hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肺癌発生におけるDNAメチル転移酵素およびmicroRNAの役割

1.発癌課程におけるDNMTとHMTの関与を検討するため、不死化から癌化に至る各段階の肺細胞株(NHBE)を作成した。DNMTに関しては、癌化によりDNMT3bの各spliced form (DNMT3b1-3b5)の発現パターンが明らかに変化し、不死化までしか認めなかった細胞ではDNMT3b1/3b2が優位に対し、癌化細胞ではDNMT3b3が優位であった。またDNMT3bのKOにより、腫瘍増殖能が減弱し、その機序として一部の癌抑制遺伝子の再発現が関与していた。一方HMTに関しては、不死化・癌化細胞においては種々のHMTのうち、H3K9あるいはH3K27に対するHMTであるSuvh39、G9a、Ezh2の発現亢進が認められた。H3K9のHMTに対するsiRNAは細胞増殖速度・腫瘍形成能を有意に減少させ、H3K27のHMTへのsiRNAは腫瘍形成能を著明に抑制したが、H3K4のHMTに対するsiRNAはいずれにも影響しなかった。2.DNAメチル化とmicroRNAとの関連については、当初計画していた癌抑制遺伝子のプロモーター領域に対するprobeをとするRNase protection assay法を用いた方法では、最終的にシークエンスを行うだけの十分な検体が得られないことから、microRNAに対するマイクロアレイを用いて、癌化NHBEに特異的に発現している網羅的な解析を行った。さらに現在、メチル化DNA特異的な抗体を用いてメチル化DNA免疫沈降後に、プロモーターアレイを行い、DRIMアルゴリズムに基づいたバイオインフォマティック解析により、メチル化を来しやすい共通塩基配列を見いだすべく実験を行っている。仮にそれぞれの実験系で類似、あるいは同一の塩基配列が得られた場合、その塩基配列を持つmicroRNAはDNAのメチル化に関与している可能性が強く示唆され、細胞内へmicroRNAの導入により、標的遺伝子のメチル化が誘導されるか否かを検証していく計画である。
量子相関の厳密な解析とクエンチ系への応用

本研究の主目的は、有限温度量子系の相関関数に対して、量子転送行列法および完全WKB法に基づいた定式化を用いることにより、新しい定量的な方法論を確立し、これにより低次元量子多体系のダイナミクス、緩和現象などに新しい知見を得ることである。昨年度までに終えた定式化を利用し、今年度は具体的な模型に応用する予定あったが、その方法論に、論理的なギャップが存在することが判明したため、数学者である研究協力者とともにこれを埋めることに従事した。具体的に示された内容は(1)トロッター極限と熱力学的極限の可換性(2)量子転送行列の最大固有値状態がユニークに存在すること。(3)量子転送行列の固有状態を記述する非線形積分方程式(NLIE)の存在とその解がユニークに決まること。(4)量子転送行列の最大固有値に対応するNLIEの具体形の同定と対応する最大固有値の評価、などである。(1),(2)に関しては量子転送行列法の創始者であるM. Suzukiにより具体的な模型に依存しない形で議論されていた。さらに一次系量子XXZ模型の場合、KomaによりXX模型という特殊なケースの場合、証明が与えられている。今年度の研究で、高温極限に限ってであるが一般の異方性の値で、これらを厳密に示すことに成功した。これには量子転送行列のスペクトル分解と、展開各自数の評価を行う必要があった。(3)に関しては不動点定理を応用することにより証明が可能であった。これらの結果はすでにプレプリントとして公開され(arXiv:1811.12020)、また学術雑誌に投稿中である。本研究は量子相関関数を形状因子展開の方法に基づき厳密な解析を行う手法の確立とその数値的スキームの開発、およびそのクエンチ系への適用を目的とした研究課題である。本年度は主に形状因子展開の方法を量子スピン系のエネルギーギャップの存在する異方性の高い領域において、解析的な定式化に専念して研究をおこなった。ここで重要になる問題は、熱力学的に重要となる励起の同定である。ゼロ温度ではいわゆるストリング型の励起が存在するが、これらは解析的性質が悪く、形状因子の具体的な表式化およびその数値的評価に対する大きな困難となっていた。しかしながら2スピノン励起に関しては非常に具体的に形状因子展開の形を導く事に成功しこれを論文として出版した。この結果は1970年代のJohnson達の結果を拡張するものとなった。さらに研究を進めて、本来ゼロ温度、ゼロ磁場の問題であっても、有限温度、および有限磁場より出発して定式化することにより、より解析的性質のよい励起を同定する事に成功した。これらの励起は、エネルギーギャップの存在しない領域における粒子ー正孔型励起によく似ており、非自明な相互作用が存在する系であるにもかかわらず、温度ゼロの極限で自由なフェルミ粒子として振る舞う事が厳密に示され、これも論文にまとめて、国際学会に於いて発表をおこなった。これにより形状因子展開はそれまで知られていた頂点作用素を用いた定式化による結合した複雑な経路による複素積分よりもはるかに簡明な表式で書かれる事が明らかになった。現在これを用いて系統的に量子相関関数の形状因子展開を行なう数値プログラムの製作中である。形状因子展開に関する最も支配的な励起の同定という定式化を行う上で最も重要な問題が解決され、その結果、具体的に数値評価を行なうのに大変都合のよい表式を導く事ができた。また実際数値計算に関するスキームについても確立する事ができ、すでに試行的なプログラムを実行させることができ、次年度以降のクエンチ系への応用に対する基礎が確立できた。本研究課題は量子相関関数を形状因子展開の方法により厳密に評価する手法の確立と、数値的実装、およびそのクエンチ系への適用を目的とする。昨年度定式化できた解析的表式に基づき、今年度は静的相関関数に対して具体的な数値的評価を行った。相互作用の弱い場合、熱力学的極限で重要な励起は、粒子ー正孔型励起であることが期待される。強相関系である量子スピン系においてこの議論は必ずしも正しくなく、ストリング型励起が主要な寄与を与える。しかしながらその取り扱いは解析的な特異性を含むため、粒子ー正孔型に比較してはるかに困難であった。量子転送行列の方法に基づき、有限温度より出発する事により、主な寄与をもたらすものとして、実空間でなく仮想的な空間に存在する粒子ー正孔型励起が同定され、これにより数値的評価が飛躍的に簡単化された。数値的実験の結果、実空間に存在するストリングに付随するスピノンと呼ばれる励起と、仮想的な空間に存在する粒子ー正孔型励起の与える形状因子は、低励起において定量的に一致することが示された。前者の定式化によると、せいぜい4スピノンまでの評価しか可能でなかったが、我々の定式化によれば6スピノンに相当する励起まで容易に評価することが可能になった。以前の申請者の研究によって得られていた4近傍以下の格子間隔における厳密な相関関数の表式と比較することにより、6スピノン励起まで考慮することにより、99.9%の精度で厳密値が再現できることが示された。より長距離の相関関数に対する厳密な表式は存在しないが、DMRGや厳密対角化といった標準的な数値的手法の結果と比較することにより、高い精度の結果が得られていることが確認できた。これらの結果は論文としてまとめられ、また招待講演で発表された。

