hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Microarray法を利用した硬組織形成を制御する遺伝子ネットワークの解析

Microarray(Gem array^<TM>)の解析結果から硬組織形成能が弱い亜株KusaOと形成能が高い亜株KusaAの間で発現が異なる遺伝子として、転写因子の一つMEF2Cを得た。MEF2Cはmyocyte enhancer-bindingfactorとして同定されたbHLH型の転写因子で、他の筋特異的bHLH遺伝子群とともに筋組織の最終分化を促したり神経細胞の生存を図ったりすると報告されているが、硬組織系での役割はまだ報告されていない。MEF2Cの発現はarrayの探索でKusaAで高いと評価されたが、RT-PCRをおこなった結果同様にKusaAで高いという結果を得、確かにこの遺伝子の発現に差があることがわかった。また作用が近似すると考えられるMEF2A, MEF2BではRT-PCRで調査した結果KusaOとKusaAで発現に差がなく、MEF2Cの差異は特異的と考えられる。現在MEF2C全長cDNAを入手し、KusaOに導入してどのような変化が起こるか解析中である。現在注目しているのはnotchシグナルとの関係である。MEF2Cは細胞内因子の幾つかと特異的反応をすることが知られているが、筋芽細胞の研究からMEF2CはNotch1細胞内ドメインと結合して筋分化抑制作用を持つと報告されている。我々はnotch構成的発現型をKusaAに導入すると硬組織形成を抑制することを見出している。Kusa中でnotch1とMEF2Cがどのような関係を持っているか不明だが、筋と骨組織形成の分岐点状態に何らかの作用をしている可能性もある。これについても探索をおこなっている。前年度に引き続きKusa細胞における遺伝子シグナルについて解析を進めている。Kusa細胞におけるNotchシグナルに関係している遺伝子の発現を調べるとまず下流のHES1遺伝子発現が硬組織形成をする時一時的に高まり、Notchシグナルが動的に変化することがわかった。Notch1の発現はこの段階で若干上昇するが間質細胞でNotch1のリガンドであることが多いDll1はいずれの時期でも発現がまったく見られなかった。これらの結果をもとにNotch1構成発現型遺伝子(NICD)をKusa細胞に導入する実験を試みた。その結果得られた細胞株では硬組織形成がin vitro, in vivoともに著明に低下ないし遅延することがわかった。また各種骨形成マーカー遺伝子を調べるとそれらも全て低下し、また破骨細胞誘導因子のRANKL発現も低下していた。実際vivoでの骨組織を解析するとNlCD発現をするKusaでは破骨細胞誘導がなく、わずかにできた骨様組織も骨梁形成がなく、きわめて未成熟だった。
ポリ（置換メチレン）合成におけるリビング重合と立体特異性重合の実現

デンドロンやホスファゼンといった立体的に嵩高い置換基を有するジアゾ酢酸エステルの重合がリビング的に進行し、分子量の揃ったポリマーやブロック連鎖配列が制御されたブロック共重合体の合成が可能となることを明らかにした。(ナフトキノン)Pd/ボラート系という新たに開発した開始剤系を用いると、嵩高くないジアゾ酢酸エチルの重合がある程度制御できることを明らかにした。ポリ(アルコキシカルボニルメチレン)のtacticityをNMRから解析する手法の開発を目的として、ジアゾ酢酸メチルの4量体の合成とそのジアステレオ分割に成功した。ある程度のtaciticityの制御を可能とする開始剤系を見出した。リビング重合について:親水性の置換基としてオキシエチレン鎖がP上に結合したホスファゼン環を、エステル部の置換基とするジアゾ酢酸エステルの合成に成功した。このモノマーの塩化アリルパラジウム/ボラート系を開始剤とする重合はリビング的に進行し、分子量の揃った親水性のポリマーが得られた。同じく、無機元素含有の立体的に嵩高いモノマーとして、POSSをエステル部に有するジアゾ酢酸エステルを合成してその重合を行ったところ、その収率が30%程度以上に上がらないという問題が判明したものの、分子量の揃ったポリマーが得られた。その他に、BODIPYやデンドロンを置換基とするジアゾ酢酸エステルの重合においても、リビング的な重合により分子量の揃ったポリマーを得ることに成功した。これらの重合により得られる分子量の揃ったポリマーについて、官能基集積効果に基づく各種の機能発現についての検討を行っている。立体特異性重合について:ジアゾ酢酸エステルの立体特異性重合実現のためには、まずそのポリマーの主鎖の立体構造(tacticity)を正確に評価する手段が必要である。そこでNMRによりジアゾ酢酸エステルから生成するポリマーのtacticityを分析する手段の開発に取り組むこととした。具体的には、重合度と立体構造の明確なオリゴマーを合成し、そのNMRとポリマーのNMRの比較により、ポリマーのピークとtacticityとの関連を明らかにすることとした。連鎖移動剤となる大過剰のベンジルアルコールの存在下、ジアゾ酢酸メチルのオリゴマー化を行い、得られたオリゴマーをリサイクル分取GPCによって重合度分別した。その結果得られた3量体と4量体の、シリカゲルカラムを用いたHPLC分離によって、それぞれ、mとr、mm, mr, rm, rrという立体構造の違いによるジアステレオマーに分離することに成功した。リビング重合の開発では、リビング重合の可能なモノマーの種類を着実に増やしている。それら各種のモノマーの重合の詳細な検討から、さらに高度な分子量制御の可能な系の開発への展開が期待できる。立体特異性重合では、まずはNMRによりポリマーのtacticityを分析する手段を確立することによって、各種の立体構造を有する開始剤系の開発への展開が期待できる。リビング重合の確立については、前年度にホスファゼンやデンドロンといった立体的に嵩高い置換基をエステル部に有するジアゾ酢酸エステルの重合がリビング的に進行することを明らかにしたが、今回、特にデンドロン含有モノマーに関して、世代の異なるデンドロンを有するモノマーを合成し、その重合挙動を詳細に検討した。その結果、やはりデンドロンの世代の上昇と共に、得られるポリマーの分子量分布が狭くなることが明らかとなった。さらには得られたポリマーのMALDI-TOF-MS分析により、この重合の開始・停止機構を明らかにした。立体特異性重合については、前年度に確立したオリゴマーの重合度分別とそのジアステレオマー分割という手法を用いて、ジアゾ酢酸メチル4量体の各ジアステレオマーを数十ミリグラム得ることに成功した。現在、それらの結晶構造解析による構造の同定を検討中である。さらには、この手法を用いて、エステル部の置換基がメチル基以外のモノマーからのオリゴマーの合成を行い、そのNMRの解析から、エステル部の置換基の違いがジアステレオマーの生成比に与える影響を調査している。また、新たに開発に成功したアミジナート/Pd系という重合開始剤系を用いて得られるポリマーの主鎖の立体構造が、従来の開始剤系により得られるアタクチックなものに比べて、かなり制御されていることが判明した。さらには、ナフトキノン/Pd系という新しい重合開始剤系では、N-ヘテロ環状カルベン(NHC)を添加することによって、重合挙動を制御できることを見出しており、ここで用いるNHCの構造の適切な選択による、リビング重合や立体特異性重合の実現を目指した検討を行っている。目的としているジアソ酢酸エステルのリビング重合、立体特異性重合の確立のための、重要な研究成果を達成した。(最終年度の研究成果)リビング重合の確立については、立体的に嵩高いエステル置換基として重合後に多数の水酸基への変換が可能な新しいデンドロン骨格を用いることに成功した。新たに開発に成功した(ナフトキノン)/Pdという開始剤系が、ジアゾ酢酸エチルやベンジルといった立体的に嵩高くはないモノマーの重合制御にある程度有効であることを明らかにした。ホスファゼンを有するジアゾ酢酸エステルとジアゾ酢酸ヘキシルとのブロック共重合により得られた共重合体が、特徴的なミクロ相分離構造を形成することを明らかにした。立体特異性重合については、上記の(ナフトキノン)/Pd系において、ナフトキノン上の置換基の違いが得られるポリマーのtacticityに影響し、その置換基の選択によっては、かなり高い立体選択性で重合が進行することを見出した。(研究期間全体の成果)

