない場合には、単一料金制を採用せざるを得ない。その場合、道路交通だけではなく、鉄道のような他の交通モードとの振り替えも考えた政策が必要になり、政府の役割は依然として残るであろう。

(2)交通投資:政府が設備投資をする場合、財政目標としての収益率の資本ストックに対する弾力性と市場利子率の大きさに応じて、投資が過大にも過少になる。また、投資を民間にませる場合には、投資のタイミングに注意すべきである。(3)航空輸送:アメリカの「航空輸送緩和法」以降、航空会社間の自由協定の影響で、運賃は下落すると思われるが、理論的にもその傾向が確認できる。2.一般均衡分析(1)交通投資の評価デモル:財の生産・消費・輸送・貿易および交通投資を含んだ一般均衡分析では、どの評価基準で交通投資の社会的影響を測るかが重要になってくる。(2)製造業および輸送企業の戦略的依存関係:モデルの構築にあたって、寡占下の企業行動を大幅にとりきれることが重要になってきている。輸送企業の同業他社との競争の形態が荷主としての製造業の最適行動に考える影響を分析しなければならない。
高濃度土砂が粗面乱流の抵抗特性および流動機構に与える影響

カオリン粘土粒子を用いた高濃度土砂を有する滑面開水路流れにおいて体積濃度10%以内では,土砂濃度はほぼ鉛直方向に一様であった.角柱粗度を有する粗面流れにおいて土砂濃度が空間的にほぼ一様であったために主流方向の流速成分に対するエネルギー収支式を基に議論した.基礎式の左辺第1項は局所的時間変化項で定常場ではゼロで,左辺第2項は移流項,右辺第1項および第2項は平均流に対する外部エネルギー生成項,右辺第3項は,拡散項または輸送項と呼ばれ平均流エネルギーの再配分項でエネルギーの増減に関与しない,右辺第4項は平均流エネルギーから乱れエネルギーへの変換項(乱れエネルギー生成項),右辺第5項は平均流から熱エネルギーに散逸される直接的熱散逸項である.高濃度土砂流における摩擦損失係数の力学的内部構造を論じる上で,高濃度土砂が平均流エネルギーに対する右辺第4項の乱れエネルギー生成項および右辺第5項の直接的熱散逸項に与える影響を明らかにした.渦の同定ではレーザー光とCCDカメラを同期させて読み込まれた可視化画像は,100fpsのモノクロビデオ画像としてコンピューターのハードディスクに記録し,PIV法により画像処理した.レンズは焦点距離が50mmのものを用い,1 pixelの最小サイズは0.06mmである.流速のサンプリング周波数は100Hz,1計測面での画像データは4000枚,計測時間は40secであった.なお,トレーサとして粒径30μm,比重1.02のナイロン粒子をアルコール液で十分に攪拌して水中に注入する.得られた画像情報は,スペクトル解析ウェーブレット解析,およびアンサンブル統計解析に掛けられ,平均流特性,乱流特性量および組織渦の基本的動力学特性について検討した.渦の同定ではQ定義法を用いて渦の発生が平均流場および乱れ特性に与える影響を高濃度土砂との関係から議論した.本研究では,高濃度土砂を含む礫床流れを考える上で基本とも言える礫床(gravel bed),巨礫床(stone bed)に加えて単純化した二次元粗度(円柱粗度,角柱粗度),三次元粗度(球状粗度,角柱粗度)の流れを,面計測が可能な粒子画像流速計法(PIV:Particle Image Velocimetry)を用いて系統的実験を行っている.高濃度土砂を伴う非ニュートン流体の流れの構造は,実験では高濃度土砂流と類似の粘性特性を有する高分子剤のポリアクリル酸ソーダ(PSA:Poly Sodium Acrylic)水溶液を用い,流速計にPIV法を適用して検討している.本研究では,清水流では河床が完全粗面となる流れに高濃度土砂を加え,その抵抗則および流動機構を明らかにするために運動量輸送方程式,エネルギー収支式および渦の輸送方程式を基に議論している.完全粗面上の高濃度土砂流においては抵抗則が土砂濃度に応じて特異な変化を示すが,その原因が粘性効果,レイノルズ応力および渦の発生機構から概ね説明出来ることが分かった.その結果は,査読付き論文として発表出来た.昨年度は,特に角柱粗度および円柱粗度を用い運動量方程式およびエネルギー収支式に加えて渦の同定法であるQ定義法を用いて渦運動の挙動特性を検討した.渦の時間特性にはパワースペクトルを用い,渦動態の時空間特性を明らかにする予定である.このことは,高濃度土砂が抵抗則に与える影響の本質が渦の発生,発達および散逸機構と深く関わっていることが示唆されたためである.本年度は,実河川から河床材料を採取し,礫床(gravel bed)および巨礫床(stone bed))の中央粒径がそれぞれ10mmおよび30mmにふるい分け,カオリンを用いた体積土砂濃度を0-12%の間で系統的に変化させ等流場において水深を計測し.抵抗特性,流れの流動機構および渦の動態機構を検討する予定である.実河川の調査では,熊本県の唐人川感潮域において高濃度土砂流であることが判明したため,この地域においてADVおよびADCPを用いて調査したいと考えている.清水流において同一の代表径を有する球状粗度および円柱粗度を規則的に路床に最密充填配列させた完全粗面乱流において抵抗特性,粗度近傍の乱流構造および運動量輸送について検討した.その結果,流れの抵抗は円柱粗度に較べて球状粗度の方が明瞭に大き,Roughness Sublayer内の流れとその上層の主流部との運動量交換が大きくなることを明らかにした.さらに,角柱粗度においては粗度高さと同程度に横断方向に隙間がある三次元角柱粗度の抵抗は極大値を示し,三次元角柱粗度の等流水深は二次元角柱粗度に較べて38%%程度大きく,運動量交換も大きくなることを明らかにした.本研究では課題1)に対して,カオリンを用いた体積土砂濃度を0-12%の間で系統的に変化させ,同一の代表径(5mm,10mm,15mm,30mm)を有する二次元粗度と三次元粗度における抵抗特性を検討する.なお,球状粗度および円柱粗度は規則的に路床に最密充填配列させる.二次元角柱粗度および三次元角柱粗度の配列については,清水流において抵抗が最大値となった配列を参考に,流下方向の粗度間隔が粗度高さの8倍とし,三次元角柱粗度の横断方向の開口部は粗度高さに設定した.三次元角柱粗度を伴う高濃度