静的な相関関数の評価の定量化に成功したので、今年度はクエンチ系に応用する手がかりとして平衡系におけるダイナミクスの定式化にとりくんだ。形式的な定式化には成功したが、定量的な評価において技術的な問題が発生しており、現在その解消に向けて模索中である。そのため、非平衡系の問題にまで今年度は手が回らなかった。本研究は量子系の形状因子に対して、完全WKB法に基づく厳密な評価法を確立する事により、量子相関の研究に新しい定量的方法論を構築し、量子多体系の緩和現象等に応用する事を目的とするものである。今年度は量子転送行列法と量子逆散乱法の枠組みを利用し、任意の温度、時間、磁場において量子相関関数のダイナミクスを記述する具体的な表式を解析的に導出することに成功した。その結果に関して、メルボルン(オーストラリア)およびハノーファ(ドイツ)での国際会議において招待講演を行った。その結果をまとめ論文として公表した(J. Stat. Mech.: Theor. Exp. (2017)P113106, (43pp))。この定式化の後、スピン1/2の量子スピン鎖に対して、具体的かつ定量的な解析を行った。XX模型と呼ばれる模型では、そのzz相関は非常に簡単となる事がよく知られている。zz相関がJordan-Wigner変換により、フェルミオンに対して局所化する事がその理由である。我々の定式化を用い、フェルミオンを導入する事なしに、形状因子展開の立場より簡明に説明することに成功した。他方、同じ模型のxx相関に関しては、フェルミオンに対して非局所的であるため、Jordan-Wigner変換を用いた解析が非自明となり、現在まで高温極限や長距離極限でしか具体的な結果は知られていなかった。この問題に対し、フレッドホルム行列を用いた解析を行い、これらの極限を再現するだけでなく、広い温度、時間、磁場領域における動的相関関数を評価することに成功した。現在この結果を論文にまとめている平衡系に関する定式化および定量的解析に対して予想以上に時間が必要であった。特に非線形積分方程式を用いた数値積分で,指数関数の肩に特異性を含む真性特異点を取り扱う必要が起こる。これにより数値的な不安定性が生じ、精度が出なかった。そのため短時間の時間発展の後、発散をおこしてしまい、実用的でなかった。そこで、当初予定していた通り、有限トロッター数の計算を併用した。これには有限系でのベーテ方程式の解をすべて求める必要が生じる。小さなトロッター数に対しては、対角化と比較することにより、すべての励起状態を同定することが可能であり、安定的に時間発展させることができた。一方、大きなトロッター数に対してベーテ方程式の解を求めることが、予想以上に数値的に不安定で、特に高い励起状態を安定的に計算することが難しく、なかなか信頼しうる精度に到達しなかった。現在、特殊な変数変換を行うことにより、少なくとも平衡系に関しては、ようやく長時間の安定的計算が可能となったが、本来の目的であるクエンチ系の解析まで研究が進まなかった。本研究の主目的は、有限温度量子系の相関関数に対して、量子転送行列法および完全WKB法に基づいた定式化を用いることにより、新しい定量的な方法論を確立し、これにより低次元量子多体系のダイナミクス、緩和現象などに新しい知見を得ることである。
空気中の酸素分子固定化を伴う分子骨格構築法の開発

最も理想的な酸化剤のひとつとして、空気中の酸素分子が挙げられる。空気中の酸素分子は植物の光合成過程を通して生産されることから、その利用は経済的な利点のみならず、決して枯渇することのない資源を用いた手法であると言える。このような背景のもと、我々は適切なマンガン錯体に高い酸素分子固定化能力があることを見出し、オキシム、さらにはヒドロキシアミン類の酸素-水素結合の活性化に続く酸素分子の付加反応を開発した。本手法は、従来必須であった純粋な酸素分子を一切必要とせず、極微量のマンガン錯体によって空気中の酸素分子を直接基質へと付加することができる反応である。空気中の酸素分子を常温常圧で酸化剤として利用する酸化反応は、経済的に優れた環境調和型の有機合成反応である。これまでにも金属触媒存在下、酸素を酸化剤として用いる反応例が数多く報告されており、近年では、ニトロキシルラジカルと金属を用いることによって、アルコールの酸化反応が実現されている。生体内においてはシトクローム系酸化酵素やキサンチンオキシダーゼなど、常温常圧で酸素分子を直接利用し、基質に酸素分子を固定化する酵素が存在しているものの、酸素分子を反応基質に直接取り込む反応例は少ない。そこで、酸素親和性の高い遷移金属錯体を用いることによって、空気中の酸素分子のみを選択的に活性化し、続けて、基質と反応し酸素分子を基質へ固定化することが可能となれば、空気中の酸素分子を酸素源として利用した有機化学反応が開発できると考えた。様々な官能基の中からその水素-酸素結合の結合解離エネルギーが比較的低いと報告されているオキシムを用い、酸素分子に含まれる存在的な酸化能力を効率的に活性化できる金属錯体を探索したところ、マンガン錯体は他の金属錯体に比べ高い活性化能を有していることを確認することができた。そこで、基質としてβ,γ-不飽和オキシムを用い、マンガン錯体による酸素分子固定化反応を検討したところ、効率良くジヒドロイソオキサゾール環へと導くことが可能であった。さらに、空気中の酸素分子由来である、過酸化物を得ることにも成功した。我々が見いだした反応条件は、広い基質一般性を有しており、様々な基質に対しても適用可能であった。研究開始当初、オキシムに対し様々な金属錯体を適用させたところ、予期せぬ副反応が進行し、目的とする空気中の酸素分子を基質へと固定化することは困難であった。そこで、生体内に存在する酵素を足掛かりに、マンガン錯体に着目し検討を行ったところ、分子変換を伴った酸素分子の固定化が可能であることを見いだすことができた。また、用いたマンガン錯体の触媒量についてさらに検討を重ねたところ、0.1 mol%(基質に対し1000分の1当量)用いるのみで、酸素分子を固定化できることが可能であった。我々が見いだした反応条件は報告されている同様の反応条件(10.0 - 1.0 mol%)に比べ高活性であり、芳香族オキシムのみならず脂肪族オキシムに対しても適用可能であったことから、天然物合成を含め、ファインケミカルの合成に適用できると期待している。酸素分子を酸素源とし基質へと直接導入する分子変換法は、実用的な見地より極めて重要な酸化プロセスであると捉えられている。しかしながらその多くの場合、純度の高い酸素分子の利用が必要不可欠であり、従来の方法論では空気中の約20%の酸素分子を直接酸素源として用いることは困難であると考えられていた。このような背景のもと、我々は空気中の酸素分子を酸素源とした分子変換法の開発を目指し、研究を行っている。我々は端緒となる知見を得るため、様々な官能基の中からその酸素-水素結合の結合解離エネルギーが比較的低いと報告されているオキシムに着目し、酸素分子に含まれる存在的な酸化能力を効率的に活性化することができる金属錯体を探索することとした。研究開始当初、予期せぬ副反応が進行し目的とする空気中の酸素分子を基質へと固定化することは困難であったが、生体内に存在する酵素の分子構造を参考に検討を重ねたところ、Mn錯体に高い酸素分子固定化能力があることを発見した。その結果、ヒドロキシアミン類の付加を伴った二重結合への二酸素化反応と、調製したβ,γ-不飽和オキシムから対応するジヒドロイソオキサゾール環への変換法を確立することに成功した。以上示したように、本申請課題を通じて達成された方法論は、従来必須であった純粋な酸素分子を一切必要とせず、空気中の酸素分子を直接用いることが可能な物質変換法であると共に、用いるMn錯体が基質に対し最大で10万分の1当量と極微量であることから、環境負荷軽減を考慮した有機合成反応の一つになると期待している。今後は、光学活性物質の創製を実現可能とする分子変換法の開発を目指し研究を展開していく。