リビング重合の確立については、ホスファゼンやデンドロンといった立体的に嵩高いエステル置換基を有するジアゾ酢酸エスエルの重合がリビング的に進行し、分子量の揃ったポリマーやブロック連鎖配列の制御されたブロック共重合体が得られることを明らかにした。そしてこの制御重合を活かし、官能基を有するジアゾ酢酸エステルから構造の明確なポリマーの合成にも成功した。さらには、嵩高くないエステル置換基を有するモノマーの制御重合をある程度可能にする重合開始剤系を見出した。立体特異性重合については、構造の明確なジアゾ酢酸メチルのオリゴマーの重合度分別と、そのジアステレオマーの分離、精製に成功した。これらのオリゴマーのNMRの解析により、ジアゾ酢酸エステルから得られるポリマーのtacticityをNMRにより同定する手法の確立に繋がる重要な結果を得た。ジアゾ酢酸エステルの立体特異性重合に有効な新しい開始剤系の開発に成功した。デンドロンやホスファゼンといった立体的に嵩高い置換基を有するジアゾ酢酸エステルの重合がリビング的に進行し、分子量の揃ったポリマーやブロック連鎖配列が制御されたブロック共重合体の合成が可能となることを明らかにした。(ナフトキノン)Pd/ボラート系という新たに開発した開始剤系を用いると、嵩高くないジアゾ酢酸エチルの重合がある程度制御できることを明らかにした。ポリ(アルコキシカルボニルメチレン)のtacticityをNMRから解析する手法の開発を目的として、ジアゾ酢酸メチルの4量体の合成とそのジアステレオ分割に成功した。ある程度のtaciticityの制御を可能とする開始剤系を見出した。リビング重合の開発では、リビング重合におり得られるポリマーの特徴を活かした機能発現の可能性を検討し、新しい機能性高分子の開発へと展開していく。立体特異性重合の開発では、新たな錯体開始剤系の探索を行っていく。現在進行中の研究を継続し、当初の計画通りに、ジアゾ酢酸エステルのリビング重合と立体特異性重合の確立を目指す。リビング重合については、各種のエステル置換基を有するジアゾ酢酸エステルの重合挙動を、様々なPd錯体開始剤系を用いて検討する。立体特異性重合については、NMRによるtacticityの解析手法の確立を目指すと共に、各種のPd錯体による重合を行って、錯体の立体構造と得られるポリマーのtacticityとの関係を明らかにする。その結果に基づいて、高度な立体制御を可能とする開始剤系の開発を目指す。高分子合成化学当初本経費からの支出を予定してした赤外分光光度計の購入が、別の研究経費(新学術領域研究公募研究)でできることとなったため。初年度に購入予定として計上していた設備備品(赤外分光光度計)の購入経費を、別の予算から支出できた。その備品購入予定の経費は、初年度および当該年度の研究計画の遂行のために必要となる実験用消耗品の購入に充てたが、結果として次年度使用額として計上された金額分が残った。次年度使用額は、当該年度分と合わせて、主に実験用の消耗品費および研究成果発表用の旅費として使用する予定である。
東北地方の観光産業の競争力向上に資する企業間連携の在り方に関する実証研究

本研究では、塩竃市、蔵王町、松島町でのアンケート調査やヒアリング調査を実施し、観光地の競争力を向上させるための企業間連携について検討を行った。その分析結果を英語論文として公刊し、我が国の観光学研究の国際化を図った。観光関連事業者へのヒアリング調査を基に、連携を通じた新商品開発や事業再構築に関する事例研究を公刊した。また旅館・ホテルの女将の講演を記録した著作の公刊に向けての作業を進めた。2015年度は、東北域内での観光業者の連携の現状と課題を確認するため、特に宮城県内でのヒアリング調査と資料収集を実施した。2015年の89月には、津波の被災地域である多賀城市と気仙沼市のホテルを訪問のうえ、同地の観光産業の現状について聞き取りし、震災から約5年を経て新たに生じてきた観光振興に関する課題の把握を行った。それらとの対比として、内陸部の仙台市太白区秋保温泉のホテルでも聞き取りを行った。同年11月には、調査研究を英語で国際的に発信する目的で、南オーストラリア大学の研究者を仙台に招聘しInternational Meetingを開催した。そこでは、研究代表者と共同研究者が東北の旅館経営と女将のおもてなしに関する調査研究を英語で発表し、英語圏の研究者の視点から有益なアドバイスを頂いた。テーマおよび調査の内容は興味深いとのコメントが得られた一方で、それを欧米のサービス・観光分野の既存研究の中にどのように位置づけ、そこでの貢献をいかに訴求していくかが課題になることが判明した。同時に、観光をめぐる調査と論文執筆において今後共同で研究を進めることも確認した。さらに同年10月11月には、津波の被災地の塩竃市での観光アンケート調査の実施にも協力し、翌2016年3月には塩竃市民に向けて報告会を行った。これらの分析結果を取り纏めた報告書は、2016年度内に公刊される予定である。2016年3月には、共同研究者と本学の研究協力者にて、気仙沼、南三陸、石巻の観光業者および観光支援組織を訪問し、地域観光産業が抱える課題、それら課題を解決するための企業間連携などの取り組みを調査した。被災地の観光地の厳しい状況に直接触れる中で、研究の学術的意義のみならず、地域観光産業が抱える課題を実際に解決していける研究者の社会貢献の重要性を再認識するに至った。今年度は、地域観光業者の企業間連携の可能性や課題について、現地調査を通じて明らかにすることが目的であった。宮城県内での実地調査を進め、ホテル・旅館の経営者や従業員、また各地域の観光振興組織や行政組織などへの聞き取りを実施し、各地における企業間や産業間での連携の実態および課題を明らかにすることができた。以上により、研究計画はおおむね順調に進展していると判断できる。今年度は、宮城県塩釜市と連携して、観光客に関するアンケート調査を実施し、観光資源の認知度や魅力度を分析し、その結果をもとに企業間ないし企業と行政とがどのように連携すべきかを検討した。加えて実際に企業間連携を梃子にして加工食品の新製品の開発に注力する観光関連企業に関するケース研究を行った。塩釜市でのアンケート調査は、昨年も実施しており、その結果を統計学的に分析した英語論文を執筆し、米国の学術雑誌に掲載が受理された(研究成果1)。科研費の助成研究であることを明示し、科研費の意義を海外に発信することができた。また、企業間連携による観光業者のお土産開発のケーススタディーは、日本語で論文を作成の上、国内の学術雑誌に投稿し、掲載が認められている(研究成果2)。(研究成果2)村山貴俊「中小企業の生存・成長戦略ー国際化、連携、革新の活用」『研究年報経済学』(東北大学経済学会)(受付日2016年12月13日採用日2016年12月13日)以上のように、今年度は2本の論文を公刊することができた。とりわけ研究成果1は、我が国の観光学研究の国際化という本研究の課題の1つを実現できたと考えられる。アンケート調査に関して、アンケートの作成と実施にやや遅れが認められる。今年度の早い時期にアンケート調査を実施し、その遅れを取り戻す。合わせて、宮城県内の旅館・ホテルの経営や連携を扱った著作の公刊についても、予定より3ヶ月程度遅れている。また、観光業者の連携に関する聞き取り調査に基づき村山貴俊(2018)「ビジネスケース(株)武田の笹かまぼこー連携を活用した新商品開発と事業再構築」『東北学院大学経営学論集』10号、53-67頁および村山貴俊(2018)『ビジネス・ケースデリシャスファーム(株)ー農業6次産業化の先駆者』『東北学院大学経営学論集』11号、1-11頁も公刊した。これ以外に、塩竃市(2017年10月)、蔵王町(2017年10月)、松島(2017年11月)において観光客や観光業者向けのアンケート調査を引き続き実施し、今後、それらデータに基づき英語で論文を執筆し、海外ジャーナルへの掲載を狙う。これと合わせて、研究活動の国際化を図るために、南オーストラリア大学の観光学の研究者Rob Hallak氏を招聘のうえ研究会を開催し(2017年10月)、我々が進める研究に対して国際的な視点から助言を受けることができた。

