hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Leigh脳症におけるミトコンドリア選択的オートファジー活性の検討と治療応用

当初はミトコンドリア病患者の線維芽細胞を用いた実験を計画していたが、ミトコンドリア病に起因すると思われる細胞の脆弱性のため継代培養自体が困難であった。また、継代培養を安定的に行うことができなかったために、過酸化水素で酸化ストレスを加える実験やオートファジー阻害剤/促進剤を添加する治療実験の結果も一定せず、信頼性の高い結果を出すことができなかった。次善策として2018年度より、所属施設である愛知医科大学の加齢医科学研究所に保存されている病理検体と凍結保存検体を用いて、乳酸アシドーシスと脳卒中様エピソードを反復するミトコンドリア脳症(MELAS)における変異ミトコンドリア率やミトコンドリア活性の解析を試みている。遺伝子解析や蛋白解析に必要な試薬や機材を準備は概ね完了し、現在は制限酵素を用いて変異ミトコンドリア遺伝子の割合を解析する予備実験を重ねている状況である。今後はMELAS患者の病理検体と凍結検体を用いた変異ミトコンドリア率やミトコンドリア活性の解析を継続し、2019年度中に研究報告と論文投稿することを目標としている。当該年度では説明と同意の下で2例のLeigh脳症患児の皮膚を採取し、培養線維芽細胞株を確立することに成功した。予備実験ですでに採取した正常対照の線維芽細胞株と同様に、それらの細胞株は細胞保存液に懸濁した状態で液体窒素下に凍結保存した。次年度にはさらに1例のLeigh脳症患児から線維芽細胞を採取できる予定である。当該年度には、プラスミドとリポフェクション試薬を用いて、正常対照の線維芽細胞へのLC3緑色蛍光蛋白の導入に成功し、飢餓負荷にてオートファジーを可視化することに成功した。次年度にはLeigh脳症線維芽細胞株へのLC3緑色蛍光蛋白の導入を試みる。それが成功したら、次にミトファジーを確認するためMitoTracker(ミトコンドリアを赤色蛍光で標識する)との2重蛍光を試みる予定としている。LC3緑色蛍光蛋白を導入した線維芽細胞に飢餓負荷をかけ、蛍光顕微鏡で経時的に観察することでオートファジーが最も誘導される条件(負荷の強さ、時間)を確認する。その結果をもとに、線維芽細胞に適切な飢餓負荷をかけたものをウェスタンブロットのサンプルとする。ウエスタンブロットに用いる機材や試薬はすでに購入済であり、使用準備はできている。ミトコンドリア活性を定量的な評価はミトコンドリア単離・活性アッセイキットを用いて次年度以降に行う予定としている。mitoTALENによる変異mtDNAの除去とミトファジーの変化に関しては、上述の実験が完了し次第開始する予定としている。当該年度の進捗状況は概ね予想通りと自己評価している。次年度以降の実験で新規手法を試みることになっており、難渋する可能性はある。当該年度は正常対照の皮膚から樹立した線維芽細胞を使って、実験手法の確認を行った。まず、線維芽細胞にリポフェクションを用いてGFP-LC3を導入し、この細胞にアミノ酸不含有培地で飢餓負荷をかけオートファゴゾームが形成されることを確認した。次に、線維芽細胞にオートファジーの促進剤(ラパマイシンとエベロリムス)や阻害剤(3-MA)を線維芽細胞の培地に添加してオートファジーを促進もしくは阻害できることを確認できた。オートファジーを評価する方法としては、LC3・p62・リン酸化S6・S6・βアクチンに対する抗体を用いたウェスタンブロットとLC3と抗ミトコンドリア抗体(TUFM)を用いた蛍光二重免疫染色で行った。次年度は、患者の皮膚から樹立した線維芽細胞を用いて、上記の実験系を順次進めていく予定としている。対照の線維芽細胞が原因不明の発育不良に陥り、実験系の確立に想定した以上の時間を要した。オートファジー(自食作用)とは飢餓などのストレス条件下において誘導される、不要な細胞内小器官や蛋白を包み込んで消化し再利用する細胞内のリサイクル機構である。細胞内の品質維持のために必須の機能として注目され、近年では腫瘍・神経変性疾患・老化など様々な分野で盛んに研究されており、これまでの研究成果としてオートファジーを促進的(エベロリムスやラパマイシン)もしくは抑制的(3-メチルアデニン)に制御できる薬剤が開発されその実用化も進んでいる。申請者は過去に結節性硬化症の中枢神経病変におけるオートファジー機能不全の存在を見出し報告した。本研究ではミトコンドリア病の一つであるLeigh脳症におけるミトコンドリア選択的オートファジー(ミトファジー)の役割を明らかにし、ミトファジーを制御することによる合理的な治療法の開発を目指す。具体的には、Leigh脳症患児から培養線維芽細胞株を樹立し、LC3タグ付け緑色蛍光蛋白(GFP-LC3)を用いたリアルタイムのミトファジー観察、ミトファジー関連蛋白や遺伝子の解析、および、ミトファジー制御によるLeigh脳症病変の治療効果の検討、を行う。不良ミトコンドリアを除去することで症状の改善を期待できるという発想から、ミトファジーの制御がLeigh脳症の根本治療になりうると考えている。本研究では、Leigh脳症の患児から得た培養繊維芽細胞株を用いて、Leigh脳症におけるミトファジーの役割を明らかにし、ミトファジーを制御することによるLeigh脳症の有効治療の確立を目指している。平成29年度はLeigh脳症患者と正常対照から樹立した線維芽細胞を用いて、以下の実験を行った。