我々が行ってきた検討結果よりマンガン錯体は空気中の酸素分子を効率的に基質に固定化できるという特筆すべき結果を示すことができた。現在のところ、我々はマンガン錯体による酸素分子の活性化には、オキシムの水素-酸素結合の均等開裂によって生じるオキシムラジカルの生成が駆動力となっていると考えている。そこで、1オキシム以外のヒドロキシアミン構造でも同様に活性化できるか否かを確認する。また、現時点では分子内環化反応であることから、2分子間においても同様の酸素分子固定化反応が進行するか否かを確認する。以上1、2の結果を参考に、ファインケミカルの合成を目指し、3ジアステレオ選択的反応、さらには4不斉反応の開発に向け検討を開始する予定である。3ジアステレオ選択的反応を指向した場合、適した立体配座を有する基質を調製する必要がある。そこで、天然物合成をも視野に入れ、キラルな反応基質の合成を予定している。また、4不斉反応の開発を指向し、その端緒として、様々な配位子存在下での酸素分子固定化反応の検討を行う。有機合成化学
介護者会に参加する息子介護者への効果的かつ持続的な看護支援方法

本研究の目的は、介護者会での保健師等看護職に求められている支援や看護職から介護者に対し、実際に行われている支援を検証することを通して、看護職の効果的かつ持続的な支援方法を検討することである。平成26年度は、1)研究計画の倫理審査、2)介護者会に参加する息子介護者が看護職に求めている支援についての調査、3)2)によって得られた事例毎の個別分析を実施した。対象者は、介護を始めた時に働いており、現在、介護者の会に参加している、息子介護者とした。全国の男性介護者の会を中心に、研究の調査を依頼し、対象者を募った。調査期間は平成26年9月から11月に実施した。結果として、男性介護者の会3ヶ所に協力していただき、5名の研究対象者を得た。対象者である息子介護者の年齢は、40歳台60歳台であった。研究対象毎に12回半構成的面接を実施した。1回のインタビュー時間は、60120分程度とした。研究対象者に、以下の質問を実施した。(1)基本属性、現在の生活様式、(2)介護者会に来る前までに看護職から受けていた支援について、(3)介護者会に来るきっかけとなった出来事や人、(4)介護者会に来るようになったことで受けられた支援の内容。平成27年度は、1)平成26年度に息子介護者に対して実施した、インタビューデータの個別分析と全体分析を行うことを計画していた。また、2)看護職者を対象とする研究も進めることを計画していた。研究対象者が働きながら介護を行っている息子介護者であるため、情報収集を目的として、第88回日本産業衛生学会に参加した。個別分析を実施していたが、研究者が研究機関以外に異動になったため、全てのインタビューデータの個別分析が出来なかった。平成26年度は1)研究計画の倫理審査、2)オランダの認知症カフェの視察、3)介護者会に参加する息子介護者が看護職に求めている支援についての調査、4)事例毎の個別分析を実施、5)個別分析の結果から全体分析を実施、6)全体分析について、専門家会議を研究計画として予定した。調査期間は平成26年9月から11月末に実施した。結果として、男性介護者の会3カ所に協力していただき、5名の研究対象者を得た。対象者である、息子介護者の年齢は、40歳台60歳台であった。研究対象者毎に、半構成的面接を12回実施した。現在、個別分析を実施しているが、全ての事例の分析が終了しておらず、途中の段階である。このため、平成26年度は、研究計画の1)、3)は実施できたが、4)の途中の段階であり、2)、5)、6)は実施できていない。平成27年度は、平成26年度の研究計画を続けて実施し、平成27年度に研究を計画している、看護職者を対象とする研究も進めていくこととする。

研究対象者が働きながら介護を行っている息子介護者であるため、情報収集を目的として、第88回日本産業衛生学会に参加した。個別分析を実施していたが、研究者が研究機関以外に異動になったため、全てのインタビューデータの個別分析が出来なかった。研究者がこれまで調査を行っていた、研究フィールドだけでは研究対象者が確保できなかったため、新たな調査フィールドの協力依頼を行った。このため、研究計画が遅れた。本研究の目的は、介護者会での保健師等看護職に求められている支援や看護職から介護者に対し、実際に行われている支援を検証することを通して、看護職の効果的かつ持続的な支援方法を検討することである。平成26年度は1)研究計画の倫理審査、2)オランダの認知症カフェの視察、3)介護者会に参加する息子介護者が看護職に求めている支援についての調査、4)事例毎の個別分析を実施、5)個別分析の結果から全体分析を実施、6)全体分析について、専門家会議を研究計画として予定した。対象者は、5名で介護を始めた時に働いており、現在、介護者の会に参加している、息子介護者である。現在、平成26年度に収集したデータの個別分析を実施しているが、全ての事例の分析が終了しておらず、途中の段階である。このため、平成27年度は、平成26年度の研究計画を続けて実施し、平成27年度に研究を計画している、看護職者を対象とする研究を進めていくこととする。平成27年度の計画としては、看護職が介護者会で息子介護者から保健師等看護職に求められていると判断し、実施している支援や看護職自身が必要だと判断し、実施している支援を検証することを、本研究の目的とする。平成27年度は、1)研究計画の倫理審査、2)諸外国の認知症カフェもしくは、労働者のワークライフバランスに関した、取り組みの視察、3)看護職が介護者会で息子介護者から保健師等看護職に求められていると判断し、実施している支援や看護職自身が必要だと判断し、実施している支援についての調査、4)事例毎の個別分析を実施、5)個別分析の結果から全体分析を実施、6)全体分析について、専門家会議を研究計画として遂行していくこととする。研究計画書の段階では、オランダの認知症カフェの視察を入れたが、業務との兼ね合いにより、日程調整がうまくいかず、実行出来ていなかった。平成27年度は、オランダの認知症カフェを視察するか、もしくは海外での認知症カフェや労働者に対する支援対策等の視察をしたいと考えている。
PIP3ホスファターゼSKIPを標的とした生体内骨格筋量の増強