本研究では、塩竃市、蔵王町、松島町でのアンケート調査やヒアリング調査を実施し、観光地の競争力を向上させるための企業間連携について検討を行った。その分析結果を英語論文として公刊し、我が国の観光学研究の国際化を図った。観光関連事業者へのヒアリング調査を基に、連携を通じた新商品開発や事業再構築に関する事例研究を公刊した。また旅館・ホテルの女将の講演を記録した著作の公刊に向けての作業を進めた。現在、執筆を鋭意進めている最中であるが、塩竃市で実施された観光業の企業間連携に関するアンケート調査のデータに基づく報告書を2016年度内に公刊する。あわせて、追加のアンケート調査なども同地で実施予定である。東北地方の企業間連携や観光客へのおもてなしの実践を学術的に分析したうえで、英語論文として国際的に発信する計画である。あわせて宮城県を中心として東北の観光振興の現場への訪問調査を継続し、それを踏まえた実証研究および成果発表を行う計画である。2018年度の前期に宮城県沿岸部の複数の観光地で観光客向けのアンケート調査を実施し、本年度中に英語論文を執筆し、観光学分野のトップジャーナールTourism Managementに投稿する。宮城県内の旅館・ホテルの経営と連携を扱った著作は2018年9月の出版を予定している。観光学今年度中に旅館経営者や地域の観光振興組織の関係者を招聘したシンポジウムないし研究会の開催を予定していたが、関係者の都合の調整が難航し年度内に実施できなかった。加えて旅費については、受入先との調整という事情から宮城県内での調査が中心になったことで支出額が計画よりも少なくなった。宮城県内の各観光地におけるアンケート調査の実施が予定よりも遅れているため。合わせて、著作の原稿作成に向けた現地調査が遅れているため。次年度は、関係者の予定をうまく調整することで、市民や学生に向けのシンポジウムないしは研究間での研究会を開催し、人件費を使用する計画である。また東北各県での企業間連携による観光振興の成功例を広く収集するため、旅費を使用する計画であるアンケート調査については、宮城県の沿岸地域の2箇所で実施する予定になっており、できるだけ早い時期に実施する。合わせて著作の原稿の完成に向けて、できるだけ早い時期に現地調査を実施する。
トロンビンによる活性酸素産生亢進を介した血管障害に関する研究

ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の培養系にトロンビンを添加し,DCFH-DAを用いた蛍光法により細胞内H_2O_2を測定することにより活性酸素の産生を解析した.HUVECでの活性酸素産生はトロンビン(1U/ml)添加24時間後に約2倍に増加した.トロンビンによる活性酸素の増加はミトコンドリア電子伝達系のuncouplerであるcarbonyl cyanidem-chlorophenylhydrazone(CCCP)の添加により最も強く抑制され,NADPH oxidase阻害薬であるquinacrineの添加によっても有意な抑制がみられた.一方,xanthine oxidase阻害薬であるoxypurinol, prostagrandine生成系の阻害薬であるindomethacinでは抑制されなかった.また,トロンビンによる活性酸素の増加はミトコンドリア電子伝達系の複合体IIの阻害薬であるTTFAの添加によっても有意に抑制されたが,複合体Iの阻害薬であるDPI,複合体IIIの阻害薬であるmyxothiazolの添加では抑制されなかった.Confocal lasermicroscopyによる検討では,トロンビン1U/mlの添加により,細胞内H_2O_2の指標であるDCFH-DAのシグナルが増強し,このシグナルはミトコンドリアの指標であるMitotracker Redのシグナルの局在と一致していた.アスピリン1mMの前処置はトロンビンによるHUVECでの活性酸素産生亢進をほぼ完全に抑制した.以上の結果により,トロンビンは血管内皮細胞においてミトコンドリア電子伝達系での活性酸素の産生を亢進させ,血管内皮細胞の傷害や機能低下をもたらす可能性があることが示唆された.ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の培養系にトロンビンを添加し,DCFH-DAを用いた蛍光法により細胞内H_2O_2を測定することにより活性酸素の産生を解析した.HUVECでの活性酸素産生はトロンビン(1U/ml)添加24時間後に約2倍に増加した.トロンビンによる活性酸素の増加はミトコンドリア電子伝達系のuncouplerであるcarbonyl cyanidem-chlorophenylhydrazone(CCCP)の添加により最も強く抑制され,NADPH oxidase阻害薬であるquinacrineの添加によっても有意な抑制がみられた.一方,xanthine oxidase阻害薬であるoxypurinol, prostagrandine生成系の阻害薬であるindomethacinでは抑制されなかった.また,トロンビンによる活性酸素の増加はミトコンドリア電子伝達系の複合体IIの阻害薬であるTTFAの添加によっても有意に抑制されたが,複合体Iの阻害薬であるDPI,複合体IIIの阻害薬であるmyxothiazolの添加では抑制されなかった.Confocal lasermicroscopyによる検討では,トロンビン1U/mlの添加により,細胞内H_2O_2の指標であるDCFH-DAのシグナルが増強し,このシグナルはミトコンドリアの指標であるMitotracker Redのシグナルの局在と一致していた.アスピリン1mMの前処置はトロンビンによるHUVECでの活性酸素産生亢進をほぼ完全に抑制した.以上の結果により,トロンビンは血管内皮細胞においてミトコンドリア電子伝達系での活性酸素の産生を亢進させ,血管内皮細胞の傷害や機能低下をもたらす可能性があることが示唆された.ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の培養系にトロンビン1U/mlを添加し,DCFHを用いた蛍光法により細胞内H2O2を測定することにより活性酸素の産生を解析した.HUVECでの活性酸素産生はトロンビン(1U/ml)添加4時間後より有意に増加し,24時間後には添加前の約2倍に達した.また,活性酸素の産生はトロンビンの添加濃度(0.1U/ml,1.0U/ml,10U/ml)に依存して増加した.各種の活性酸素産生系の阻害薬による検討では,トロンビンによる活性酸素の増加はミトコンドリア電子伝達系のuncouplerであるcarbonyl cyanidem-chlorophenylhydrazone(CCCP)の添加により最も強く抑制され,NADPH oxidase阻害薬であるquinacrineの添加によっても有意な抑制がみられた.一方,xanthine oxidase阻害薬であるoxypurinol,prostagrandine生成系の阻害薬であるindomethacinでは抑制されなかった.また,トロンビンによる活性酸素の増加はミトコンドリア電子伝達系の複合体IIの阻害薬であるTTFAの添加によっても有意に抑制されたが,複合体Iの阻害薬であるDPI,複合体IIIの阻害薬であるmyxothiazolの添加では抑制されなかった.以上の結果により,トロンビンは血管内皮細胞においてミトコンドリア電子伝達系,特に複合体IIでの活性酸素の産生を著しく増加させることが明らかとなった.このトロンビンによる活性酸素の産生亢進は血管内皮細胞から産生・放出される一酸化窒素の消去、あるいは細胞内シグナル伝達への影響などを介して,血管内皮細胞の傷害や機能低下をもたらす可能性がある.トロンビンによるヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)での活性酸素の産生部位を明らかにするために,活性酸素産生系の阻害薬を用いた検討を行ってきたが,本年度はさらに蛍光プローブとしてDCFH-DAおよびMitotracker Redを用いたConfocal laser microscopyによる検討を行った.この結果,HUVECではトロンビン1U/mlの添加により,細胞内H2O2の指標であるDCFH-DAのシグナルが増強し,さらにこのシグナルはミトコンドリアの指標であるMitotracker Redのシグナルの局在と一致していた.

これらの結果はトロンビンによる血管内皮細胞での活性酸素の産生部位は主としてミトコンドリア電子伝達系であることを示唆している.さらにこのようなトロンビンによるHUVECでの活性酸素の産生亢進はアスピリン1mMの前処置によりほとんど消失した.トロンビンによる活性酸素産生はindomethacinの前処置では全く抑制されなかったことから,アスピリンはCOX活性の抑制を介さない機序により,トロンビンによる活性酸素産生を抑制すると考えられた.また,抗ニトロチロシン抗体を用いたイムノブロット法による解析により,HUVECへのトロンビン添加はperoxynitrite生成の指標であるニトロチロシンの形成を有意に増加させることが明らかとなり,トロンビンによる活性酸素産生の増加が一酸化窒素(NO)の消去を促進していることが示唆された.以上の結果により,凝固カスケードの最終産物であるトロンビンは血管内皮細胞においてミトコンドリア電子伝達系での活性酸素産生およびそれに伴うNO消去を亢進する結果,血管内皮機能低下をもたらすと考えられた.
部位特異的変異法によるNO合成酵素の電子移動機構と酸素分子活性化機構の解明

生体内において極めて重要な働きをする伝達物質、一酸化窒素NO、をアルギニンから合成する神経型NO合成酵素(以下NOSと略す)の構造-機能相関、特に電子伝達及び酸素分子活性化の機構について研究した。(1)NOSはP450型ヘムを含む酸化反応ドメインと還元酵素ドメインとから構成されている。電子は還元酵素ドメインのFNMから酸化反応ドメインのヘムの配位子システインの側(近位側)からヘムへ導入されると推定される。酸化反応ドメインの近位に存在すると推定される良く保存されたLysやArgを他のアミノ酸へ変異させてNO合成活性や電子移動速度などの活性パラメータを調べた。その結果、Lys423の変異体はNO合成活性がなく、NADPHからヘムへの電子移動も野生型に比べて極めて低かった。この結果からLys423はドメイン間電子移動に重要な働きをしている可能性が示唆された。(2)神経系NOSでは、NO合成活性、及び、還元酵素ドメインから酸化反応ドメインへの電子移動にはカルシウム/カルモデュリンが必須である。又、神経型NOSには誘導型NOSにはない余分な42アミノ酸より成るペプチドがFMNサブドメイン内に存在する。この神経型NOSに存在する余分なペプチドを消失させた変異体を作成し、そのNO合成活性、及び、電子移動速度などの活性パラメータを調べた。その結果、消失変異体では、カルシウム/カルモデュリンを添加しなくても、NO合成活性、及び、NADPHからヘムへの電子移動が観測された。これらの結果より、この余分はペプチドはドメイン間の電子移動を常に阻害しており、カルシウム/カルモデュリンの結合によりこのペプチド周辺の大きな構造変化が誘起されて、ドメイン間の電子移動が可能になると推定された。
アポトーシスによる膵β細胞死とBcl-2ファミリーによるその制御

本研究は、(1)アポトーシスによる膵β細胞死の解明、および、(2)最近新しく発見されたアポトーシス抑制蛋白Bcl-2による膵β細胞死の制御、の2点を目的として行った。まず、膵内分泌細胞株(βTC1、αTC1、NIT-1)において、サイトカイン(IFNγ、IL-1β、TNFα)により、アポトーシスに特徴的なDNAの断片化が経済的に増加した。この成績は、膵内分泌細胞において、アポトーシスを介した細胞死が誘導され得ることを示す。断片化DNAの量は、βTC1>NIT-1>αTC1の順であった。これらの細胞株において、アポトーシス抑制蛋白であるBcl-2の発現をみると、βTC1<<NIT-1≒αTC1であった。次に、上記膵内分泌細胞株のうち、Bcl-2蛋白の発現が最も少量で、しかもアポトーシスが最も誘導されやすかったβTC1細胞にbcl-2遺伝子をトランスフェクトし、過剰発現させた。その結果、Bcl-2蛋白の過剰発現したβTC1細胞では、対照のβTC1細胞に比較して、断片化DNAの量が約半分に減少した。以上の成績より、膵β細胞がサイトカインによってアポトーシスの機序を介して死に得ること、また、そのβ細胞死をBcl-2によって抑制し得ることが明らかになった。
新しいハイブリッドバックプロジェクション法の開発と巨大地震の高周波励起現象の解明