まず、Leigh脳症と正常対照の線維芽細胞をストレスフリー環境(RPMI+10%FBS+PSA)で継代培養し、オートファジー活性をウェスタンブロットにて解析した。Leigh脳症の線維芽細胞はストレスのない培養環境においてもオートファジーの活性が亢進しており、Leigh脳症の基礎病態である不良ミトコンドリアの存在が示唆された。次に、過酸化水素を用いて酸化ストレスを与えたうえで細胞増殖能を評価したところ、過酸化水素濃度依存性に細胞増殖能が低下し、Leigh脳症線維芽細胞におうて有意に細胞増殖能が抑制された。現在は、過酸化水素を負荷してオートファジーが誘導されるかウェスタンブロット法とオートファジー関連抗体(抗LC3抗体、抗リン酸化S6抗体、抗リン酸化Akt抗体、抗p62抗体)を用いて評価すべく実験中であり、蛋白抽出液の状態で凍結保管している状態である。これらのサンプルを用いて、平成30年度にウェスタンブロットを行う予定としている。研究が遅延した一つの理由としてLeigh脳症の線維芽細胞は繊細で環境変化に弱く安定的に培養を維持することが困難であったことが挙げられる。この点は当初予期していなかったが、本研究の遂行の遅れに少なからず影響があった。それに加えて、平成2829年度は大分大学小児科学講座の医局長に任命され臨床業務や医局運営など研究以外の業務が多忙であったため、予定よりも研究の進捗が遅くなり平成29年度以内に同研究課題を完了することができなかった。当初はミトコンドリア病患者の線維芽細胞を用いた実験を計画していたが、ミトコンドリア病に起因すると思われる細胞の脆弱性のため継代培養自体が困難であった。また、継代培養を安定的に行うことができなかったために、過酸化水素で酸化ストレスを加える実験やオートファジー阻害剤/促進剤を添加する治療実験の結果も一定せず、信頼性の高い結果を出すことができなかった。次善策として2018年度より、所属施設である愛知医科大学の加齢医科学研究所に保存されている病理検体と凍結保存検体を用いて、乳酸アシドーシスと脳卒中様エピソードを反復するミトコンドリア脳症(MELAS)における変異ミトコンドリア率やミトコンドリア活性の解析を試みている。遺伝子解析や蛋白解析に必要な試薬や機材を準備は概ね完了し、現在は制限酵素を用いて変異ミトコンドリア遺伝子の割合を解析する予備実験を重ねている状況である。今後はMELAS患者の病理検体と凍結検体を用いた変異ミトコンドリア率やミトコンドリア活性の解析を継続し、2019年度中に研究報告と論文投稿することを目標としている。当初予定していた3例のLeigh脳症の患児からの線維芽細胞は順調に進んでいるが、症例数が少ないことが問題と考えている。新規患者がいれば適宜追加していく。当該年度までに実験方法は確立できたので、次年度は実際に患者の線維芽細胞を用いた実験を進めていく。線維芽細胞を用いた実験がうまくいかないときを考慮して、申請者が客員研究員となっている東京都医学総合研究センターで保管されているミトコンドリア病の脳組織標本を用いた病理学的な検討も並行して行っていく予定である。現在までの進捗状況を踏まえて、平成30年度も同課題を継続するため期間延長申請を行いその承諾を得た。平成30年度より愛知医科大学加齢医科学研究所に所属を移し小児科の臨床や医局運営から完全に解放されたため、これまでよりも本研究にエフォートを割くことができるようになると期待している。
森林皆伐跡地斜面における表層崩壊発生モニタリングの適用と発生予測モデルの作成

本研究の目的は、森林の伐採が表層崩壊発生に与える影響を、現地観測・調査及び数値解析の手法を用いて評価することにある。崩壊発生プロセスの解明のためには、長期の(1)伐採による樹木根系の腐朽による土質強度変化の把握,(2)皆伐による斜面土層内における水分変化の把握の他に、崩壊発生時におけるリアルタイムモニタリングが必要であり、このための現地観測システムを構築し、これによって森林伐採後の地表面変位及び降雨に対する土壌水分,地下水位の応答特性変化の時系列情報を取得し、森林伐採が斜面に与える影響を明らかにし、森林伐採が表層崩壊発生に与える影響を評価することをその目的としている。本研究においては、千葉演習林袋山流域内の崩壊の危険性が高いと考えられる皆伐跡地斜面を対象に、(A)インターネットカメラによる画像モニタリング,(B)斜面土層内の傾斜モニタリング,(C)気象・水文モニタリング(降雨,気温,土壌水分,地下水位)の3項目からなるモニタリングシステムの適用試験を行っている。モニタリングの結果から、斜面土層内の傾斜変動は、鋭敏な反応を示し、崩壊発生時刻の詳細な同定が可能であることが確認された。また森林伐採跡地においては、森林伐採による遮断蒸発及び蒸散量の減少により伐採前と比較して斜面上部の表層部分が乾燥状態に移行し,斜面下部がより湿潤な状態にあることを把握した。土質強度については表層土層から採取したサンプル一面せん断試験を行い、根系の有無による土質強度変化を把握した。以上の観測結果及び実験結果をもとに、数値実験として有限要素法による斜面安定解析を行い崩壊発生危険部位のより詳細な特定を行った。その結果、土質強度に関しては、基盤と表層土層の土質強度の違いが、崩壊発生部位に変化を与えること,および斜面下部における地下水発生が斜面安全率を大きく減少させ、ひずみの集中が斜面下部に卓越して現れることが確認された。本研究の対象試験地として、東京大学千葉演習林袋山沢を設定した。当該流域は、対照流域法を適用する試験地として設定され、各約1haの流域面積をもつ隣接するA, Bの2小流域より構成されている。1998年12月から1999年5月にかけてB流域が皆伐されており、このB流域を中心に、表層崩壊発生時における斜面の動態を把握するためのモニタリングシステムの構築および適用試験を行った。実施したモニタリング項目の主なものは、(1)気象・水文モニタリング(降雨,気温,土壌水分,地下水位)(2)カメラによる画像モニタリングの2項目である。(1)の気象・水文モニタリングについては降雨の斜面への飽和・不飽和浸透に伴う斜面内土層の水分動態を崩壊直前まで把握するため、崩壊発生時においても、そのデータが失われることがないよう、データ記録装置を各センサーから離れた安全な尾部の斜面部位に設置し観測するシステムを構築した。また(2)の画像モニタリングについては、当初、ビデオカメラによるモニタ方式を予定していたが、長期間安定して作動させるためには、大容量のバッテリーが必要とされ、商用電源がない当該試験地においては不適であること、また記録画像の容量が膨大になること等を考慮し、インターネットカメラによる画像記録方式を採用した。本画像モニタシステムは、電源として太陽電池方式を採用することによって長期間の安定動作が可能なものとなっている。またカメラの作動は転倒マス雨量計に接続されたロガーによって制御されており、これにより降雨開始時刻及び積算降水量に応じた任意の時間インターバルでの画像取得が可能なシステムとなっている。以上のシステムを当該年度において森林皆伐跡地斜面に適用し、その試験を行っているところである。本研究の対象試験地として、東京大学千葉演習林袋山沢を設定している。