Skeletal muscle and kidney enriched inositol polyphosphate 5-phosphatase (SKIP)は、骨格筋におけるインスリン様増殖因子(IGF-1)シグナルを負に制御することによって、骨格筋細胞の増強を負にコントロールすることを明らかにした。これは、SKIPがPI3キナーゼシグナルを負に制御することに由来している。SKIPヘテロノックアウトマウスにおいても骨格筋量の増加が認められることから、SKIPは骨格筋を萎縮に向かわせる因子であることが示唆された。さらに我々は今回、SKIPによる効率的なPI3キナーゼシグナルの抑制の分子メカニズムを明らかにした。がん悪液質などの筋萎縮を伴う重篤な疾患の治療やQuality of Lifeの向上に向けてSKIPは新たな治療ターゲットとなることが期待される。本研究は骨格筋に多く発現するPIP3ホスファターゼSKIP(Skeletal muscle and kidney enriched inositol polyphosphate phosphatase)を標的として、骨格筋の量および機能改善を目指したものである。骨格筋量の増強にはインスリン様増殖因子(IGF-1)に依存したタンパク質発現の促進が必要である。IGF1はPI3-kinase-Aktシグナル伝達機構を活性化するが、SKIPはPIP3の脱リン酸化を介してAktの活性化を顕著に抑制し、タンパク質発現を負に制御している。本研究では、骨格筋細胞におけるSKIPによるIGF1シグナルの制御機構の解析を行い、大きく3つの成果を得た。1PIP3ホスファターゼの機能が非相補的であり、骨格筋でのインスリンシグナルの制御に関してはPIP3ホスファターゼの中でもSKIPが特異的にコントロールしていた(Ijuin and Takenawa, J. Biol. Chem. 2012a)。2SKIPはPak1のscaffold機能を介してAkt2やPDK1とタンパク質複合体を形成し、これらの分子に結合するPIP3の速やかな脱リン酸化と不活性化を起こしていることと、これがSKIPによる特異的なインスリンシグナルの制御と糖代謝の制御に貢献していることを明らかにした(Ijuin and Takenawa, Mol. Cell. Biol. 2012)。3SKIPはIGF1シグナルを負に制御し、骨格筋細胞の分化・細胞融合を抑制することおよび、骨格筋細胞の大きさを負に制御することを明らかにした(Ijuin and Takenawa, J. Biol. Chem. 2012b)。骨格筋の運動能力の維持は、我々の歩行、摂食など日々の生活に不可欠である。また、運動能力の向上には、骨格筋量を増加させることが効果的である。反対に骨格筋量の顕著な減少は、筋萎縮症などの運動障害を引き起こす。インスリン様増殖因子(IGF)は骨格筋細胞でのタンパク質合成を促進し、骨格筋の成長を促す分子である。この現象はPI3キナーゼによるPIP3産生に依存している。SKIPはPIP3を脱リン酸化してインスリン作用を負に制御する酵素である。我々は骨格筋において、SKIPがIGFの作用をマイナスにコントロールすること、SKIPのヘテロノックアウトマウスで骨格筋量が増加していることを明らかにした。この結果はSKIPが実際に骨格筋量をコントロールしていることを示す結果である。また、同時にSKIPは骨格筋細胞の大きさとIGFの産生と細胞外への放出を抑制することを明らかにした。この結果はSKIPがIGFの産生を抑制することによって自分自身のタンパク質合成を抑え、その結果、細胞の大きさをコントロールしていることを示す新しい知見である。さらに、私はSKIPが他のPIP3脱リン酸化酵素と比較して、IGFシグナル伝達経路を効率的にコントロールすること、および、そのコントロールに関わる分子メカニズムを解明した。私は生理的と生化学的な観点の両方から、SKIPの骨格筋量の制御に関する新しい知見を得た結果、SKIPが実際に骨格筋量の制御因子であることと言える。これまでに私はSKIPの抑制が骨格筋細胞の面積を増加させることを明らかにし、その仕組みをほぼ解明した。これは本研究の最初の目的である、骨格筋量をコントロールするPIP3脱リン酸化酵素の同定を達成したことを表している。最終目的である、SKIPをターゲットとする化合物の開発に向けて、その分子機構を明らかにできたことは非常に大きい。これらの一部は既に学術論文に掲載され、残りの結果もすでに投稿中である。従って、現在までは計画通りに進捗していると考えられる。骨格筋の運動は、多くのタンパク質とエネルギーを消費する。従って、運動後、古くなったタンパク質をアミノ酸に分解し、新しいタンパク合成を行うための材料を供給する。骨格筋ではIGFが古いタンパク質や脂質をオートファゴソームで分解して、タンパク質の新生を促進していることが知られている。IGF依存的なオートファジー形成にはPIP3産生が必要であることが知られている。従ってSKIPはこの過程をコントロールしていると考えられる。

今後はSKIPによる骨格筋における代謝の制御に着目して、SKIPによる骨格筋の運動能力の向上を分子レベルで解明する予定である。特にオートファジー形成とタンパク質分解に注目して実験を行う。さらに、本来の目的である骨格筋量の増強を促進できる薬剤の開発を目指す。具体的にはSKIPのPIP3脱リン酸化活性もしくはSKIPの発現量をコントロールできる,化合物もしくは核酸の開発を目的とする。まずはSKIPにおける15アミノ酸程度のターゲット部位を決定し、化合物ライブラリーを用いたスクリーニングに着手する。最終的には、実験動物における運動実験を行い、SKIPの抑制が運動能力の向上につながるかどうか検討を行う。平成23年度は当初、生化学実験、細胞培養実験、実験動物を用いる実験を予定していたが、細胞培養実験のみでSKIPによって骨格筋細胞の大きさを制御する機構を明らかにすることができた。その結果、次年度使用額として1,293,079円が生じる結果となった。次年度の実験は当初予定していた生化学実験、細胞培養実験、実験動物に加えて、薬剤の開発に向けた3次元構造解析実験やメタボローム解析実験を新たに予定している。生化学実験では、SKIPの酵素活性および局在を規定するアミノ酸の同定を、酵素活性測定やタンパク質間の相互作用実験によって行う。このため、タンパク質の大量発現、精製を行うために試薬を購入する。細胞培養実験では、骨格筋細胞を培養し、SKIPの発現抑制によって、オートファジー形成およびタンパク質のアミノ酸への分解が亢進するかどうか検討を行う。このため、細胞への遺伝子導入、免疫染色、顕微鏡を用いた細胞形態の観察などの実験を行うための器具、試薬を購入する予定である。また、本研究の成果を外部に発信する段階にあり、論文投稿や学会発表に必要な印刷費、学会参加費、旅費などを本研究費から支出する予定である。最終的には実験動物を用いた研究を行うが、神戸大学医学部実験動物施設への飼育委託料と飼育維持に要する費用を本研究費から支出する。
超対称ゲージ理論と超弦ジオメトリー

