hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海面加熱に対する海洋表層応答過程の解明による夏季海面水温場形成・変動の理解

春から夏にかけての海面(混合層)水温上昇をもたらす大気場から海洋に加えられる熱は、暖候期の海洋表層混合層が非常に薄いために、一般に混合層内でその熱収支が閉じず、多くの割合が鉛直拡散等の過程によってより下層へ運ばれる。混合層下に運ばれる熱は下層を上部から温めることで季節的な密度成層を形成するが、近年の観測研究は、それら下層に運ばれる熱が混合層における熱のバランス、すなわち海面(混合層)水温を決める上で重要であることを指摘している。そこで本研究は観測プロファイルに基づき暖候期の海洋表層成層の形成過程を詳細に調べることで、暖候期における海面水温場形成とその変動性を理解することを試みた。本年度は、前年度に導入し観測データプロダクトよりその有用性を示したポテンシャルエネルギーによる季節成層形成の定量的な記述手法を、より時空間的に高解像度な海洋データ同化プロダクトに適用し、観測データから得られていた結果の妥当性を確認した。それにより、ポテンシャルエネルギー発達の診断における残差項の大部分が鉛直拡散過程によってなされていることが示され、直接的な測定が難しく観測データが少ない混合層の底および季節成層内での鉛直拡散係数の月別気候値を北太平洋全域を対象に算出することができた。見積もられた鉛直拡散係数は春から夏にかけて季節の進行とともに小さくなる季節的な変動性、および、海上風強度に依存した空間的な変動性を有していることがわかった。歴史的観測プロファイルを用いて表層成層の長期変動性も調べた。その結果、全球の各海域において1960年代以降の有意な成層の強化傾向が検出され、その強化は全球平均では気候値の約6%に相当することがわかった。また、線形トレンドを除去した長期時系列からは、北大西洋、及び熱帯・北太平洋においてそれぞれ海域を代表する気候モードに対応する経年変動性が検出された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は自動水温塩分観測フロート(Argo)による観測データを主として用いて暖候期海洋表層成層の形成過程を詳細に調べることにより、暖候期における海面水温形成とその変動を明らかにすることを目的としている。本年度は北太平洋を対象として、季節的な表層密度成層の形成を水柱が持つポテンシャルエネルギーの増加として記述する手法を新たに外洋域で導入することで、季節成層発達のメカニズムとその鉛直構造の海域差を定量的に説明した。ポテンシャルエネルギーを用いた季節的成層発達の表現によって、北太平洋において、北緯30°付近を境に北側では鋭い季節成層が発達する一方で、南側では比較的緩やかな成層になる傾向や、赤道付近の東部でも成層が強く発達するが北緯30°以北とは位相がずれて発達することなどが明らかとなった。それらの海域ごとの成層発達特徴を説明するために、ポテンシャルエネルギーの時間発展方程式の各項を計算することでその発達のメカニズムを調べた。その結果、北太平洋の大部分では季節成層は海面および海洋内部加熱による浮力獲得(成層形成)と鉛直混合による浮力の鉛直再分配(成層減少)との鉛直一次元過程間のバランスのもとで発達していることがわかった。一方、北太平洋中緯度西岸に沿った黒潮および黒潮続流域、赤道循環域の強流帯および貿易風帯等の限られた海域では、水平プロセス(密度移流や流速の鉛直シア)の寄与が大きくなることが示された。また、北緯30°を境とした鉛直構造の違いの要因については、北側では大きい海面加熱項に海洋内部加熱項が加わることで大きいポテンシャルエネルギーの増加(鋭い成層の形成)がなされている一方で、南側では海洋内部加熱項は北側よりも大きいものの、海面加熱項がゼロまたは負なためにポテンシャルエネルギーの増加が小さい、すなわち緩やかな成層が形成されていることがわかった。現在までに暖候期の海洋加熱に対する応答過程について北太平洋を対象として研究を行なった。海洋開発研究機構が収集および公開している過去11年分のArgoデータに品質管理を施し、格子データを作成して解析を行なった。作成した格子データを用いて、季節密度成層のうちの水温成層成分および塩分成層成分の寄与の計算や鉛直構造の特徴を海域ごとの系統的な記述を行なった。さらに、季節成層の特徴を表現する物理量としてポテンシャルエネルギーを新たに導入し、その収支解析を行うことによって、研究目的の一部にあたる、季節成層の形成過程および鉛直構造とそれらの海域による違いの要因の解明を達成することができた。また、北太平洋の全領域を対象として、大気海洋の観測データに基づいて、注意深く混合層熱収支を計算することで、暖候期に関しては混合層のみでは熱収支が閉じず、混合層下へ浸透する熱が海面水温決定において重要であることを確認した。以上より、現段階での進捗状況は研究実施計画通り順調に進んでいると判断できる。