近年のグローバルな地震観測網の整備とHybrid Back-projection(HBP)法の開発によって、断層すべりと比較しうる1 Hz周辺の高周波励起源の時空間分布を求めることが可能になってきた。しかし、既存のHBP法では断層形状とすべり角を仮定して解析するため、仮定したものと真値とがずれている場合に、高周波励起源がうまく定まらないという弱点があった。本研究では、この弱点を逆手に取り、断層形状とすべり角を推定するパラメーターにすることによって、それらの変化と高周波励起源の時空間分布を同時に求める手法を開発するべく研究を行なっている。新手法を開発し実地震に適用した結果、予め想定したいた問題点による影響が当初予定より顕著であることが明らかになり、計算コストに見合わない解析結果になることが明らかになった。そこで、前年度ではこの問題点を軽減する手法を考案し、地質学的・測地学的データにより複雑な断層形状を持ち、すべりベクトルが変化すると考えられている2008年四川地震に適用した結果を論文で発表した。今年度は、HBPの定式化を詳細に検討を行い、従来行われてきたBack-projection (BP)法で得られる結果は、地震波の放出量に関係しており、断層すべりとは直接的に結び付けられないことを明らかにした。これまで沈み込み帯で発生した地震の特性として、浅部ではスムーズに深部では不規則に破壊が伝播していると、BP法の解析結果を基に議論されてきたが、これが不適切であることを明らかにした。その上で、BP, HBP法の結果を断層滑りと結びつける定式化を提案した。新しいHBP法の解析手法の提案という本研究課題の主目的は遂行されたから。新しいHBP法の解析手法の提案という本研究課題の主目的は遂行されたが、解析結果をより詳細に議論するには巨大地震のモーメントテンソル解の時空間分布との比較があった方がより良い。モーメントテンソルの時空間分布を求める手法については、手法の提案と適切な解析結果が得られるか検討した内容の論文を国際誌に投稿しており、現在はレビュー中である。両者を比較した上で本研究の総括を行う。本研究では、この弱点を逆手に取り、断層形状とすべり角を推定するパラメーターにすることによって、それらの変化と高周波励起源の時空間分布を同時に求める手法を開発するべく研究を行なってきた。より多くの規模の大きな地震を解析する為に、遠地実体波を用いて解析を行った。解析プログラムは、申請者が以前から開発してきたコードを改良し作成した。理論データを用いて、解析プログラムの妥当性を検討したところ、パルス的なすべり時間関数を持つ点震源を複数与えた場合におて、妥当な結果が得られることを確認した。次に、開発した解析手法を実際のデータに適用した。ターゲットとした地震は、複雑な断層形状を有すると考えられている2012年スマトラ沖地震である。解析の結果、断層の接合部や断層の走向が大きく変化したところに高周波の励起源が求まることが明らかになった。また、解析に使用する遠地実体波がどの程度の分解能を有するかについて2016年熊本地震の地震波形を用いて検討を行い、論文を発表した。新たな解析手法を実現するプログラムを作成して、2012年スマトラ沖地震や2008年四川地震等に適用して、手法の問題点について検討した。問題点として、帯域の狭いフィルターを適用するために、逆にすべる断層すべりに対しても、得られる値が大きくなる、また、現実的な計算量で済ますには、自由度を下げる必要があることが挙げられる。一方で、自由度がやや限られたモデルでの結果ではあるが、断層面の形状が変化するところやすべり角度が急変するところで、高周波の励起源が得られることが分かった。これまでの研究により、断層面を定めないで解析をする場合、各空間ノットで制限をした場合で多数震源メカニズムに対するグリーン関数が必要となりなるため、解析に膨大な計算コストがかかり、解析が困難になるという問題点が明らかになった。特に、仮定する震源メカニズムのわずかな変化によっても解析結果が変化する場合があることも分かった。この問題については、ある程度想定していたものの、事前の想定より深刻なものであった。この問題は、波形インバージョンより、簡便かつ安定に解析結果を得ることができるというBack-projection法の利点が失われるということを意味する。

このような問題を解決するために、断層面を仮定して、その断層面上ですべりが発生したとの拘束の元で震源メカニズムを仮定して解析をすることを試みた。このアプローチを地質学的・測地学的データにより複雑な断層形状を持ち、すべりベクトルが変化すると考えられている2008年四川地震に適用した。その結果、高周波成分を用いた解析では、ゴーストが得られるものの、大局的には断層形状が大きく変化する領域で高周波が出ていることが確認できた。また比較的周期の波が長い波を用いた場合は、インバージョン等で求められたすべり方向が求まった。昨年度明らかになった、断層面を仮定したい場合にインバージョンとは異なり大量のグリーン関数が必要になるため地震解析が困難になった問題を解決する方法について模索した。今回は、すべりが特定の断層面で発生したという仮定を導入することにより、震源メカニズム解の自由度を下げた解析を行うことで上記の問題の解決を試みた。解析結果を検討したところ、従来の手法より自由度を上げることにより、高周波成分を用いた解析ではゴーストが見られるという問題点があったものの、概ね断層面の形状の変化やすべりベクトルの方向が変化すると想定されているところで高周波が励起されていることを確認することができた。この解析結果は研究課題の目標をほぼ実現しており、その点においては順調に研究が進行していると言える。近年のグローバルな地震観測網の整備とHybrid Back-projection(HBP)法の開発によって、断層すべりと比較しうる1 Hz周辺の高周波励起源の時空間分布を求めることが可能になってきた。しかし、既存のHBP法では断層形状とすべり角を仮定して解析するため、仮定したものと真値とがずれている場合に、高周波励起源がうまく定まらないという弱点があった。本研究では、この弱点を逆手に取り、断層形状とすべり角を推定するパラメーターにすることによって、それらの変化と高周波励起源の時空間分布を同時に求める手法を開発するべく研究を行なっている。新手法を開発し実地震に適用した結果、予め想定したいた問題点による影響が当初予定より顕著であることが明らかになり、計算コストに見合わない解析結果になることが明らかになった。そこで、前年度ではこの問題点を軽減する手法を考案し、地質学的・測地学的データにより複雑な断層形状を持ち、すべりベクトルが変化すると考えられている2008年四川地震に適用した結果を論文で発表した。今年度は、HBPの定式化を詳細に検討を行い、従来行われてきたBack-projection (BP)法で得られる結果は、地震波の放出量に関係しており、断層すべりとは直接的に結び付けられないことを明らかにした。これまで沈み込み帯で発生した地震の特性として、浅部ではスムーズに深部では不規則に破壊が伝播していると、BP法の解析結果を基に議論されてきたが、これが不適切であることを明らかにした。その上で、BP, HBP法の結果を断層滑りと結びつける定式化を提案した。新しいHBP法の解析手法の提案という本研究課題の主目的は遂行されたから。初年度である今年度は、問題点を明らかにするために、使用できる計算機の限界近くまで使用するモデル設定で解析を行なった。
日本型産業政策形成過程におけるシャウプ勧告の役割に関する総合的研究