本研究の目的は、超弦理論とそれに関連する超対称ゲージ理論のモジュライ空間(超弦ジオメトリー)を様々な数学的手法、物理的考察によって詳細に分析し、超弦双対性を定量的かつ厳密に検証していくことであった。平成10年度では、4次元超対称ゲージ理論に対するWDVV方程式の導出、関連するDonaldson-Witten不変量の一般化を行ない、また、例外型ゲージ対称性持つ場合のSeiberg-Witten幾何を決定した。さらに、M理論への埋め込みを用いてモジュライ空間の厳密な記述を得た。平成11年度では、例外型フレーバ対称性持つ4次元N=2超対称共形場理論の低エネルギー有効理論を得、5次元超対称ゲージ理論との関係を明らかにした。また、カラビ・ヤウ(CY)多様体のオービフォールド特異点に局在するD-ブレインの系統的解析法、有理楕円曲面中の有理曲線数に対する生成母関数を得た。さらに、超弦双対性と関連するAdS/CFT対応における系統的な超共形代数の構成を与えた。平成12年度には、CY多様体中のdel Pezzo曲面に局在するD-ブレインとストリング接合との双対性を示すと共に、ADE型に退化したCY多様体上の超弦理論に現れる超共形代数を詳しく解析した。さらに、AdS_3を標的空間とする共系場理論の厳密な相関関数を求め、AdS/CFT対応を用いて、3次元ブラックホール、非可換時空における場の理論の諸性質を解明した。平成13年度には、E_8対称性を持つ6次元臨界弦から得られる4次元コンパクト化模型について、prepotentialのインスタントン展開、Seiberg-Witten曲線を得た。また、AdS_3共形場理論の演算子積、非可換時空上の場の理論におけるソリトン散乱について厳密な性質を導いた。以上、超弦ジオメトリー、超弦理論の双対性に関して多くの有用かつ厳密な成果を得た。1.梁は、寺嶋(筑波大院生)と共にE_6型ゲージ対称性をもつ4次元N=2超対称QCDから、SU型ゲージ群の反対称表現やSO型ゲージ群のスピノル表現に属するN=2ハイパー多重項と結合するN=2超対称ゲージ理論の低エネルギー領域を記述するSeiberg-Witten幾何を球面上のALEファイブレーションとして決定した。また、伊藤は、梁、Xiong(Beijin)と共にADEゲージ対称性をもつ4次元N=2超対称ゲージ理論の低エネルギー有効理論の厳密解が2次元位相的ストリング理論の相関関数によって表されることを見いだした。さらに、伊藤と梁は4次元N=2超対称ゲージ理論のプレポテンシャルがWDVV方程式を満たすことの簡潔な証明を与えた。2.細野は、GKZ超幾何方程式系をトーリック型カラビ・ヤウ多様体のミラー対称性の観点から詳細に解析した。その応用として位相的シグマ模型のプレホテンシャルにおける世界面インスタントン項を与える公式を導いた。3.弦理論のbraneとゲージ理論の分野で、まず、毛利は、4次元カラビ・ヤウ多様体の特異点直上に置かれたIIB型超弦のD1-brane上に誘起される2次元超対称ゲージ理論を解析し、ゲージ異常がバルクのR-Rカイラル場との結合により相殺されることを示した。また、中津はN=2MQCDのクローン相のバリオン点を記述するM5-braneの配位をTaub-Nut幾何を用いて解析し、brane交換の効果を調べた。

1.野口と梁は、ADE型グローバル対称性をもつ4次元N=2超対称共形場の理論の質量変形の問題をD3-brane探索の方法により詳しく解析した。対応するSeiberg-Witten理論において、Seiberg-Witten微分のあらわな形はADEリー代数の表現に依存するが、BPS質量公式などの物理的結果は表現に依らずに一意的であることを照明した。また、梁はE型アフィン・リー環のルート格子をつくるIIB超弦の7-brane配位とストリング接合を記述する楕円曲線を有理楕円曲面を表す3次式から系統的に導き、その結果が円周上にコンパクト化された5次元のE型超対称共形場の理論の質量変形を与えるSeiberg-Witten理論のものと一致することを示した。2.弦理論のカラビ・ヤウ多様体上へのコンパクト化に関連して、毛利はラビ・ヤウ多様体のオービフォルド特異点に局在するD-braneの配位空間をトーリック商の方法で系統的に解析する方法を見い出した。また、細野は、有理楕円曲面中の一般種数のカーブの数え上げを与える生成母関数を正則異常を表す関係式を用いて導出した。その結果はM理論から予想されていたものと一致した。3.最近注目を浴びているAdS/CFT対応の分野において、伊藤はNS束をもつAdS_3空間上のGreen-Schwarz型超弦とAdS_3の境界のN=4超共形代数を解析し、NSR形式とGS形式が場の再定義で同一視されることを示した。さらに、低エネルギー有効理論としてのN=4Liouville理論を調べた。また、中津は、負の宇宙定数をもつ3次元ブラックホールの量子論の構成をヴィラソロ対称性に焦点を当てることにより押し進め、境界上に実現される2次元共形場の理論について考察した。1.毛利と梁は、局所ミラー対称性から得られる微分方程式を解くことにより、Calabi-Yau多様体内のdel Pezzo曲面に局在するDブレインと、特殊な非コンパクトオービフォールド上のDブレインの中心電荷のKahlerモジュライ依存性及び、確定特異点周りのモノドロミーを求めた。その結果、この模型のGromov-Witten不変量の漸近的振る舞いはある種のゼータ関数の特殊値で決定されることを見出した。さらに、曲面上のDブレインと代数的連接層の対応関係を求め、ストリング接合とdel Pezzo曲面のDブレインとの双対性を示した。2.佐藤は経路積分を直接実行することにより、AdS_3中の弦理論におけるプライマリー場の2点、3点関数を厳密に計算した。また、経路積分におけるゼロモードを正しく扱うことで、これらの計算が自由場の計算に帰着して簡便に実行できること、さらにある種の4点関数が求められること、を示した。3.Calabi-Yau多様体上にコンパクト化した超弦理論において、Calabi-Yau多様体がADE型に退化した場合,この理論は一般に高次元の相互作用をする共形場理論を記述していると考えられている。伊藤は、時空の対称性が明白なHybrid超弦理論の方法を用いて、対応する高次元超共形場理論を調べた。特に退化した4次元Calabi-Yau多様体の場合に、共形場理論の超共形代数の構造を詳しく調べた。4.超弦理論の解として現れるプレインは、重力場による記述と場の理論による記述が可能で、AdS/CFT対応と呼ばれている。中津は、この対応の下で、3次元ブラックホールのミクロ状態のスペクトルを2次元超共形場理論を用いて解析した。太田は、この対応を用いて、非可換
完新世の気候最適期における湖沼古水温の定量的復元法の開発