そこで本研究は観測プロファイルに基づき暖候期の海洋表層成層の形成過程を詳細に調べることで、暖候期における海面水温場形成とその変動性を理解することを試みた。本年度は、前年度に導入し観測データプロダクトよりその有用性を示したポテンシャルエネルギーによる季節成層形成の定量的な記述手法を、より時空間的に高解像度な海洋データ同化プロダクトに適用し、観測データから得られていた結果の妥当性を確認した。それにより、ポテンシャルエネルギー発達の診断における残差項の大部分が鉛直拡散過程によってなされていることが示され、直接的な測定が難しく観測データが少ない混合層の底および季節成層内での鉛直拡散係数の月別気候値を北太平洋全域を対象に算出することができた。見積もられた鉛直拡散係数は春から夏にかけて季節の進行とともに小さくなる季節的な変動性、および、海上風強度に依存した空間的な変動性を有していることがわかった。歴史的観測プロファイルを用いて表層成層の長期変動性も調べた。その結果、全球の各海域において1960年代以降の有意な成層の強化傾向が検出され、その強化は全球平均では気候値の約6%に相当することがわかった。また、線形トレンドを除去した長期時系列からは、北大西洋、及び熱帯・北太平洋においてそれぞれ海域を代表する気候モードに対応する経年変動性が検出された。本年度行なった季節サイクルについての結果を論文に投稿した後、今後は暖候期の海面水温の年々変動性に着目することで、暖候期海面水温決定における混合層下への熱浸透の寄与について詳細に調べる。観測データに基づく混合層熱収支から推測される鉛直拡散による熱フラックスについて、その物理メカニズムはなにか、時空間変動性はあるのか、海面水温の経年変動にどの程度寄与しているのかを明らかにする。得られた結果は、1次元混合層モデル等による感度実験によって検証する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
マイコプラズマ低分子RNAの構造と機能

本研究はマイコプラズマ(M.capricolum)の低分子RNAの一つ,MCS4 RNA(真核生物のU6snRNAと類似した塩基配列をもつRNA)の構造と機能の解明を目的としている。平成8年度科学研究費交付期間内には、1)MCS4 RNAと特異的に結合するタンパク質の同定,2)他の原核生物でのMCS4 RNA様RNAの探索,に重点をおいて研究を進めることを計画した。この結果,1)については,MCS4 RNAは少なくとも4種類の複合体を形成し得ること,そのうち2つの複合体はMCS4 RNAに特異的に結合するタンパク質を介して形成されていること,MCS4 RNA特異的に結合するタンパク質の一つが解糖系で働く酵素の一つ,グリセルアルデヒド-3ーリン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)であることが明らかになった。また,2)については,M.capricolumに最も近縁であるM.mycoidesにもMCS4 RNA様RNAは見つからず,MCS4 RNAがM.capricolum特異的に存在するRNAである可能性が強く示唆された。M.capricolumはヤギやヒツジを宿主とする寄生性のバクテリアであること,MCS4 RNAが真核生物のU6 snRNAと類似した塩基配列をもつことから,MCS4 RNAは宿主からの水平伝播によりM.capricolumに獲得されたものである可能性もある。M.capricolumに特異的に存在するRNAであるMCS4 RNAが,あらゆる細胞に普遍的に存在するGAPDHと特異的に結合することは一見相反することのように思われる。しかしながらマイコプラズマがごく小さいゲノムを効率よく使う生物であることを考えると,M.capricolum GAPDHは解糖系での役割に加えて,MCS4 RNAに結合することによって,別のM.capricolum特有の現象に関与する働きをもつようになったのかもしれない。
電子散乱・光学応答・陽電子動力学解析に向けた時間依存密度汎関数法の包括的開発