当該流域は、対照流域法を適用する試験地として設定され、各約1haの流域面積をもつ隣接するA, Bの2小流域より構成されている。1998年12月から1999年5月にかけてB流域が皆伐されており、このB流域を中心に、表層崩壊発生時における斜面の動態を把握するためのモニタリングシステムの構築および適用試験を行っている。平成14年度においては、(1)気象・水文モニタリグ(降雨,気温,土壌水分,地下水位)(2)カメラによる画像モニタリングの2項目についてモニタリングの適用試験を実施しているが、平成15年度においては、新たに地盤の微小震動をとらえるための傾斜計を増設した。降雨の斜面への飽和・不飽和浸透に伴う斜面内土層の水分分布のモニタリング結果からは、斜面上部,表層ほど乾燥しやすく、一方斜面下部の深部では降雨中に地下水位面の発生が確認された。また傾斜の微小変動という形で地盤の震動をモニタリングした結果、地震による震動や強風時に樹木の揺れを介して伝わる軽微な震動が確認でき、崩壊発生時の震動も十分とらえられると考えられ、発生時刻の特定に有効であることが示された。さらにモニタリングの観測結果より、対象斜面の危険部位について有限要素法を用いて検討した。有限要素法による検討の結果、斜面の危険部位は、斜面下部にあり、土層構造及び斜面内土壌水分分布と密接な関連にあることが確認された。
19世紀の英文学における天上のヴィーナスのイメージ形成とその変容

2018年度は、まず前年度末に発表した単著論文「聖愛と俗愛のあわいーシェリーのジェイン詩篇にみられる天上のヴィーナスと知性的エロティシズム」(『イギリス・ロマン派研究』42号、29-43頁)での研究成果を基礎としてスタートした。この論文ではロマン派詩人P・B・シェリーの描く天上のヴィーナス(聖愛のシンボル)のイメージを通じた観念的エロスあるいは知性的エロティシズムの概念が、のちにE・A・ポー、D・G・ロセッティらに受け継がれることになったというところまで論じた。したがって、ロマン派以降、とくにヴィクトリア朝初期から第一次世界大戦期までに、天上のヴィーナスのイメージ表象がどのような変遷を辿ったのかを探る資料収集から研究を開始した。また、本計画の理論的基盤の一部を構成する「ロマン主義のモダニティ」の概念に関する研究も本格的に開始した。2018年度においては、シェリーをはじめとするロマン主義の詩における現代性(モダニティ)に対する意識と、天上のヴィーナスの表象や知性的エロティシズムの概念をどのように関連づけることが可能かという点を研究するための基礎構築を進めた。この研究成果の一環として、「ShelleyとOwenをつなぐモダニティー死のエクフラシスと断片化」(シンポジウム『100年目のWilfred Owen』、日本英文学会第90回大会、2018年5月19日)を発表することができた。この発表では、いわゆる文学史的な解説のようにロマン主義とモダニズムを対局に置くのではなく、ロマン主義をモダニズムの源流とみなし、ロマン主義とモダニズムを架橋するポストロマン主義という軸とともにモダニティの問題を考えたアメリカの文学理論家ポール・ド・マンによる著書および論文を参考にした。2018年度は、前述の研究計画をスムーズに実行するために行うべき研究調査の筋道を立てることが主眼に置かれた。そのため年度内に研究論文を発表することはできなかったが、少なくとも研究発表を1回行うことができたので、おおむね順調に進展していると言える。2019年度は、上述したふたつの大きな問題系について引き続き研究を進めたい。購入した物品のうち、当初の見積から変更して購入したものが含まれていたため。
π電子系強相関物質を用いた歪み制御型相転移デバイスの開発

本研究では、様々なπ電子系物質に対し歪み効果を印加可能なシステムを開発することで、物性の向上や既存物質にはない機能の発見を目指すと共に、これを利用したデバイス開発を目的とした。本年度は、前年度に開発したの歪み印加プローブを用いて、実際に有機強相関物質に対して基板の湾曲による"歪み効果"の印加を試みた。強相関電子系物質であるκ-d8-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl (κ-d-Cl)の薄片単結晶を基板上に貼り付け、歪み印加下における電気抵抗値測定を行った。圧縮歪みの印加に伴い抵抗値は次第に減少し、金属状態、パーコレーション超伝導状態を経て、約1 %の歪みにより超伝導体へと歪み誘起相転移を示した。この結果は、κ-Clの圧力誘起モット転移とも良い一致を示しており、本システムにおける歪み誘起相転移が、歪みの印加に伴う結晶への実効的な圧力によるバンド幅制御型モット転移であることを示唆している。更にZFC-FC磁化測定によりシールディング/マイスナーフラクションを測定したところ、歪みの印加に伴いいずれのフラクションも次第に増加する様子が観測された。この結果は、歪み効果によって絶縁体/超伝導体転移を観測した初めての例であり、開発した歪み印加システムの有用性が示されたものであると考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、π電子系物質に対し歪み効果を印加可能なシステムを開発することで、物性の向上や既存物質にはない機能の発見を目指すと共に、これを利用したデバイス開発を目的としている。本年度は、"引張り歪み"から"圧縮歪み"までを任意かつ連続的に印加可能な歪み制御型のデバイス評価用プローブの開発を行った。具体的には、ピエゾ素子により駆動するナノポジショナー(押し棒)を用いてプラスチック基板のへ圧力を与えることで、基板の湾曲による歪み効果の連続的印加を可能するプローブを開発した。基板の湾曲による歪みSは、曲げ半径Rと基板の長さL、厚みdを用いて「S=ΔL/LS =d /2R」によって表わされることが知られているが、実際に歪みゲージを用いてほぼこの式に従った歪みを均一に印加できることを確認した。また、実際に強相関π電子系物質であるκ型BEDT-TTF塩を用いてデバイスのプロトタイプを作製し、上記のプローブによる歪み印加実験を行った。デバイスは電界成長させたBEDT-TTF塩の結晶を溶液中においてプラスチック基板に張りつけた後、トップコンタクトにより4端子を配線することで作製した。505ケルビンの極低温において電気抵抗測定を行った結果、初期状態において絶縁体であったデバイスは約1 %の圧縮歪みによる超伝導体へと相転移することが確認された。この結果は、磁化測定によるマイスナー効果、シールディング効果の観測によっても裏付けられた。今後は、このプロトタイプデバイスに電界効果トランジスタ構造を作り込むことによって電界効果と歪み効果を同時に印加可能なデバイスを作製すると共に、領域内研究者との連携により様々な物質への歪み効果の印加を試みる。以上のように本年度は当初の目的である歪み印加型プローブの開発に加えて、デバイスのプロトタイプの作製を行い、歪み効果による相転移現象を観測できており、研究はおおむね順調に進行している。