本研究では,琵琶湖固有種セタシジミの殻の成長線解析と酸素同位体比分析を組み合わせることにより,殻から水温などの環境情報を連続的に読み取ることをめざす.このため平成30年度は,1)成長線の観察方法,2)酸素同位体比分析用微量粉末試料の切削・回収方法,3)人工池での飼育方法,4)自然環境下の現生個体の採取方法を検討した.まず1)について,殻の成長線を観察,その後に殻から微量粉末試料を切削するため,殻を樹脂に包埋する実験をおこなった結果,P-レジンの使用で良好な包埋状態を得ることができた.また,樹脂に包埋した殻をその最大成長軸に沿って切断・研磨した結果,実体顕微鏡下にて殻にほぼ連続的な成長線を観察することができた.次に2)について,この包埋試料に対して研究協力者所有のマイクロミルと微量粉体回収装置を用いることで成長線に沿った微量粉末試料の切削と回収を高精度に実施できることを確認した.以上の1)と2)により,次年度以降,セタシジミの殻の成長線解析と酸素同位体比分析を実施するための試料の作製・観察方法を概ね確立することができた.セタシジミの殻の酸素同位体比と殻形成時の水温との関係式を求めるため,3)人工池での飼育方法を検討した.その結果,研究代表者所属機関にある人工池がセタシジミの飼育に必要な条件を有する可能性があることが判明した.そこで,この池でセタシジミを飼育するための飼育装置を製作し,池の中に設置した.また,飼育期間中の水質を記録するため,温度ロガーを設置したほか,成長量に強く関係すると予想される水の懸濁物質や懸濁炭素・懸濁窒素,クロロフィル等を測定するための検討・準備をおこなった.飼育に失敗することへの備えとして,4)自然環境下で生息するセタシジミとその生息場の水を定期的に採取するため,採取地点を彦根市松原沖琵琶湖沿岸に選定し,採取にはジョレンを用いることとした.成長線の観察方法の確立について,文献調査にもとづく樹脂の選定,樹脂の主剤に対する硬化剤と促進剤の割合,樹脂の完全硬化に要する時間等の比較実験,良好な観察面を得るための研磨方法の比較検討に,当初の予想よりも時間を要した.そのため,殻の微細成長縞を観察しやすくするためのエッチングと染色法の検討には至っていない.エッチングと染色法については次年度に検討をおこなうこととし,全体の計画には大きく影響しないと見込んでいる.セタシジミの飼育について,当初想定していた他機関での飼育が困難となり,飼育環境を新たに選定するための調査や飼育装置の考案・製作に時間を要した.そのため飼育の開始が予定より半年ほど遅れたが,研究の最終年度までには必要なデータを得られる予定である.残る2カ年での工程を,1)成長線のタイムスケールの解明と,2)水温換算式の作成の大きく2つにわける.まず1)について,令和元年度は,殻の微細成長縞を観察しやすくするためのエッチングと染色法を検討し,観察方法を確立させる.そのうえで,琵琶湖で採取した現生セタシジミ試料について成長線の計測(成長線の計数,成長輪の計測,成長障害輪の識別など)をおこなう.また,同試料について酸素同位体比分析を実施し,成長線と酸素同位体比曲線との対比から成長の履歴(年単位,季節単位,日単位)の識別を試みる.以上により,セタシジミの成長とともに付加される殻物質が有する古環境指標としての時間分解能について検討する.次に2)について,令和元年度は,人工池でのセタシジミの飼育を継続し,成長量を定期的に計測するほか,水質(温度,懸濁物質,懸濁炭素,懸濁窒素,クロロフィル等)を定期的に測定する.また,次年度に生息場の水の酸素同位体比を分析するため,定期的に採水をおこなう.令和2年度は,1年間飼育した個体について,殻の酸素同位体比分析をおこなう.また水の酸素同位体比分析をおこない,水温データとあわせて水温換算式の作成を試みる.なお,人工池で飼育中のセタシジミが死亡するおそれもあることから,その備えとして,琵琶湖で生息するセタシジミとその生息場の水を定期的に採取する.仮に飼育個体が1個体も得られない場合には,琵琶湖で採取した現生セタシジミ個体の殻の酸素同位体比と水の酸素同位体比,そして水温データからの水温換算式の作成を試みることとする.このほか,貝塚から産出するセタシジミ個体についても試料採取や殻の保存状態等の検討を進め,1)と2)の結果を踏まえ,琵琶湖古水温の定量的復元をめざす.本研究では,琵琶湖固有種セタシジミの殻の成長線解析と酸素同位体比分析を組み合わせることにより,殻から水温などの環境情報を連続的に読み取ることをめざす.このため平成30年度は,1)成長線の観察方法,2)酸素同位体比分析用微量粉末試料の切削・回収方法,3)人工池での飼育方法,4)自然環境下の現生個体の採取方法を検討した.まず1)について,殻の成長線を観察,その後に殻から微量粉末試料を切削するため,殻を樹脂に包埋する実験をおこなった結果,P-レジンの使用で良好な包埋状態を得ることができた.また,樹脂に包埋した殻をその最大成長軸に沿って切断・研磨した結果,実体顕微鏡下にて殻にほぼ連続的な成長線を観察することができた.