本研究プロジェクトの成果は、以下の3つに集約できる。第1は、膨大なシャウプ・コレクションの全体についての資料整理がほぼ完了したことである。図書約2700冊、雑誌100タイトル、資料類ダンボール箱約250箱に及ぶシャウプ・コレクションについて、内容、資料形態を検討し,図書、雑誌類については本学附属図書館への配架が完了した。レター、メモランダムなどの資料類については、全体の整理を行ないつつ、本研究の目的である戦後改革期の資料を集中的に検討、整理し、その作業をほぼ終了させた。第2は、戦後改革期のレター、メモランダム類について、内容を検討しつつ集中的に資料整理をしたことである。各資料ごとに発信者、受信者、日付をつけ、資料内容ごとに分類した。本研究の目的のひとつは、シャウプ・コレクションについての資料データ・ベース化の見通しを得ることであるが、以上の作業を通して、ほぼ所期の目的を達成することが出来た。今後、こうした資料類を光ファイリング・システムによってデータ・ベース化する上での基礎作業を終えることができたのである。第3は、こうしたシャウプ・コレクションの未公開資料の分析によって、戦後改革期に形成された日本型行財政システムの原型の特質が、国際比較の視点から明らかになりつつあるという点である。レター、メモランダムの検討により、モスの影響が大きかったこと、財政改革だけでなく神戸勧告などの行政改革(事務再配分)についてもシャウプが重要な関心をもっていたことが明らかとなっており、こうした公的部門での構想が、産業改革に従属していく過程が具体的に明らかになりつつある。この点での本格的な国際比較研究の新たな切り口をある程度採ることができたと考えられる。今年度の主要な研究実績は、以下の4点に整理することができる。1.(1)シャウプ勧告政策分析班、(2)シャウプ理論分析班、(3)日本型産業政策分析班、(4)戦後社会の国際比較班それぞれにおいて、基本的な資料(Occupation of Japan Unit 2,各府県農地改革史、地方財政制度資料、商工政策史など)を収集するとともに、先行研究のサーベイ、分析視覚の検討などを行った。2.合同ワーキングでは、準備段階から引続き研究会を系統的に開催した。主なものを掲げれば、田代洋一「戦後農地所有権と農地政策の課題」、林健久「シャウプ勧告と地方財政改革-大蔵省資料からのアプローチ-」、浅井良夫「ドッジラインとマーシャルプラン-比較史的検討-」などとなる。そこでは、本研究課題にアプローチする上で分析視覚や文献資料的に踏まえるべき研究成果を検討した。3.シャウプ・コレクションの整理については、謝金を利用しつつ、系統的に整理作業を進めた。特に、シャウプ勧告の政策形成過程を分析することができる1950年前後の資料類については、おおかた資料の所在を確認しえた。それらの資料については、詳細なリストを作成しつつある。4.(5)資料データベース準備班においては、シャウプ関連資料のデータベース化を具体化するために必要な点について、ハード、ソフト両面から検討を行った。準備段階における一橋大学の「日本経済長期統計データベース」についてのレクチャーなどを踏まえて、合同ワーキングでの研究会を開催した(長谷部勇一「経済統計データベースについて」)。1.(1)シャウプ勧告・政策分析班、(2)シャウプ理論分析班、(3)日本型産業政策分析班、(4)戦後社会の国際比較班それぞれにおいて、基本的な資料(「時事通信占領期世論調査」、「経済安定本部戦後経済政策資料」など)を収集するとともに、先行研究のサーベイ、分析視角の検討などを行った。2.シャウプ・コレクションの整理については、謝金を利用しつつ、系統的に整理作業を進めた。

特に、シャウプ勧告の政策形成過程を分析することができる1950年前後の資料類については、内容の分析を進めつつ詳細なリストを作成した。3.(5)資料データベース準備班においては、シャウプ関連資料のデータベース化を具体化するために必要な点について、ハード、ソフト両面からの検討を引き続き行った。4.上記を踏まえ、以下の諸点の研究を進めた。(1)(1)シャウプ勧告・政策分析班、(2)シャウプ理論分析班においては、シャウプ財政学の再検討を踏まえたシャウプ勧告の再評価の研究を行った。(2)(3)の日本型産業政策分析班においては戦後改革期における日本型産業政策の特質を検討した。(3)(4)戦後社会の国際比較班においては、日本との比較の対象としてアメリカ、フランスの戦後改革期の分析を進めた。平成7年度の主要な研究実績は以下の通りである。1.(1)シャウプ勧告政策分析班(2)シャウプ理論分析班(3)日本型産業政策分析班(4)戦後社会の国際比較班それぞれにおいて、基本的資料の補充に務めた。(例えば、経済安定本部戦後経済政策資料、貿易・為替・外資、産業、農林・水産・食糧、建設、労働)2.シャウプコレクションの整理を戦後改革期について引き続き実施した。その際、レター、メモランダム等の重要資料については、1点1点発信者、受信者、日付、内容を付し、テーマごとに整理した。シャウプ勧告前後の資料的価値が高いと思われる資料類の整理は、ほぼ完了することは出来た。並行して実施した文献、雑誌類の整理は完了し、附属図書館に配架された。以上の作業は、資料データベースの基礎となる作業であり、データベース化のコア部分が完了したことを意味する。3.これまでの未公表資料の利用による戦後改革の新しい位置づけについて国際比較の視点から検討を進めた。
酸化ストレス産生に伴う腎障害に関与する白血球NAD(P)Hオキシダーゼの役割