本研究では、時間依存密度汎関数理論(TDDFT)に基づく計算手法を、非平衡状態における電子散乱過程や、光吸収による励起子生成など、多体電子間の動的な相関が強く働く現象に対しても適用可能とすることを目指し、機械学習アプローチ等を用いた交換相関項の開発と、その応用計算を行う。また、電子と陽電子の相関ダイナミクスを計算するための多成分TDDFT法の理論開発を推し進め、電子・陽電子・原子核の相関ダイナミクス計算手法をも開発する。
生活習慣病ハイリスク者のエンパワメントの発展を促す支援プログラムと評価法の開発

本研究の目的は、生活習慣病ハイリスク者のエンパワメントの発展を促す支援プログラムと評価ツールを開発することである。本研究成果として、プログラムは【スキル1:知識】【スキル2:目標設定】【スキル3:自身の生活習慣の内省】【スキル4:生活改善の具体的な実践方法】の4つのスキルを身に付けるよう構成することが必要であり、評価指標は、個人と環境の両方の変容によって起こるQOLの向上についても評価できる指標の検討が必要であると考えられた。平成22年度では、研究全体の中の研究1を実施する事と成っていた。研究1では、生活習慣病の予防プログラムに関する国内外の文献を検討し、プログラム内容とその評価指標に対する示唆を得ることを目的としていた。文献検討の結果、生活習慣病の予防プログラムには、個別プログラムと集団プログラム、個別と集団の併用プログラムがあり、プログラムの内容としては、ヘルスモニタリングや個別相談、健康教育などが含まれている事が明らかとなった。また、プログラムの評価指標としては、プロセス評価や影響評価については、self-efficacyやself-liberationなど、前提要因についての記載は見受けられたものの、強化要因や実現要因に関する記載はほとんど見受けられなかった。影響評価や効果評価に関しては、運動・食生活などの生活習慣や体重や血液データ等の健康指標が用いられていた。今後の課題としては、プログラム実施における強化要因や実現要因に与える影響を評価出来るような新しい評価指標を開発していくと共に、より効果的なプログラムの開発を実施していく必要がある。平成22年度には、効果的な生活習慣病予防教室を実施している行政保健師等へのインタビューを実施したため、次年度、インタビューの分析を行い、プログラムの支援者の支援方法を明らかにするとともに、効果的な生活習慣病予防プログラムの検討を行う事とする。本研究の全体構想は、生活習慣病ハイリスク者が、自身の生活習慣の改善を通して、地域の生活習慣病予防対策の人材資源となっていく生活習慣病ハイリスク者のエンパワメントを促す支援プログラムを構築することである。その中で、本研究の目的は、生活習慣病ハイリスク者のエンパワメントの発展過程を概念モデルとして構築し、支援プログラムの開発を目指す。次いで、その支援プログラムの評価ツールを開発する。本研究成果として、生活習慣病ハイリスク者のエンパワメントを促すプログラムは【スキル1:知識】生活習慣病とその原因に関する知識、【スキル2:目標設定】行動変容の具体的な目標設定、【スキル3:自身の生活習慣の内省】自身の生活のアセスメントとセルフモニタリング、【スキル4:生活改善の具体的な実践方法】運動・栄養・禁煙などの健康的な生活の具体的な実践・選択方法の4つのスキルを身に付けるよう構成することが必要であり、スキル1は健康教育、スキル2はグループラーニング、スキル3は個別的な面接、スキル4はグループ活動の方法を用いることが効果的であることが明らかとなった。また、このプログラムの評価指標として、プリシードプロシードモデルの準備要因・行動・健康についての評価指標は見られたが、強化要因・実現要因の評価指標ならびに環境の評価指標については確立されていなかった。今後は、それらを開発するとともに、個人と環境の両方の変容によって起こるQOLの向上についても評価できる指標の検討が必要であると考えられる。
立位保持能力の低い脳卒中患者でも座ったままで脱がずに排泄が可能な下着の開発