圧縮歪みの印加に伴い抵抗値は次第に減少し、金属状態、パーコレーション超伝導状態を経て、約1 %の歪みにより超伝導体へと歪み誘起相転移を示した。この結果は、κ-Clの圧力誘起モット転移とも良い一致を示しており、本システムにおける歪み誘起相転移が、歪みの印加に伴う結晶への実効的な圧力によるバンド幅制御型モット転移であることを示唆している。更にZFC-FC磁化測定によりシールディング/マイスナーフラクションを測定したところ、歪みの印加に伴いいずれのフラクションも次第に増加する様子が観測された。この結果は、歪み効果によって絶縁体/超伝導体転移を観測した初めての例であり、開発した歪み印加システムの有用性が示されたものであると考えられる。本年度は、κ型BEDT-TTF塩を用いてデバイスのプロトタイプを作製し、歪み効果による相転移現象を観測することに成功したが、次年度は、このプロトタイプデバイスに電界効果トランジスタ構造を作り込むことによって電界効果と歪み効果を同時に印加可能なデバイスを作製を試みる。これによって、物質のバンド幅とバンドフィリングを任意かつ連続的に制御することが可能となり、これまでに観測することのできなかった幅広い電子相にアクセスすることが可能となるものと考えられる。また、強相関電子系物質に加えて、領域内研究者との連携により様々なπ電子系物質への歪み効果の印加を試みる予定である。これにより、魅力的な物性が期待されながらも合成技術だけでは実現できなかった新物性を歪み効果(格子間隔・分子間距離の制御)によって実現することを目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。
半導体疑似位相整合波長変換素子を用いた超小型赤外コヒーレント光源の開発

1.GaAs/Ge/GaAs(100)副格子交換エピタキシー法に基づくAlGaAs系導波路型QPMデバイスの作製プロセスの最適化をおこなった。伝播損失の低減を阻んでいる段差ががGa原子の異方性拡散に起因するものであることをあきらかにし,成長温度を下げることによって表面拡散を抑制し,再成長時の,平坦性を確保することができることを見出した。2.1μm帯高出カレーザによるポンプ時の二光子吸収に起因する短面破壊を回避できるAlGaP系QPMデバイスを作製するために必要なGaPの副格子交換エピタキシーの実現に成功した。これは,Si中間層上のGaPエピタキシャル膜中のAPB自己消滅にサポートされているものである。3.高屈折率差AlGaAs導波路をにおける波長変換の高効率化について,初めて理論的な検討をおこなった。その結果,基本波波長1.5μmでのSHG規格化変換効率にして40,000%/W/cm^2にも及ぶ高効率波長変換が可能であることがあきらかとなった。4.半導体結晶の方位を周期的に反転(90°回転)させるのではなく,光の伝搬方向を周期的に90°曲げることによって同様にQPMが達成するという新規QPM法を新たに提案した。5.周期極性反転GaNの作成法について検討をおこなうとともに,GaNの極性判定法について種々検討を加えた。また,GaNとSiCについて,いずれも高品質単結晶資料を用いてその非線形光学特性に関する詳細な評価をおこなった。6.Yb : YAGレーザの高出力化に取り組み,単結晶Yb : YAGとセラミックYAGのハイブリッド系エッジ励起レーザで300WのCW発振を実現した。また,レーザキャビティ構成を変更することで横モード特性を大幅に改善し,M^2=17(CWレーザ出力230W時)を達成した。副格子交換エピタキシー技術をベースとして作製可能な化合物半導体QPM波長変換素子と,半導体レーザ,あるいは,マイクロチップ固体レーザとを組み合わせて全固体CW光パラメトリック発振器,あるいは差周波発生素子を構成し,超小型・堅牢・高安定でかつチューナブルな赤外コヒーレント光源を新たに開発することを目的として,以下の研究項目に取り組んだ。1)副格子交換エピタキシー法を用いた周期反転導波路作製技術の高度化GaAs/AlGaAs系副格子交換エピタキシー法をベースに高品質周期反転導波路を作製するために不可欠な低温成長プロセスについて詳細に検討し,350°Cでの成長でGaAs, AlGaAsともに良好な膜質・界面を有するエピタキシャル膜成長が可能であることを示した。GaP副格子交換については,その可否について検討を進め,Si中間層膜厚を臨界膜厚以上とするとSi中間層表面がマルチドメインとなることが確認された。これはSi/GaAsあるいはGe/GaAsの系と同じで,この上にGaPをエピタキシャル成長させる際に逆位相境界自己消滅が適切な方向で起きる成長条件を見出すことができれば,副格子交換が実現できる可能性があることを示している。2)AlGaAs導波路QPMデバイスの伝搬特性評価上記方法で作製したGaAs/AlGaAs導波路デバイスについて,横モード特性と伝搬損失測定をおこなった。適切な設計をおこなうことで単一横モード伝搬が可能であること,伝搬損失の低減には周期反転構造以前の段階でのプロセス改善が必要であることがあきらかとなった。AlGaAs,AlGaP系QPM導波路デバイスの特性評価をおこなうためのCW波長可変Yb:YAGマイクロチップレーザの立ち上げをおこなった。

10401090mmの範囲で単一縦・横モードでの良好なCW発振が確認できた。1. AlGaAs系QPMデバイスの開発GaAs/Ge/GaAs副格子交換エピタキシー法を用いたAlGaAs系QPMデバイスの開発を継続して進めた。高屈折率差導波構造を採用することで,基本波波長1.5μmのSHG規格化変換効率で45000%/W/cm^2という従来のデバイスを2桁以上も上回る高効率化が可能であることを理論計算から示した。これを実現するためのRIEなどの各種プロセスについても検討をおこなった。一方,高効率化に不可欠な低損失化に関しては,前年度の成果に基づき,低温成長により平坦化導波路の評価をおこなったが,低温成長そのものによると思われる大きな伝搬損失が存在することが判明した。今後,その原因を究明していく必要がある。2. GaP副格子交換エピタキシー高出力Yb : YAG励起時の二光子吸収による端面損傷を回避できると期待されるAlGaP系QPMデバイスの開発を念頭において,GaP/Si/GaP副格子交換エピタキシーの研究をおこない,【011】方向に微傾斜した(100)基板を用いることで再現性好く副格子交換を実現できることを確認した。現在,この手法を用いてAlGaP系QPMデバイスの作製に取り組んでいる。高品質デバイス作製には副格子交換GaPエピタキシャル膜の一層の結晶性向上が必要と考えられるが,完全格子整合系であるSiGe混晶を中間層に用いることを検討している。Yb : YAGレーザの高出力かに取り組み,ヒートシンクに改良を加えることで単結晶Yb : YAGとセラミックYAGのハイブリッド系エッジ励起レーザで300WCW発振を実現した。また,レーザキャビティ構成を変更することで横モード特性を大幅に改善でき,M^2=17(CWレーザ出力230W)を達成した。
阪神・淡路大震災5周年を迎えた災害ボランティアに関する総括的研究