次に2)について,この包埋試料に対して研究協力者所有のマイクロミルと微量粉体回収装置を用いることで成長線に沿った微量粉末試料の切削と回収を高精度に実施できることを確認した.以上の1)と2)により,次年度以降,セタシジミの殻の成長線解析と酸素同位体比分析を実施するための試料の作製・観察方法を概ね確立することができた.セタシジミの殻の酸素同位体比と殻形成時の水温との関係式を求めるため,3)人工池での飼育方法を検討した.その結果,研究代表者所属機関にある人工池がセタシジミの飼育に必要な条件を有する可能性があることが判明した.そこで,この池でセタシジミを飼育するための飼育装置を製作し,池の中に設置した.また,飼育期間中の水質を記録するため,温度ロガーを設置したほか,成長量に強く関係すると予想される水の懸濁物質や懸濁炭素・懸濁窒素,クロロフィル等を測定するための検討・準備をおこなった.飼育に失敗することへの備えとして,4)自然環境下で生息するセタシジミとその生息場の水を定期的に採取するため,採取地点を彦根市松原沖琵琶湖沿岸に選定し,採取にはジョレンを用いることとした.成長線の観察方法の確立について,文献調査にもとづく樹脂の選定,樹脂の主剤に対する硬化剤と促進剤の割合,樹脂の完全硬化に要する時間等の比較実験,良好な観察面を得るための研磨方法の比較検討に,当初の予想よりも時間を要した.そのため,殻の微細成長縞を観察しやすくするためのエッチングと染色法の検討には至っていない.エッチングと染色法については次年度に検討をおこなうこととし,全体の計画には大きく影響しないと見込んでいる.セタシジミの飼育について,当初想定していた他機関での飼育が困難となり,飼育環境を新たに選定するための調査や飼育装置の考案・製作に時間を要した.そのため飼育の開始が予定より半年ほど遅れたが,研究の最終年度までには必要なデータを得られる予定である.残る2カ年での工程を,1)成長線のタイムスケールの解明と,2)水温換算式の作成の大きく2つにわける.まず1)について,令和元年度は,殻の微細成長縞を観察しやすくするためのエッチングと染色法を検討し,観察方法を確立させる.そのうえで,琵琶湖で採取した現生セタシジミ試料について成長線の計測(成長線の計数,成長輪の計測,成長障害輪の識別など)をおこなう.また,同試料について酸素同位体比分析を実施し,成長線と酸素同位体比曲線との対比から成長の履歴(年単位,季節単位,日単位)の識別を試みる.以上により,セタシジミの成長とともに付加される殻物質が有する古環境指標としての時間分解能について検討する.次に2)について,令和元年度は,人工池でのセタシジミの飼育を継続し,成長量を定期的に計測するほか,水質(温度,懸濁物質,懸濁炭素,懸濁窒素,クロロフィル等)を定期的に測定する.また,次年度に生息場の水の酸素同位体比を分析するため,定期的に採水をおこなう.令和2年度は,1年間飼育した個体について,殻の酸素同位体比分析をおこなう.また水の酸素同位体比分析をおこない,水温データとあわせて水温換算式の作成を試みる.なお,人工池で飼育中のセタシジミが死亡するおそれもあることから,その備えとして,琵琶湖で生息するセタシジミとその生息場の水を定期的に採取する.仮に飼育個体が1個体も得られない場合には,琵琶湖で採取した現生セタシジミ個体の殻の酸素同位体比と水の酸素同位体比,そして水温データからの水温換算式の作成を試みることとする.このほか,貝塚から産出するセタシジミ個体についても試料採取や殻の保存状態等の検討を進め,1)と2)の結果を踏まえ,琵琶湖古水温の定量的復元をめざす.研究上不可欠な備品や消耗品を過不足なく購入し,また研究遂行上必要な調査研究旅費も最小限にとどめて使用した結果,530円の残金が生じた.
大脳基底核疾患の病態より大脳基底核の生理的機能を探る

これまで本研究者は、大脳基底核が随意運動制御に果たす役割について研究を行ってきた。一方、大脳基底核が障害されると、不随意運動=意図しない運動が引き起こされるという症状が現れる。本年度は、不随意運動における大脳基底核の役割について研究を行った。良く知られているように、大脳基底核の一部である視床下核を壊すとヘミバリスムがおこる。実際、霊長類においてもGABAのアゴニストであるムシモルを視床下核に微量注入し、活動を抑制すると、不随意運動が引き起こされる。また、このときの淡蒼球ニューロンの活動は、発射頻度が減少すると同時にバースト発射を示す。不随意運動とバースト発射の関係を調べてみると、バースト発射をしていないときに不随意運動が起こることが多かった。また、視床下核にGABAのアンタゴニストであるgabazineを微量注入しても不随意運動が起こる。このときは、視床下核の発射頻度が上昇すると同時に、淡蒼球外節-視床下核投射によるGABA抑制がブロックされている。以上の結果は、一見矛盾するようであるが、淡蒼球外節-視床下核-淡蒼球内節投射、すなわち間接路が不必要な運動を抑制しており、この経路が機能不全を起こすと運動プログラムがランダムなタイミングで発現されるようになり、これが不随意運動であると考えれば理解できる。今後とも、このように大脳基底核の病態に関する研究を行うことにより、大脳基底核の正常な機能を更に深く理解したいと考えている。
高温低酸素濃度雰囲気を利用した舶用ディーゼル機関の低環境負荷燃焼法