慢性腎臓病患者より血液を採取し酸化ストレスの定量と白血球NAD(P)Hオキシダーゼの遺伝子発現を検討した。血液中の酸化ストレスは腎障害の進行に従い増加し、特に末期腎不全である血液透析群で有意な上昇を認めた。白血球からmRNAを抽出し、NAD(P)Hオキシダーゼのp22phox遺伝子発現を調査すると、同様に血液透析腎不全群で酸化ストレスは有意に上昇し、この上昇は透析膜の性能や透析期間とは関連がなかったが、心筋自己抗体の陽性者頻度が上昇した。腎障害を有する臨床症例のサンプルを回収し、酸化ストレス量の定量と白血球NAD(P)Hオキシダーゼの遺伝子発現を検討するために下記の事項を行った。(1)患者のエントリー充分なインフォームド・コンセントのもと、慢性腎炎(IgA腎症)症例8例、慢性腎不全症例で血液透析中の74例、健康ボランティア10例、生活習慣病症例5例のエントリーを行い、承諾書を得た。エントリーが不十分な群では、引き続き研究参加を次年度に持ち越していく予定である。(2)採血と検体の分離各々の症例より末梢血採血にて血清10mlとPAXgene Blood RNAシステム(Qiagen社製)を用いて白血球のmRNAを分離し、-80°Cにストックした。(3)酸化ストレスマーカーの測定酸化ストレスマーカーとしてTBARSを測定したところ、血液透析腎不全群で有意な酸化ストレス量の亢進を認めた。(4)酸化ストレスマーカーの測定(5)臨床データとの多変量解析解析は予定症例のエントリーが終了しなかったため中間結果であるが、血液透析では透析期間が長期に及ぶ症例ほど酸化ストレス量、p22phoxの遺伝子発現量が増加していた。1、患者のエントリー充分なインフォームド・コンセントのもと、慢性腎炎症例16例、慢性腎不全症例で血液透析中の118例、健康ボランティア25例、生活習慣病症例30例のエントリーを行い、承諾書を得た。エントリーが不十分な群では、引き続き研究参加を次年度にも持ち越していく予定である。2、採血と検体の分離各々の症例より末梢血採血にて血清10mlとPAXgene Blood RNAシステム(Qiagen社製)を用いて白血球のmRNAを分離し、-80°Cにストックした。3、酸化ストレスマーカーの測定酸化ストレスマーカーとしてTBARSを測定したところ、特に血液透析腎不全群で有意な酸化ストレス量の亢進を認めた。4、酸化ストレスマーカーの測定5、臨床データとの多変量解析解析は予定症例のエントリーが終了しなかったため中間結果であるが、血液透析では透析期間が長期に及ぶ症例ほど酸化ストレス量、p22phoxの遺伝子発現量が増加しているようである。腎障害を有する臨床症例のサンプルを回収し、酸化ストレス量の測定と白血球NAD(P)Hオキシダーゼの遺伝子発現を検討するために下記の事項を行った。1.患者のエントリー充分なインフォームド・コンセントのもと、承諾書を得てエントリーを行った。2.採血と検体の分離末梢血採血にて血清10mlとPAXgene Blood RNA System(Qiagen社製)を用いて白血球のmRNAを分離し、-80°Cにストックした。3.酸化ストレスマーカの測定酸化ストレスマーカーとしてT-BARSを測定した。糸球体濾過量:の低下とともに、酸化ストレスが増加する傾向があったが、有意な上昇はCKD5Dの透析療法を行っている場合のみであった。5.臨床データとの多変量解析解析は中間結果であるが、血液透析では透析期間が長期に及ぶ症例ほどストレス量、p22phoxの遺伝子発現量が増加しているようである。慢性腎臓病患者に充分なインフォームド・コンセントのもと、承諾書を得て本研究に参加してもらい、定期的な血液サンプルの提供を受け、血漿中の酸化ストレスの定量(チオバルビツール酸反応物;TBARS)と白血球からQiagen社製のPAXgene Blood RNA Systemを用いてmRNAを抽出し、RT-PCR法によってNAD(P)Hオキシダーゼの膜型コンポネントであるp22phox遺伝子の発現を検討した。血液中の酸化ストレス量は腎機能正常では低く、糸球体濾過量の低下、腎機能障害の進行に従い増加し、特に末期腎不全である血液透析群では著しい上昇を認めた。この上昇は透析膜の性能や透析期間とは関連がなかったが、一回の透析終了後に更に酸化ストレスが惹起されていた。腎不全の進行とともに白血球のNAD(P)Hオキシダーゼのp22phox遺伝子発現も同様に亢進する傾向があり、特に短期間でも透析膜という異物に接触することでp22phox遺伝子発現が亢進していた。一方、透析患者の体外循環でもLDLコレステロール吸着療法を行うと、酸化ストレスは低下し、白血球のp22phox遺伝子発現も抑制された。

また、安定した透析患者でも正常ボランティアに比して、抗心筋自己抗体の陽性者頻度が上昇しており、有意に心機能の低下や動脈硬化が促進されていた。このことが、慢性腎臓病が進行することによって心血管イベントの発症が増加することにつながっている可能性が示唆された。本研究の結論として、慢性腎臓病は尿毒症や透析という刺激で血管内の酸化ストレスを白血球の酸化ストレスを誘導するp22phoxの遺伝子発現を増強することによって心血管障害を引き起こしている可能性があり、LDLコレステロール吸着療法などの抗酸化療法は血管病変を改善させる可能性が示唆された。
大粒径粒子のスラリー移送による管内摩耗量評価手法構築に関する研究