阪神・淡路大震災(1995年)を契機として着目されることとなった災害ボランティアの5年以上にわたる活動をグループダイナミックスの立場から整序することによって、今後の日本社会における災害ボランティアについて総括的な検討を行った。本年度は、昨年度の成果を踏まえ、以下の4点について総合的に検討し、成果を総括するとともに、一部を公開した。(1)災害ボランティア組織の変遷:(特)日本災害救援ボランティアネットワークに関するエスノグラフィーを著し、著書として公刊した。(2)災害ボランティア組織のネットワーク形成過程:全国災害救援ネットワークの設立から参与観察を行い、他のネットワークの調査と並行して、ネットワークの問題点と将来展望を導出した。(3)地域復興における災害ボランティアから地域ボランティアへの変遷:西宮市安井地域の変容過程、および、地域防災プログラムについてエスノグラフィーをまとめ、成果の一部を学術論文として公刊した。(4)災害ボランティアに関する理論構築:上記、および、昨年度までの成果を基礎資料として、災害ボランティアを含む社会と個々のボランティアに開ける生活世界のダイナミックスについて理論構築を進め、その一部を著書に含めて公刊した。なお、国際心理学会(スウェーデン)で成果の一部を発表した。さらに、一般読者を対象とした雑誌等にも、解説論文等を執筆した。言うまでもなく、阪神・淡路大震災以降の災害ボランティアの動きは、現在進行中であり、上記の成果は、なお中間報告に留まる。さらなる調査の継続が必要であることを強く認識した。初年度は、阪神・淡路大震災(1995年)を契機として着目されることとなった災害ボランティアの5年間にわたる活動をグループダイナミックスの立場から整序するため、材料の収集と分類・整理を行うとともに、中間報告として、論文等をまとめた。1.災害ボランティア組織の変遷:日本災害救助ボランティアネットワーク(NVNAD、本部:兵庫県西宮市)に対して行ってきた参与観察で得た資料を整理し、エスノグラフィーを公刊した。災害ボランティアが、安定した規範が崩壊した後で、様々な問いを立てながら、臨機応変に諸システムとの距離を調整している様子が明らかになった。2.災害ボランティア組織のネットワーク形成過程:災害ボランティア組織のネットワークに対する聞き取り調査を行った。「東京災害ボランティアネットワーク」(東京都)や「ハートネットふくしま」(福島県)などを訪れ、設立経緯、活動の現状および展望を調査した。さらに、アメリカのネットワーク組織を訪れ、同様の調査を行った。成果は来年度に公刊する予定である。3.地域復興における災害ボランティアから地域ボランティアへの変遷:西宮市安井地域のまちづくり活動におけるボランティアについて参与観察を継続し、災害時と平常時のまちづくりボランティアとの関係をまとめて公刊した。4.災害ボランティアに関する理論構築:災害救援現場におけるボランティア活動をグループダイナミックスおよびシステム論を用いて理論化を進めた。中間的な成果を公刊した。
粘菌細胞の分化における遺伝子発現の制御機構

1.細胞性粘菌の細胞は集合して組織を形成すると、2種類の細胞(予定胞子及び予定柄細胞)が分化する。これらの細胞の分化に伴っていずれかの細胞型に特異的に蓄積されるmRNAに対するcDNAクロ-ンを得て、蓄積の発生的変化を調べた結果、成長期から発現している遺伝子と組織形成後に発現される遺伝子があることがわかった。単離核をもちいてこれらの遺伝子の転写活性を調べた結果、前者の遺伝子は予定胞子および予定柄の両方で転写されるのに対して、後者の大部分はいずれかの細胞型でのみ転写される。この事実は、細胞型に特異的なmRNAの蓄積が転写段階と転写後の選択的分解によって制御されることを示している。2.予定胞子細胞の分化に伴って特異的に転写される2遺伝子をクロ-ン化し、その構造を明らかにするとともに、形質導入法をもちいてそれらの遺伝子の転写をシスに制御する5'上流域を明らかにした。これらの領域は遺伝子が発現している時期に特異的にみられる5'上流域のDNAse I高感受性領域と一致する。また1遺伝子のこの領域に結合する核内因子をゲルシフト法で検索したところ、三種類の核タンパク質が同定された。3.これらの予定胞子特異的遺伝子は組織を分散すると直ちに転写を停止し、蓄積していたmRNAは分散される。しかし、分散した細胞にcAMPを添加すると、cAMPは細胞表面のレセプタ-に結合し、細胞内の信号伝達系を介して遺伝子の転写を直接に誘導することが明らかになった。さらに、合成されたmRNAはcAMP存在下に合成されるタンパク質によって安定化される。4.成長期から存在し、予定胞子細胞に選択的に蓄積されるmRNAの1つは粘菌のポリペプチド鎖伸長因子、EF2であることを明らかにし、その遺伝子をクロ-ン化して、全構造を明らかにした。1.粘菌細胞の集合によってつくられる組織に分化する2種類の細胞(予定柄および予定胞子)のそれぞれに特異的に発現される遺伝子のcDNAクローンを得た.これらを用いて発生過程における遺伝子発現を調べた結果,予定柄および予定胞子に特異的なmRNAはいずれもtip形成期に初めて出現することが明らかにされた.一方,成長期から発現しているが,組織形成後その発現が予定胞子に局限されるような遺伝子の存在が示された.これらの結果は,予定柄および予定胞子の分化が特異的遺伝子の転写の開始と終結を伴うことを示唆している.2.粘菌のポリペプチド鎖伸長因子(EF2)のcDNAクローンをハムスターのcDNAを用いて単離し,ついでその遺伝子クローンも得た.粘菌EF2は分子量91,699で,ハムスターEF2と60%のホモロジーをもつ.そのmRNAは組織形成後予定柄で失われ,予定胞子に局限されるようになる.3.予定胞子と予定柄で特異的に発現される遺伝子クローンをそれぞれ2種類と1種類得て,それがコードする蛋白質の全アミノ酸構造を明らかにした.予定胞子特異的遺伝子の1つについて,その5′上流域のDNAseI高感受性領域を単離核から得られたDNAの3種の制限酵素断片について調べた.その結果,この遺伝子が発現している移動体期細胞には,発現していない成長期細胞には存在しないDNAseI高感受性領域が少なくとも3個所見出された.現在これらの領域の構造を解析している.4.予定柄特異的遺伝子がコードする蛋白質に対する抗体を得るために,この遺伝子のcDNAと大腸菌のBーガラクトシダーゼ遺伝子との融合遺伝子をつくり,これを大腸菌に形質導入した.得られた融合蛋白質を精製し,ウサギに抗体を作らせた.この抗体は予定柄細胞と特異的に反応することが,イミュノブロット法により示された.1.細胞性粘菌の細胞は集合して組織を形成すると、2種類の細胞(予定胞子及び予定柄細胞)が分化する。