下衣操作の自立は,脳卒中片麻痺者にとって重要な課題である.しかし,立位保持が困難な場合,下衣操作の自立に至らない片麻痺者は多い.そこで本研究では,このような者の下衣操作障害の軽減のために,座ったままで脱がずに排泄が可能な下着を開発し,効果を検証することを目的とした.開発した下着は特許出願をし公開済(特開2016-56476).この下着の効果検証の結果,片麻痺者でも座ったまま股の開口部を十分に開口することができ,陰部・肛門部の露出も十分に可能.また,下着操作後に排泄を行った結果,下着の汚染なく排泄が可能であり,介助での排泄の満足度に比べ,この下着を使用した排泄の満足度の方が高い結果となった.脳卒中を発症した場合,排泄動作(特にズボンや下着の操作)障害を伴うことが多くなり,排泄の介護が必要となる.排泄の介護は,介護側に身体的負担を与えるだけでなく,非介護側に身体的・精神的負担を与え,特に抵抗の大きい介護である.このことから,ズボンや下着の操作の自立は,脳卒中患者にとって重要な課題である.また,これらの動作が自立に至らない脳卒中患者の多くは,自力での立位保持が困難な場合が多い.そこで本研究では,立位保持能力の低い脳卒中患者でも座ったままで脱がずに排泄が可能な下着を開発し,その効果を検証することを目的とした.平成27年度は,立位保持能力が低い患者でも座ったままで脱がずに排泄が可能な下着を開発し,その効果について検証を行った.開発した下着は,“既存の障害者用下着"に取り入れられている股割れ構造と重なり構造に改良を加えたデザインとした.改良点は,それぞれの両側の殿部に装着した紐を前面まで延長させ,その紐を引っ張ることで股が開口できる仕組みを加えた点である.また,健常者が履く下着の構造・大きさを参考に,かつフィット感が出るよう作製した.この開発した下着は特許出願をし,公開された(特開2016-56476).この下着の効果検証として,脳卒中片麻痺者を対象に,第1段階では股の開口部の開口割合および陰部・肛門部の露出の有無の検証を,第2段階では実際に使用した際の汚染の有無および排泄に対する満足度の検証を行った.その結果,第1段階として,片麻痺者でも十分に股の開口部を開口することができ,陰部・肛門部の露出も十分に可能であった.第2段階として,この下着の着用および操作後に排泄を行った結果,下着の汚染なく排泄が可能であった.また,日常で介助を要して排泄を行っていることに対する満足度に比べ,この下着を使用し排泄を行ったことに対する満足度の方が有意に向上した.平成27年度の計画では,立位保持能力が低い患者でも座ったままで脱がずに排泄が可能な下着の開発および健常者を対象とした使用効果の検証を予定していた.現在までのところ,下着の開発を行い,脳卒中患者を対象とした使用効果の検証も一部開始している状況である.脳卒中を発症した場合,排泄動作(特に下衣の上げ下ろし)に困難を伴うことが多くなり,排泄の介護が必要となる.排泄の介護は,介護側だけでなく,被介護側にとっても特に抵抗の大きい介護である.このことから,排泄動作(下衣操作)の自立は,脳卒中片麻痺者にとって重要な課題である.この課題の解決に向けて,リハビリテーションが行われているものの,下衣操作の自立に至らない片麻痺者は少なくない.その理由は,自力での立位保持を獲得できなかったためという理由が多い.そこで本研究では,立位保持能力が低い片麻痺者の下衣操作障害を軽減するために,座ったままで脱がずに排泄が可能な下着を開発し,その効果を検証することを目的とした.平成27年度は,下着の開発およびその効果検証を行った.開発した下着は,“既存の障害者用下着"に取り入れられている股割れ構造と重なり構造に,両側の臀部に装着した紐を前部まで延長させ,その紐を引っ張ることで股が開口できる仕組みを加えたデザインとした.開発した下着は特許出願をし公開済(特開2016-56476).この下着の効果検証の結果,片麻痺者でも座ったまま股の開口部を十分に開口することができ,陰部・肛門部の露出も十分に可能であった.また,この下着の操作後に排泄を行った結果,下着の汚染なく排泄が可能であり,日常で介助を要して排泄を行っていることに対する満足度に比べ,この下着を使用し排泄を行ったことに対する満足度の方が有意に高い結果となった.ただ,開口した股の開口部の戻りが不十分であるという課題が明らかとなった.平成28年度は,平成27年度の調査結果から明らかとなった課題解決を試みた.課題解決方法としては,股の開口部端に薄型マグネットシートを組み込む改良を加えた.その結果,股の開口部の戻りが以前よりは可能となったが,まだ不十分な段階であるため,今後検討を続けていく.下衣操作の自立は,脳卒中片麻痺者にとって重要な課題である.しかし,立位保持が困難な場合,下衣操作の自立に至らない片麻痺者は多い.そこで本研究では,このような者の下衣操作障害の軽減のために,座ったままで脱がずに排泄が可能な下着を開発し,効果を検証することを目的とした.開発した下着は特許出願をし公開済(特開2016-56476).