高温低酸素濃度雰囲気を利用した低環境負荷燃焼法を実現するために,基礎的データを実験的に収集することを目的として研究を進めた.2色法画像計測システムを用いた火炎温度と火炎中のすす量を計測する実験を中心として実施し,火炎温度については雰囲気酸素濃度,雰囲気温度の影響が支配的であり,燃料噴射期間,燃料種類や雰囲気密度の影響は小さいこと,一方,火炎内のすす分布は,先端渦に支配される先端部のすす塊と,後続する準定常部のすす領域に分けて考えることができることを明らかにした.また準定常部のすす量・分布は雰囲気密度によって異なるが,輝炎発生開始位置における推定空気過剰率で整理することができることを確認した.本研究では,低酸素濃度雰囲気を利用した低環境負荷燃焼法を舶用ディーゼル機関で実現するために,基礎的データを実験的に収集することを目的としている.本年度は本研究の第1年度目として,まず実験計測システムの整備を行うと共に,実験的検討を進めた.可視化燃焼実験は,エンジンシリンダ内と同等な雰囲気条件を実現できる高温高圧容器内の単純化した場において実施することとし,燃焼系,可視化系,計測系および排ガスの計測システムを整備した.後述のように噴射期間の短期化が重要であることが明らかとなったため,可視化計測の同期の重要性が高まり,撮影時の制御回路の工夫などを行い,改善を進めた.また低輝度火炎時の2色法解析を可能にするために輝度分解能16bitの高速シャッターカメラを導入した.実験的検討では燃料の噴射期間と雰囲気温度および雰囲気酸素濃度に注目した検討を進め,以下のことを明らかにした.(1)噴射期間を短縮するなどしてコンパクトな火炎を形成して検討したところ,低酸素濃度時のすす低下は,従来考えていたほどには顕著ではなかった.(2)低酸素濃度時のすす低減には噴射期間の短期化が重要であり,長期化するとすす量の増加が顕著となる.(3)雰囲気温度がすす生成に与える影響は酸素濃度により異なる.これらの傾向は燃料噴射の終了時期と燃焼開始時期の関係によるものと解釈された.そこで本年度検討した軽油に対して,セタン化が異なる燃料を検討することが有効であると考えられるので,計画通りに第2年度以降に検討を行うこととした.本研究では,低酸素濃度雰囲気を利用した低環境負荷燃焼法を舶用ディーゼル機関で実現するために,基礎的データを実験的に収集することを目的としている.本年度は第1年度に整備を進めた実験システムを用いて実験を進めた.特に2色法画像計測システムを用いた火炎温度と火炎中のすす量を計測する実験を中心として実施した.輝炎の2色法とは,輝炎の発光強度と波長特性が,火炎中のすす量と温度の関数であることを利用する計測法であり,輝炎を2波長で画像計測することにより,画像演算で火炎温度とすす量(厳密にはKLファクタ)の2次元分布を求めることができる.なおセタン価を含めた燃料影響に関する検討は,FAME(脂肪酸メチルエステル)を使用して実験を行った.系統的な実験を行った結果,火炎温度については雰囲気酸素濃度,雰囲気温度の影響が支配的であり,燃料噴射期間や燃料種類(セタン価等)の影響は小さいことが確認できた.一方,火炎内のすす分布は,先端渦に支配される先端部のすす塊と,後続する準定常部のすす領域に分けて考えることができることが分かった.なお先端部のすす塊については,一定噴射期間以上であれば燃料噴射期間は大きな影響を与えず,また雰囲気酸素濃度の影響も比較的小さかった.これに対して準定常部のすす分布には,雰囲気酸素濃度が大きな影響を与えること,また噴射期間は準定常部の存在期間を支配することが分かった.なお本年度検討した条件ではセタン価の影響が小さかったが,雰囲気を低温化して着火遅れが長い状況で検討すると異なることが考えられ,第3年度目には,雰囲気酸素濃度と共に雰囲気温度も実験パラメータとして加え,詳細な検討を行うこととする.本研究では,低酸素濃度雰囲気を利用した低環境負荷燃焼法を舶用ディーゼル機関で実現するために,基礎的データを実験的に収集することを目的として研究を進めた.第1年度には実験システムの整備を進め,第2年度においては,特に2色法画像計測システムを用いた火炎温度と火炎中のすす量を計測する実験を中心として実施した.輝炎の2色法とは,輝炎の発光強度と波長特性が,火炎中のすす量と温度の関数であることを利用する計測法であり,輝炎を2波長で画像計測することにより,画像演算で火炎温度とすす量(厳密にはKLファクタ)の2次元分布を求めることができるものである.このような実験に基づいた第2年度の成果として,火炎温度については雰囲気酸素濃度,雰囲気温度の影響が支配的であり,燃料噴射期間や燃料種類(セタン価等)の影響は小さいこと,一方,火炎内のすす分布は,先端渦に支配される先端部のすす塊と,後続する準定常部のすす領域に分けて考えることができることが分かった.これらを踏まえて本年度は,雰囲気酸素量を変化させるもう一つのパラメータとして,雰囲気密度を雰囲気温度と共に変化させて,特にすすの生成酸化について検討を進めた.その結果,雰囲気密度は火炎温度の値だけでなく時間的変化にも大きな影響を与えないこと,また準定常部のすす量・分布は雰囲気密度によって異なるが,輝炎発生開始位置における推定空気過剰率で整理することができることを確認した.なお,これらの知見をベースにした低環境負荷燃焼を実現するためには,容器内の総括空気過剰率が実エンジンと同等の条件での検討が次のステップとして必要と考えられ,実験装置の計画を進めた.

高温低酸素濃度雰囲気を利用した低環境負荷燃焼法を実現するために,基礎的データを実験的に収集することを目的として研究を進めた.2色法画像計測システムを用いた火炎温度と火炎中のすす量を計測する実験を中心として実施し,火炎温度については雰囲気酸素濃度,雰囲気温度の影響が支配的であり,燃料噴射期間,燃料種類や雰囲気密度の影響は小さいこと,一方,火炎内のすす分布は,先端渦に支配される先端部のすす塊と,後続する準定常部のすす領域に分けて考えることができることを明らかにした.また準定常部のすす量・分布は雰囲気密度によって異なるが,輝炎発生開始位置における推定空気過剰率で整理することができることを確認した.本年度は電気ノイズによる誤動作等で一時期実験に支障も生じたが,原因の解明を進め,対策を十分に検討した結果,以前よりも安定に実験を行うことができるようになった.これによりおおよそ当初予定した通りの実験量が行えたものと判断している.なお火炎中のすす分布の定量化などは,当初計画に入れていなかった成果である.またこの解析により,雰囲気酸素濃度の影響,燃料噴射期間の影響などをより明確にできる可能性も生じている.これらを総合すると,おおむね順調に進展していると考えている.工学第2年度までの検討で,火炎温度に与える影響はおおむね決着がついたものと評価される.したがって第3年度では,すす分布の定量化の検討をさらにすすめ,特に先端渦による非定常的なすす塊と,準定常部分を切り分けて,すすの生成・酸化特性を明確にする計画である.この結果を踏まえ,舶用燃料を低酸素場を利用して低公害燃焼させるための燃料噴射方法の検討として考察をまとめたいと考えている.実験計測系の整備等,概ね順調に進んでいる.なお本年度予算で購入した高輝度分解能カメラを用いた二色法計測の準備は多少遅れているものの,低輝度火炎が実験の中心対象となる第2年度の後半から第3年度に向けては十分に間に合い,研究遂行上の支障はないものと考えている.また低酸素場では燃焼の遅れから火炎が長炎化し,従来は視野外のすす量を検討していなかったことが問題であったことが明らかになった一方で,短噴射期間による火炎のコンパクト化の重要性も明らかとなった.これらを総合的に評価すると,おおむね順調に進んでいるものと考えている.実験装置の改善時に燃料供給方法の見直しも行った結果,実験での燃料使用量が少なくて済むようになり,このために次年度使用額が生じた次第である.初期の計画でも燃料セタン価の影響の検討を第2年度目から開始する予定であったが,研究実績に記載したようにその重要性はより高まり,精力的に検討を進める予定である.なお従来は火炎全体のすす量(KL値)のみを検討の対象にしていたが,火炎内の1次元分布からすすの生成・酸化速度を定量化できる可能性が確認できた.当初の予定からは少しずれるものの,学術的には有用な検討であるため,合わせて検討を進めたいと考えている.2015年度使用分の試験燃料の購入に充当し,実験ではより多くの種類の燃料の比較をする予定である.当初の計画では本年度の終盤にセタン価を変化させるための燃料を購入し,予備的な実験まで行う予定であった.