4.成長期から存在し、予定胞子細胞に選択的に蓄積されるmRNAの1つは粘菌のポリペプチド鎖伸長因子、EF2であることを明らかにし、その遺伝子をクロ-ン化して、全構造を明らかにした。1.粘菌細胞の集合によってつくられる組識を構成する2種類の細胞のうち予定胞子細胞の分化に伴って特異的に蓄積されるmRNAには、予定胞子分化時に初めて発現を開始するものと成長期から発現しているものがある。後者のmRNAが予定胞子に局在化する機構としては、予定柄細胞でこれらの遺伝子の転写が選択的に停止するか、あるいはmRNAが選択的に不安定化するかのいずれかである。これを調べるために予定柄および予定胞子細胞から核を単離しその転写活性を調べた結果、成長期から発現している遺伝子は両予定細胞で転写されるのに対して、予定胞子分化時に転写を開始する遺伝子は予定胞子でのみしか転写されないことが判明した。したがって前者のmRNAが予定胞子に特異的に蓄積されるのはそれが予定柄で選択的に分解されることによる。2.予定柄細胞の分化に伴って特異的に蓄積されるmRNAに対する遺伝子は予定胞子分化時あるいはそれよりも少し早い時期に発現を開始する。前者は予定柄分化誘導因子(DIF)によってその発現が誘導されるが、後者ではその誘導が顕著でないので、両者は異なった制御機構下にあると思われる。予定柄および予定胞子の単離核を用いてこれらの遺伝子の転写活性を調べた結果、これらの遺伝子は前者の1種を除いてすべて予定柄細胞で特異的に転写されていることがわかった。3.予定胞子で特異的に発現される遺伝子の1種が胞子特異抗原である胞子外被蛋白質SP96をコードしていることが融合蛋白質に対するモノクローナル抗体を用いて明らかにされた。この遺伝子の5′上流域を含むDNA断片を粘菌細胞に形質導入したところ、導入された遺伝子は発生段階特異的に発現することが示された。5′上流域の部分欠失遺伝子を用いてこの遺伝子の転写を制御している領域およびそれに結合する核蛋白質を同定中である。細胞性粘菌(Dictyostelium discoideum)は多細胞体形成後、二種類の細胞(予定柄細胞と予定飽子細胞)に分化する。本年度は予定飽子細胞の分化過程において特異的に転写される遺伝子Sp96とDp87の転写調節機構について調べた。その結果次のような成果を得た。1)胞子外被タンパク質の一つに対応するSp96遺伝子とDp87遺伝子の転写に関与するDNA上の領域を形質導入法で調べた。その結果、Sp96では遺伝子の5'上流ー686からー494までの192塩基の中に、またDp87では5'上流ー447からー356までの91塩基の中に、予定飽子細胞の分化に伴ってそれぞれの遺伝子が特異的に転写を開始するのに必要なシス領域の一つが存在することが明らかになった。Dp87のシス領域を用いてこの領域に特異的に結合する核内因子をゲルシフト法で探索したところ、転写のみられる細胞の核内にのみタンパク質性の結合因子が見つかった。結合領域をDNaseフットプリント法やエキソヌクレア-ゼ法で同定し、その領域のDNAを合成してゲルシフトを行うことによってこの領域に結合する因子の存在を確認した。次にDp87のシス領域を用いてサウスウエスタン法を適用したところ三種類の核タンパク質が同定された。現在、これらの核内因子の遺伝子をクロ-ニングしている。
ウェブ上の大規模ストリーミングデータを用いた実世界リアルタイム分析基盤

本研究では、複合的なWebサービスから、公開APIを通して得られる情報をリアルタイムに分析することによって、実世界の動向のリアルタイム把握を可能にするシステムStreamWebを構築した。また、効率的かつ高性能なデータ処理基盤を構築すると共に、様々なストリーム処理系の形態やGPUの活用による高速化、クラウドとの協調処理に関する研究を行った。本研究では、情報爆発時代に対応するストリームコンピューティングの実行基盤とWebへの応用に関する研究を行う。近年、Webにおいては、マイクロブログのTwitterやBloggerなどのブログサービス、MixiやFacebookなどのソーシャルネットワーキングサービス(SNS),写真共有サイトFlickrなど、多くのデータが公開APIを通して、ほぼリアルタイムに近い形で取得できるような時代が到来している。本研究では、これらのAPIから膨大に取れるデータをストリームコンピューティングの計算パラダイムを用いてリアルタイムに分析する基盤ソフトウェアを構築するし、実世界の動向をリアルタイムに分析することを実現する。本年度では、「Web上の大規模ストリーミングデータの実世界リアルタイム分析基盤」を実現する効率的かつ高性能なデータ処理基盤を構築するため主に以下の関する研究を行い、重要な知見が得られた。大規模かつ成長し続けるグラフ構造を持つデータを,リアルタイム性を考慮して効率よく解析するために,データストリーム処理を用いたインクリメンタルグラフ処理を提案する.そのための計算モデルIncremental GIM-Vを提案し,データストリーム処理系IBM System Sを用いて実装と評価を行い,その上でより効率的で適用範囲の広いデータストリームグラフ処理に向けて議論する.人工データによるPageRankの計算による評価では,グラフ構造変化の及ぶ範囲が全体の50%以内であるときに,インクリメンタルグラフ処理により3.0倍以上高速に計算出来ることを示した。データストリーム処理を用いたリアルタイム性の高いアプリケーションを運用する場合、データレートの増大に対して、レイテンシの発散を抑えることが重要である。しかし現実的には、計算資源は有限であるため、データレートが一定以上になった場合に、レイテンシが発散することは避けられない。本研究ではそのような状況下で、クラウド環境上に処理を委譲することで、レイテンシの発散を抑える手法及びアーキテグチャを提案する。データレートの急激な増加に対して、クラウド上の仮想マシン(Virtual Machine:以下、VM)を追加することで、レイテンシの発散を抑える。クラウド環境を用いれば、数分程度で計算資源を追加することができ、物理的な計算資源の追加と比べれば遥かに高速にデータレートの増加に対応でき、更に配置スペースを考慮する必要がない。局所的な負荷の増大に対しても、クラウド上の計算資源をその間だけ追加することで、計算資源の構成を弾力的に、すなわちElasticに変化させ、レイテンシの増大を抑えることが出来る。一方で、クラウド環境を利用するには経済的なコストを要するため、アプリケーションのレイテンシと経済的コストのトレードオフが発生する。本研究ではこれを最適化問題として扱い、コスト最適なスケジューリングを実行することで、クラウド環境の利用コストを最小化する手法も同時に提案した。また、そのシステムを実クラウド環境であるAmazon EC2を用いて構築し評価を行い、常にクラウド環境を利用する構成と比べて、経済的コストを80%削減することに成功した。データストリーム処理においては,Twitterストリームに対するリアルタイム自然言語処理システムのように,大容量のストリームデータを低レイテンシで処理することが求められるようなアプリケーションがある.しかし,例えばTwitterにおいてツイートの量が一時的に増大するような時,入力データレートがシステムの処理能力を超えてしまい処理レイテンシが増加すると,アプリケーションのサービスレベル・アグリーメントを満たせない場合がある.そのような過負荷時に入力データの一部を削除するLoad Sheddingという手法があるが,レイテンシを確保する代わりに計算精度は落ちてしまい,後に別のアプリケーションで同じ計算結果を利用したい時に問題となってしまう.我々はLoad Sheddingによって削除されるデータと不完全な計算結果の両方をストレージに保持し,システムの処理能力に余裕があるときに前者のデータを再度読み込んで処理を施し,後者の値と集約することによって計算結果を補完する処理機構を提案した当初の計画時に構想していたストリーム処理基盤はローカル資源のみを想定していたが、クラウド上でより伸縮性のある処理系として構築することに成功したことが理由である。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は本研究課題の最終年度となる。今後は昨年度、今年度の成果を基盤にしてTwitterなどの実データを用いた更に基盤ソフトウェアの有効性を示していく。
ゲージ理論を用いた位相不変量の非可換変形