この下着の効果検証の結果,片麻痺者でも座ったまま股の開口部を十分に開口することができ,陰部・肛門部の露出も十分に可能.また,下着操作後に排泄を行った結果,下着の汚染なく排泄が可能であり,介助での排泄の満足度に比べ,この下着を使用した排泄の満足度の方が高い結果となった.平成28年度は,引き続き下着の使用効果について検証を進めていく.リハビリテーションデータ解析演算装置が安価で購入できた点や統計ソフトが施設に常備されていたことにより,余剰金が生じた.平成27年度で余剰となった資金を使用して,平成28年度の効果検証に必要な物品の購入等に使用する予定である.
古代末期～中世におけるTlos市領域の流通インフラと農耕・居住区域の復元

ローマ帝国からビザンツ帝国への移行期は、アラブ・イスラム勢力が地中海に進出してきた78世紀に画される。それは、まさしく古代から中世への転換期でもあった。そうした時代の転換がひとびとの生活や物質文化にどのような影響をもたらしたのか。そのことを、大きな社会構造の変化との関連で解明するためには、ローマ時代からビザンツ時代にかけて、比較的安定した国際情勢の中で生活を紡いでいたひとびとの居住地域に焦点を当てるのが適切であり、トルコ南西部、クサントス川中流域は格好の調査対象たる資格がある。特に未調査の、内陸流通ネットワークと居住区画の地理学的、歴史学的、建築学的調査を行う。
膵癌の神経浸潤における神経細胞のオートファジーの役割の解明

膵癌が予後不良な原因の一つに神経浸潤による組織学的非切除と後腹膜再発があり、膵癌の神経浸潤機序の詳細な解明が必要である。膵癌においてはオートファジーが発癌を抑制する一方で、確立された膵癌の進展を促進することが知られているが、癌微小環境下における神経細胞のオートファジーの役割は明らかでなく、神経浸潤におけるオートファジーの役割の解明を目的とし研究を開始した。前年度までは、膵間質中に多く存在する膵星細胞のオートファジーの機序に着目した研究を行ってきた。正常及びオートファジー誘導膵星細胞のRNAを抽出して、マイクロアレイによる網羅的発現解析を行ったところ、オートファジー誘導群で複数の遺伝子発現の増加が認められた。siRNAを用いて標的遺伝子発現をノックダウンした細胞では、蛍光免疫染色及びウエスタンブロッティングでLC3-IIの低下、p62の蓄積を認めており、オートファジー制御に関与していることが示唆された。また、ヒト膵癌切除標本における神経細胞の神経細胞のオートファジー活性を、LC3抗体を用いた免疫染色で評価した。神経細胞においては一般的にLC3陽性となるため、今後は染色強度での細分類や、p62等他のオートファジーマーカーでの評価を追加して検討を行う必要がある。このように正常膵星細胞においてはその活性状態とオートファジーの関連性は解明されつつあるが、一方で膵癌に隣接する神経細胞と癌細胞の癌間質作用においての詳細な研究は行えていない。今後助成期間終了後も、膵星細胞のオートファジー誘導の手法やその結果を応用して引き続き神経細胞でのオートファジーについてさらに検討を進める予定である。膵癌が非常に予後不良な原因に神経浸潤による組織学的非切除と後腹膜再発があり、膵癌の神経浸潤機序の詳細な解明が必要である。近年、神経変性疾患では神経細胞のオートファジーの障害の関与が指摘されている。膵癌においてはオートファジーが発癌を抑制する一方で、確立された膵癌の進展を促進することが知られているが、癌微小環境下における神経細胞のオートファジーの役割は明らかでない。膵癌の神経浸潤における神経細胞のオートファジーを検討するにあたり、まずは膵星細胞のオートファジーの機序に着目した。間質の膵星細胞は癌間質相互作用により膵癌細胞の悪性形質に促進的に働き、その際にオートファジーが関与することを報告してきたが、膵星細胞におけるオートファジー活性化の機序は明らかでなかった。そこで、正常膵星細胞を用いて膵癌細胞が膵星細胞のオートファジーに与える影響を検討した。膵星細胞のオートファジーを誘導することで知られる飢餓条件培養やラパマイシン処理だけでなく、膵癌細胞株の上清添加でも正常膵星細胞のLC3-IIの発現は上昇し、オートファジーの誘導が示唆された。Cell lysateおよび培養上清中のCOL1とfibronectinは、これらの処理により発現が上昇し、膵星細胞のオートファジー亢進は細胞外マトリックスの産生および分泌を促進することが示唆された。