日本の排他的経済水域には海底鉱物資源が賦存していることが知られている。本研究では、海底鉱物資源を開発する場合の課題の1つであると考えられる、鉱物を海水と混合したスラリー状で移送した場合の配管摩耗に着目し、当該摩耗量の評価手法について検討した。実験を通じて、大粒径粒子の衝突による摩耗を表現する摩耗モデルを構築し、数値計算結果と組み合わせることで、摩耗量を推定した。そして推定結果と大粒径粒子を用いたスラリー移送による配管摩耗試験結果を比較し、本手法が有効である可能性が示唆される結果を得た。日本の排他的経済水域に賦存している海底鉱物資源を生産するための技術的課題の1つに揚鉱管の摩耗量評価に関する技術が挙げられる。海底鉱物資源を海上へ水とともに移送する際、粒径数十mm程度の大きな鉱石を移送することになり、鉱石が揚鉱管へ衝突することで揚鉱管が摩耗すると考えられる。揚鉱管の摩耗量推定は設計やシステムの運用条件(濃度や流速等)を決定する際の指標となるが、数十mm程度の大粒径粒子を水とともに移送した場合の配管摩耗に関する知見はほとんどない。これまでは砂のような粒径が1mm以下の小さい粒子の衝突を対象とした摩耗量推定に関する研究がほとんどであり、これらの知見を海底鉱物資源の海上への移送による揚鉱管の摩耗に適用するのは難しいと考えられる。そこで、本研究では大粒径粒子の衝突による摩耗特性の把握と、その摩耗特性を基にした管内摩耗量の評価手法の構築を目的としている。粒子の衝突による摩耗は、粒子が表面を削り取ることによる摩耗と押しこむことによる摩耗の和として表されるが、衝突角度に応じて寄与率が異なると考えられ、本研究では角度と寄与率の関係や粒径及び衝突速度と摩耗量の関係を明らかにする。またこの摩耗特性と管内の大粒径粒子のスラリー移送を模擬した数値計算結果を組み合わせることで摩耗量を評価し、その摩耗量推定結果が妥当であるかを検証するために、計算条件と同程度の条件で配管摩耗試験を実施して推定結果を評価する。平成26年度は落下衝撃試験を粒径や衝突角度、落下高さを変更して試験を実施し、大粒径粒子と鋼材の摩耗量の関係を把握した。試験結果から衝突角度と寄与率の関係や粒径や衝突速度が摩耗量に影響を及ぼすことが確認できた。日本の排他的経済水域には海底熱水鉱床やコバルトリッチクラストのような鉱物資源が賦存することが知られており、本研究では海底熱水鉱床の開発に着目した。海底熱水鉱床を生産するためのシステムを検討する上での重要な技術の1つに揚鉱管の摩耗量評価に関する技術が挙げられる。熱水鉱床から鉱物を海上まで移送する場合は数十mm程度の大粒径粒子を移送することが想定されている。本研究では、揚鉱管の摩耗量の推定方法の構築に取り組んでおり、今年度はスラリー流を表現する数値計算を実施した。計算条件として流速は35m/s程度、濃度は510%の間で変化させて数パターンの計算を実施した。配管姿勢は鉛直管を想定して計算を実施した。また、計算における粒子径は前年度に実施した落下衝撃試験で用いた鉱石サイズを基準に決定した。落下衝撃試験では、非球形の粒子を模擬鉱石として用いたが、計算上では球形粒子で計算を行った。DEMによる計算では計算負荷がかなり大きく、計算時間が長時間となってしまうため、実用的な利用が難しかったので、粒子を質点と仮定して計算を実施した。計算結果から、粒子が管壁へ衝突する際の衝突速度、衝突角度、衝突頻度といった衝突情報を取得し、前年度に実施した落下衝撃試験から定めた摩耗モデルと組合せて摩耗量の算出を行った。今年度の研究を通して、落下衝撃試験により構築した摩耗モデルとスラリー流を表現した数値計算結果を組合せた摩耗量推定の一連の手順を確立した。概ね申請書に記載した研究計画どおりに進めることができているため。日本の排他的経済水域には海底熱水鉱床等の鉱物資源が賦存していることが知られており、日本は鉱物資源の供給国となれる可能性がある。しかしながら、海底熱水鉱床の開発は他国でも事業化された前例がないため、事業化には技術的な課題が多く残されている。海底熱水鉱床の開発において、鉱物資源を移送する際、海水と鉱石(最大で50mm程度の大粒径)が混合されたスラリー状で移送することが想定されており、内部流に関する評価技術は不可欠である。そのような背景をふまえて、本研究ではスラリー移送による揚鉱管の摩耗に着目し、スラリー移送による揚鉱管の摩耗量を推定する手法の構築を試みた。揚鉱管の摩耗量は海底熱水鉱床を開発するためのシステムの設計や運用条件の決定において、重要な要素である。平成28年度は模擬鉱石を用いたスラリー循環式の配管摩耗試験を実施し、鉛直な配管の摩耗量を重量減少量と板厚減少量の面から評価した。また、当該試験で計測した流量のデータを整理し、流速と配管摩耗量の関係を確認するとともに、高速度カメラを用いて模擬鉱石の移送状態を撮影し、模擬鉱石の管壁への衝突情報を取得した。過年度には、落下衝撃試験を実施し、大粒径粒子が衝突する場合の摩耗量を評価するためのモデルを構築した。当該モデル式から得られる粒子の衝突速度と摩耗量の関係を前述の流速と摩耗量の関係と比較した。そして、構築した摩耗モデルと粒子の管壁への衝突情報を組み合わせることによって、配管摩耗量を推定し、前述のスラリー循環式の摩耗試験の結果と比較した。

粒子の管壁への衝突情報については、スラリー流を表現したCFD計算や、循環式摩耗試験時に高速度カメラを用いて撮影した画像から得られる衝突情報などを参考に定めた。日本の排他的経済水域には海底鉱物資源が賦存していることが知られている。本研究では、海底鉱物資源を開発する場合の課題の1つであると考えられる、鉱物を海水と混合したスラリー状で移送した場合の配管摩耗に着目し、当該摩耗量の評価手法について検討した。実験を通じて、大粒径粒子の衝突による摩耗を表現する摩耗モデルを構築し、数値計算結果と組み合わせることで、摩耗量を推定した。そして推定結果と大粒径粒子を用いたスラリー移送による配管摩耗試験結果を比較し、本手法が有効である可能性が示唆される結果を得た。概ね申請書に記載した研究計画どおりに進めることができているため。推進方策は申請書に記載した方法を予定しており、以下のとおりである。落下衝撃試験結果から定めた摩耗モデルとスラリー移送を表現する数値計算結果を組合せた摩耗量推定手法の妥当性を検証するために、模擬鉱石を用いたスラリー循環による管内摩耗試験を実施する。この試験結果と摩耗量推定結果を比較し、推定手法の妥当性を検証する。用いる模擬鉱石は落下衝撃試験で用いた模擬鉱石と同じものを用いることとし、流速や濃度等の試験条件は計算条件を目標値として試験を実施する。循環による模擬鉱石の劣化の影響をなるべく少なくするため、模擬鉱石は定期的に交換しながら試験を実施する。また試験装置の一部に透明管を組込み、高速度カメラで模擬鉱石の配管への衝突情報の取得を試みる。この結果も摩耗量推定手法の検証に役立てる予定である。船舶海洋工学推進方策は申請書に記載した方法を予定しており、以下のとおりである平成27年度は配管内部を水と粒子を流す数値計算を実施し、粒子の配管内面への衝突情報(衝突総重量・衝突角度・衝突速度)を取得する。数値計算には商用コードもしくはオープンソースのコードを用いる予定である。配管内部の流体の流れを計算するためにCFD(数値流体力学)を実施し、粒子の挙動の解析にはDEM(個別要素法)を用いることで、粒子同士の衝突を考慮した計算を実施することができる。ただし、水の流れの中の大粒径粒子の挙動を解析するためのCFDとDEMを組合せた計算では計算コストも高く、計算上の制限があることが想定されることから、CFDとDEMを組合せた計算を実施することが難しい場合には粒子同士の衝突を考慮しない計算を実施し、粒子の衝突情報を取得することも検討する。そして数値計算により取得した粒子の衝突情報と摩耗特性を組合せて配管摩耗量を推定する。また平成28年度は平成27年度に推定した摩耗量を検証するための配管摩耗試験を実施する。数値計算で用いた配管モデルと同程度の配管径と数値計算で用いた粒径と同程度の粒径の模擬鉱石を用いて試験を実施する。試験では海上技術安全研究所が所有している水と模擬鉱石を同時に移送できるようなサンドポンプを用いて循環式の試験とする予定である。循環式の試験とすることで有意な配管摩耗量を効率良く得られると考えられる。また摩耗量を計測する配管は平成26年度に摩耗特性を把握した材料と同様の材料を用いることとする。当所想定していた費用より安価に調達できたため。落下衝撃試験装置が当初想定していたより安価に製作できたため。スラリー循環式の配管摩耗試験の資機材の調達に使用する。