非可換空間上のゲージ理論のソリトン解が様々な方法で作られてきたが、変形量子化の立場から可換空間上のソリトン解から構成する、あるいはその構成された解について解析されることが従来は無かった。本研究ではそれを4次元ゲージ理論のソリトン解であるインスタントン解について実行した。具体的には、可換極限が存在するR4上で定義されたNが2以上のU(N)ゲージ理論におけるインスタントンの変形量子化された解の構成方法を発見し、その解についてインスタントン数が変形されないこと、ADHMデータとの1対1対応があることなどが明らかにした。ゲージ理論のソリトンであるインスタントンとそれを分類する位相不変量であるインスタントン数の非可換変形について得られた研究成果の概要を述べる。インスタントンとはゲージ理論における曲率2形式の自己双対あるいは反自己双対方程式の解であり、方程式はインスタントン方程式とも呼ばれる。非可換変形とは空間の非可換化を変形量子化の方法で行うことを意味し、具体的にはすべての積をスター積(モヤル積)に置き換えることをさす。空間の非可換変形の影響でインスタントン方程式やその解も変形を受け、その解析が我々の研究の目的である。以下ではゲージ理論を定義するベースの多様体として4次元ユークリッド空間を考え、ゲージ群はユニタリー群とする。従来までの非可換変形されたインスタントンの理解はADHM構成法と呼ばれるツイスター空間を用いた構成法から得られているものが中心的であり、この方法による解の構成とそれに基づくインスタントン数(第1Pontrjagin数)の解析が進められてきた。その結果多くの非可換インスタントン解が構成され、ADHM構成法によるインスタントン解ではインスタントン数が整数値をとることなどが示されていた。しかし、ADHM構成法を用いて作られる解は一般に可換極限をとることが難しく可換なインスタントンとの対応がわからなかった。今回我々は非可換パラメータでの形式展開を用いることで、可換なインスタントンから連続的に変形された非可換インスタントン解を構成することに成功した。それを用いてユークリッド空間ではインスタントン数が非可換変形に依存しないことを示すことにも成功した。非可換変形とは空間の非可換化を変形量子化の方法で行うことを意味し、具体的にはすべての積をスター積(モヤル積)に置き換えることを指す。ここではゲージ理論を定義するベースの多様体として4次元ユークリッド空間を考え、ゲージ群はユニタリー群とする。21年度では4次元ユークリッド空間上でなめらかな非可換変形を受けたインスタントンを背景としてもつディラック作用素の零モードを求めた。また、その零モードの漸近性を調べることで、ディラック作用素の指数を計算しインスタントン数と一致する事を示した。これは変形前のディラック作用素の指数とも一致している。その非可換変形を受けたインスタントンが背景のグリーン関数も求めた。さらに、これらを用いることにより、非可換インスタントンからADHM方程式を導出することに成功し、それによって滑らかに変形された非可換インスタントンとADHMデータの1対1対応を示す事もできた。これらの研究成果については、ICMPなどの国際会議で報告した。21年度までに可換極限が存在するNが2以上のU(N)ゲージ理論におけるインスタントンの変形量子化の構成方法やADHMデータとの関係などが明らかになっていた。そこで22年度では4次元ユークリッド空間上で唯一構成されていなかった可換極限の存在しないU(1)インスタントンを変形量子化として構成する方法について考察した。その結果として、通常では考えない2乗可積分性を持たないゲージ場から出発して変形解が得られるという事がわかった。

また、逆に非可換変形を素朴に行う事で生じる作用汎関数の発散を、U(1)インスタントン方程式を用いて正則化することが可能であることも予想される。このことに対して実際に具体的なモデルで非可換パラメータの2次までは正則化されている事も示された。これらについては、エレバン(アルメニア)や京都での国際会議で報告した。
ミニチャネル内気液二相流の界面積濃度輸送機構解明に関する研究