活性化膵星細胞のマーカーであるαSMAの発現も上昇し、quiescentな膵星細胞の特徴である細胞質の脂肪滴は減少し、膵星細胞が活性化されたことが示唆された。これまでの結果より、膵癌細胞の培養上清によって正常膵星細胞のオートファジーは亢進し、膵星細胞は活性化へと導かれた。膵癌に隣接する神経細胞と癌細胞の癌間質作用においても類似するオートファジーの役割が存在する可能性がある。これまでの結果より、膵癌細胞によって正常膵星細胞のオートファジーは亢進し、膵星細胞は活性化へと導かれた。膵星細胞のオートファジーが癌間質相互作用を介して膵癌の成長と転移を促進することや、IL-6分泌を調整し、膵癌細胞の悪性度を高め薬剤送達を物理的に阻害する細胞外基質の産生と分泌に重要な役割を果たしていることが明らかになるなど、オートファジーの機序の解明はすすんでおり、これまでの研究結果を神経細胞に応用し研究を進めていく準備が出来ている。一方、膵癌切除標本における神経細胞のオートファジー活性の解析については、まだ検討が十分に行えておらず、計画はやや遅れている。膵癌が予後不良な原因として神経浸潤による組織学的非切除と後腹膜再発があり、膵癌の神経浸潤機序の詳細な解明が必要である。既存の化合物であるサリノマイシンはミトコンドリアの過分極によって細胞内活性酸素を上昇させ、細胞増殖抑制、オートファジー亢進に導くと推測されている。このサリノマイシンを膵癌細胞株に投与したところ、膵癌細胞の増殖は抑制され、LC3-IIタンパク上昇、細胞質中LC3の増加、cyto-IDの蛍光強度の上昇などオートファジーの亢進が示唆された。さらにオートファジー抑制後は、サリノマイシン投与による膵癌細胞の増殖抑制効果は増強され膵癌細胞株のサリノマイシン感受性が亢進していることも同定した。さらにオートファジー陽性・陰性細胞の網羅的遺伝子・蛋白発現解析を、マイクロダイセクションで細胞を選択的に採取しそのRNAを抽出して、マイクロアレイによる網羅的発現解析を行ったところ、オートファジー関連の候補遺伝子を複数同定している。

このように正常膵星細胞においてはその活性状態とオートファジーの関連性は解明されつつあり、膵癌に隣接する神経細胞と癌細胞の癌間質作用においても類似するオートファジーの役割が存在する可能性がある。正常膵星細胞を用いた実験で、膵癌細胞によって正常膵星細胞のオートファジーは亢進し、膵星細胞は活性化へと導かれた。オートファジー活性で分類した細胞についてマイクロアレイによる網羅的解析を行うなど、正常膵星細胞のオートファジーに関する研究は進んでいる。一方で、神経細胞のオートファジー活性の解析については、まだ検討が十分に行えておらず、計画はやや遅れている。膵癌が予後不良な原因の一つに神経浸潤による組織学的非切除と後腹膜再発があり、膵癌の神経浸潤機序の詳細な解明が必要である。膵癌においてはオートファジーが発癌を抑制する一方で、確立された膵癌の進展を促進することが知られているが、癌微小環境下における神経細胞のオートファジーの役割は明らかでなく、神経浸潤におけるオートファジーの役割の解明を目的とし研究を開始した。前年度までは、膵間質中に多く存在する膵星細胞のオートファジーの機序に着目した研究を行ってきた。正常及びオートファジー誘導膵星細胞のRNAを抽出して、マイクロアレイによる網羅的発現解析を行ったところ、オートファジー誘導群で複数の遺伝子発現の増加が認められた。siRNAを用いて標的遺伝子発現をノックダウンした細胞では、蛍光免疫染色及びウエスタンブロッティングでLC3-IIの低下、p62の蓄積を認めており、オートファジー制御に関与していることが示唆された。また、ヒト膵癌切除標本における神経細胞の神経細胞のオートファジー活性を、LC3抗体を用いた免疫染色で評価した。神経細胞においては一般的にLC3陽性となるため、今後は染色強度での細分類や、p62等他のオートファジーマーカーでの評価を追加して検討を行う必要がある。このように正常膵星細胞においてはその活性状態とオートファジーの関連性は解明されつつあるが、一方で膵癌に隣接する神経細胞と癌細胞の癌間質作用においての詳細な研究は行えていない。