本研究では、二次元気液二相流局所計測用画像処理法と三次元気液二相流局所計測用フォーセンサープローブ法を開発・整備し、ミニチャネル(即ち狭間隙矩形管)内気液二相流における局所流動特性値(ボイド率、界面積濃度、気相速度、気泡径等)の測定と解析を行い、データベースを構築した。これらの実験データを利用して、既存の摩擦圧力損失モデル、ドリフトフラックスモデルの相関式及び界面積濃度の相関式を検証・改良した。更に、狭隘矩形管内気泡の平たくする特性を利用して、狭隘矩形管内気液二相流用界面積濃度輸送方程式、乱流誘起のランダム衝突による気泡合体のモデルと乱流渦衝突による気泡分裂のモデルを提案・検証した。従来用いられてきた流動様式線図や実験相関式に依存する界面輸送項モデル化手法に代わる機構論的な界面積濃度輸送方程式に基づく解析手法を構築する目的を実現するために、平成24年度はミニチャネル内気液二相流に対して、以下の実験的研究と理論開発を実施した。(1)流路摩擦損失の影響を考慮して高流速の気液二相流に対応できる差圧計測計の改造と検証を行った。(2)空気ー水気液二相流実験用試験部二体(垂直矩形管:間隙0.5mm×幅40mmと間隙1.5mm×幅40mm)を新規に作成した。(3)既存の気液二相流の一群界面積濃度輸送方程式と関連モデルの調査と評価を行い、これらのモデルがミニチャネル内気液二相流への応用において存在する問題を分析した。(4)本研究で取得したミニチャネル内気液二相流の実験データに基づいて、気泡の平たくする特性を利用した狭隘矩形管内気液二相流の一群界面積濃度輸送方程式を構築・検証した。(5)狭隘矩形管内気液二相流用乱流誘起のランダム衝突による気泡合体のモデルを提案・検証した。(6)狭隘矩形管内気液二相流用乱流渦衝突による気泡分裂のモデルを提案・検証した。(7)研究炉事故時の炉心ミニチャネル流路(狭隘矩形流路)内で発生する沸騰気液二相の伝熱と流動の界面輸送モデルを開発・検証するため、京都大学原子炉実験所の研究炉を利用して自然循環時の伝熱と流動測定実験を実施し、その炉心内部の狭間隙矩形管内の伝熱特性と流動特性を分析した。(8)ミニチャネル内気液二相流に対して、フォーセンサープローブなど新しい計測方法の導入を検討している。(9)本年度の研究成果が国内と国外の学術講演会と国際学術ジャーナルに投稿・発表している。工学的に重要な高性能加速器固体ターゲット、分散型板状燃料要素研究炉炉心、核融合炉ブランケット等の除熱時にみられるミニチャネル(本研究では、狭間隙矩形管)内気液二相流の流動特性を精度良く予測するためには、相間相互作用を記述する界面輸送項の定式化が重要である。本研究は、従来用いられてきた流動様式線図や実験相関式に依存する界面輸送項モデル化手法に代わる機構論的な界面積濃度輸送方程式に基づく解析手法の構築を目的とする。平成25年度はミニチャネル内気液二相流に対して、以下の実験研究、理論開発と検証及び研究発表を行った。1、間隙1.0mm×幅10mm×長さ1mと間隙1.0mm×幅100mm×長さ1mの2体矩形流路試験部を新たに製作した。2、気液二相流の流動実験の実施により、ボイド率などの気泡特性値データを取得した。3、実験データの分析により、狭間隙矩形管内気液二相流の流動特性と界面積濃度輸送機構のメカニズム及び狭間隙矩形管の流路幅が流動特性に及ぼす影響を検討した。4、気泡の形状によって、大小気泡の二群分類を行い、それぞれの実験データを構築した。5、広範囲のミニチャネル内気液二相流の実験データに基づいて、気泡の平たくする特性を利用した狭隘矩形管内気液二相流の界面積濃度輸送方程式及びそれに関連する乱流誘起のランダム衝突による気泡合体のモデルと乱流渦衝突による気泡分裂のモデルを検証した。6、ミニチャネル内気液二相流に対して、フォーセンサープローブという新しい計測方法の導入を検討して、気泡の界面形状に基づくフォーセンサープローブの界面速度、気泡直径と界面積濃度の新しい計測方法を開発・検証した。7、既存のミニチャネル内気液二相流の圧力損失相関式の適用性を検討した。8、本年度の研究成果が国内と国外の学術講演会と国際学術ジャーナルに投稿・発表した。

従来用いられてきた流動様式線図や実験相関式に依存する界面輸送項モデル化手法に代わる機構論的な界面積濃度輸送方程式に基づく解析手法を構築する目的を実現するために、平成23年度は初年度として以下の実験的研究と理論開発を実施した。(1)流路間隙と流路幅が流動特性に及ぼす影響及び流れの発達過程が流動特性に及ぼす影響を検証可能なミニチャネル内気液二相流の試験ループを京都大学に新たに設置した。(2)空気ー水気液二相流実験用試験部(垂直矩形管,間隙1.0mm×幅40mm)及び幅40mm矩形管用気液混合器を新規作成した。(3)差圧計と気液二相の流量計を含む計測系を構築した。(4)ミニチャネル内気液二相流において、高速度カメラを併用した画像処理局所計測法の計測理論を新たに確立し、この計測理論に基づいた画像処理ソフトの整備とこの画像処理計測方法に対した検証を完了した。(5)この新しい計測理論を用いて気泡群を分類して各気泡群のボイド率、界面積濃度、気相速度、気泡径と気泡頻度の流れ方向局所計測と圧力損失計測を実施し、狭間隙矩形管の流れの発達過程が流動特性に及ぼす影響を検証可能な間隙1.0mm×幅40mm垂直矩形管のデータベースを構築した。(6)既存垂直矩形管内びボイド率、界面積濃度、圧力損失等のデータと既存の矩形管内二相流モデルを分析し、本年度研究で取得したデータと比較した。それらの実験データに基き、その一部モデルを改良した。(7)気液二相流の相間相互作用と界面積濃度輸送機構の変化を明らかにするために、商用数値解析ソフトANSYS FLUENTを利用して、狭間隙矩形管内の流動特性を解析した。その解析と本年度の実験データにより、狭間隙矩形管の流れの発達状況が管内伝熱と流動に大きく影響することが分かった。(8)本年度研究の研究成果が国内学術講演会と国際学術ジャーナルに投稿発表している。本研究の研究期間は、平成23年度から平成25年度までの3年となる。当初の研究目的を達成できる計画としては、平成24年度に以下のことが予定された。(1)間隙0.5mm×幅40mm×長さ1mと間隙1.5mm×幅40mm×長さ1mの2体矩形流路試験部の新規製作。(2)上記2体の矩形流路試験部をそれぞれに用いた気液二相流の流動実験の実施とボイド率と界面積濃度などの気泡特性値データの取得。(3)取得したデータが平成23年度のデータとの比較及び分析による狭間隙矩形管内気液二相流の流動特性と界面積濃度輸送機構の総合的・系統的な検討及び狭間隙矩形管の流路間隙が流動特性に及ぼす影響のモデル化。(4)界面積濃度輸送方程式の導出、気泡合一と分裂の基本メカニズムに基づくあらゆる気泡の合一と分裂パターンによる界面積濃度生成と消滅のモデル化及び界面積濃度輸送方程式の評価の実施。ミニチャンネル内気液二相流の界面積濃度輸送モデルを開発するために、当初の計画はおおむね順調に進展している。(1)実験はおおむね計画の通りに進行している。(2)狭隘矩形管内気液二相流の界面積濃度輸送方程式の理論開発及び狭隘矩形管内気液二相流用乱流誘起のランダム衝突による気泡合体のモデルと乱流渦衝突による気泡分裂のモデルの構築もおおむね計画の通りに進行している。本研究の研究期間は、平成23年度から平成25年度まで3年となる。当初の研究目的を達成できる計画としては、平成23年度に以下のことが予定された。(1)ミニチャネル内気液二相流の試験ループを京都大学に新たに設置すること。(2)空気ー水気液二相流実験用試験部(垂直矩形管,間隙1.0mm×幅40mm)及び幅40mm矩形管用気液混合器を新規作成すること。(3)差圧計と気液二相の流量計を含む計測系を構築すること。