今後助成期間終了後も、膵星細胞のオートファジー誘導の手法やその結果を応用して引き続き神経細胞でのオートファジーについてさらに検討を進める予定である。癌浸潤部と非浸潤部の神経細胞におけるオートファジーの定量的活性評価およびオートファジー陽性・陰性細胞の網羅的遺伝子・蛋白発現解析を、マイクロダイセクションで細胞を選択的に採取しそのRNAを抽出して、マイクロアレイによる網羅的発現解析で行う。さらに、オートファジーの制御が神経細胞と膵癌細胞の癌間質相互作用に与える影響の検討を、神経成長因子を作用させることで神経突起を伸張し交感神経細胞様に分化することが知られているPC-12細胞と膵癌細胞の共培養実験や、オートファジー抑制剤であるヒドロクロロキンの投与実験で行う。神経細胞をオートファジーレベルにより分類し、それぞれの癌間質相互作用の程度を膵癌細胞との共培養で評価する。オートファジー陽性・陰性細胞の網羅的遺伝子・蛋白発現解析の結果から得られた候補遺伝子について、RNAiもしくはshRNA導入時の膵星細胞の機能的変化やオートファジー活性を検討する。さらに、自然発癌モデルであるKPCマウスを用いて、神経浸潤の程度とオートファジー活性の相関を調べる。
グラフェンによるフレキシブルデバイスのパシベーション

本研究では、透明で柔軟な全カーボン集積デバイスの高機能化・高性能化に加え、素子特性安定化技術を創出することを目指している。昨年度はCNT薄膜のバイオセンサ応用の開拓やグラフェン薄膜の大面積転写技術について検討した。特に、転写プロセスは確立したものの、パーティクルの除去が課題であった。今年度は、パーティクルの原因を明らかにするとともに、除去処理を検討した。具体的には、SEM/EDXによりパーティクルの組成を調べ、2種類のパーティクルを見出した。ひとつは球状のパーティクルでありSiが検出された。これはCVD炉の石英管に由来すると考えられる。成長温度である1050degCにおいて、石英は水素ガスによりエッチングされることが知られており、分解したSiがCu箔上に再付着したことによるものと考えられる。もうひとつはMg, Ti, Alなどの合金であった。酸で除去できなかったことから、こららの金属の酸化物と思われる。これらの元素はCu箔に含まれていた不純物と推測できる。これらのパーティクルを除去するため、フッ酸処理を行った。オールカーボン素子を作製する上で問題となる20 nm以上のパーティクルはほとんど除去された。一方で、15 nm以下のパーティクルは依然として半数以上が残っていた。これらはグラフェンの下側に存在するものと推測している。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、透明で柔軟な全カーボン集積デバイスの高機能・高性能化に加え、素子特性安定化技術を創出することを目指している。本年度は、CNT薄膜のバイオセンサ応用開拓、グラフェン薄膜の大面積転写技術について検討した。CNTバイオセンサについては、これまでに報告は数多くあるものの、一般的な溶液プロセスや素子プロセスに由来するCNT表面の汚染の影響については、センサ応用の場合には特に重要であるにもかかわらず、ほとんど調べられていない。本研究では、(1)ドライ転写プロセスによるCNT薄膜形成と、(2)素子プロセス中の保護膜導入により、清浄な表面を持つCNT薄膜バイオセンサをプラスチックフィルム上に実現した。作製したバイオセンサは、電気化学反応において、良好な面内均一性をもち、また、繰り返し計測において優れた安定性を示した。大面積グラフェンの転写については、Cu箔上のCVDグラフェンをSi基板に転写するプロセスについて検討している。Cu箔両面にグラフェンが成長しているため、はじめに、片面のグラフェンを機械研磨により除去した。一般的なポリマー材料を用いた手法により、Si基板上にグラフェンが転写されたことを確認した。一方で、機械研磨に由来すると思われるパーティクルが多く、またしわも観察された。次に、機械研磨に代えてプラズマエッチングによるグラフェン除去を検討したところ、パーティクルが大幅に減少した。一方で、Cuエッチング後にも、微量なパーティクルがグラフェン上に残っていた。このパーティクルの組成をEDXを用いて分析したところ、Si, Ti, Mg, Alなどが検出された。Cu箔の不純物やCVD炉の石英管に由来すると思われ、今後、除去プロセスを検討する。グラフェンの転写プロセスについては、大面積化に向けた課題を明らかにしている。パシベーション効果についてはまだ検討できていないものの、転写技術が確立できれば、急速に進展できると思われる。また、当初計画にはないが、新たにフレキシブルバイオセンサの研究に着手しており、計画以上の進展も見られる。グラフェンの転写プロセスにおいて、慎重な解析から明らかとなったパーティクルの問題については、CVDに用いる銅箔の高純度化に加え、パーティクル除去プロセスの検討を進める。その後、グラフェン電極を持つフレキシブルトランジスタを実現し、その安定性、特性制御性を確認する。また、新たにバイオセンサの課題については、FET型センサの開発にも取り組む。
義歯床下粘膜のバイオメカニクス特性評価を用いた総義歯リリーフ量の推定

今日では有床義歯の強度の増強および,装着感の向上のために,口蓋部にCo-Cr合金やジルコニア等のフレームワークを用いた有床義歯が普及している.これらは完成後の切削による調整が困難であるため,製作時に適切なリリーフ設定部位やリリーフ量を十分に検討することが重要であるが,現在上顎全部床義歯におけるリリーフ域の決定法についてガイドラインはなく,触診や視診による歯科医師の主観により決定されている.そこで,当講座では,実際の全部床義歯治療を想定して,有歯顎者の口蓋粘膜の厚さと疼痛発生時荷重量を同時に測定する口蓋床形態の装置(以下同時測定装置)を開発し,粘膜の性状と生じる疼痛の関係から義歯床へのリリーフの効果を検証した.さらに,有歯顎者の口蓋粘膜と同時測定装置の疑似口蓋床の三次元有限要素モデル(以下口蓋粘膜モデル,疑似口蓋床モデル)を構築し,噛みしめ力で荷重した際の口蓋粘膜の疼痛発生時の応力分布状況を解析し,客観的に評価した.まず,口蓋粘膜に異常を認めない有歯顎者15名に対し,上顎にリリーフ量の異なる3種類の疑似口蓋床(リリーフなし,0.23mm,0.46mm)を用いて,疼痛発生時の噛みしめ力と口蓋粘膜沈下量を,同時に測定した.さらに,代表的な1名の被験者で口蓋粘膜に14か所の測定部位を設定し,エックス線造影可能なスキャニングレジンで疑似口蓋床を製作し,コーンビームCTで撮影後,三次元有限要素解析ソフトウェアを用いて,疑似口蓋床モデルを構築した.その結果,口蓋部の支持力を向上させるためには,口蓋正中部のリリーフは有効だが,適切なリリーフ範囲やリリーフ量は,患者の口腔内状態などにより異なったが,今回製作した厚さの違いが弾性率に影響を及ぼす可能性が示され,被験者の実測の口蓋粘膜の厚さでモデルを構築することの重要性が示唆された.本研究では先ず,有歯顎者15名に対し,同時測定装置を用いて疼痛発生時の噛みしめ力と口蓋粘膜沈下量を,同時に測定し,口蓋床に付与したリリーフの効果を検証した.その結果,「なし」と「0.23 mm」,「なし」と「0.46 mm」の間には,疼痛発生時の噛みしめ力,口蓋粘膜沈下量ともに有意な増加が認められた(p < .05).しかし,「0.23 mm」と「0.46 mm」の間には,有意差は認められず,被験者の中には,リリーフ量を増加することで噛みしめ力と口蓋粘膜沈下量が減少するケースもみられ,適切なリリーフ量・範囲は,患者の口腔内状態などにより異なる可能性があることが示唆された.そのため,先の代表的な被験者1名の口蓋粘膜モデル,疑似口蓋床モデルを製作し,口蓋粘膜モデルの弾性率は算出した値を設定し,噛みしめ力で荷重した際の口蓋粘膜の疼痛発生時の応力分布状況を解析し,客観的に評価を行った.その結果,口蓋粘膜モデルにおいて厚さの薄い部位や,弾性率の大きい部位に大きな応力が発生した.また,従来からの部位ごとの厚さや弾性率の違いを考慮しない均一な口蓋粘膜モデルと比較して,厚さの違いが弾性率に影響を及ぼす可能性が示され,被験者の実測の口蓋粘膜の厚さでモデルを構築することが重要性であり,リリーフ設計のシミュレーションを作成する際に重要な指標であることが示唆された.以上のことから当初の目的である義歯バイオメカニクス特性を評価することで,総義歯リリーフ量の推定する道筋はある程度つけられたものと考えられる.今回の研究で製作した口蓋粘膜モデルは「First order analysis」としての簡易的なモデルであるが,口蓋正中部のリリーフの効果を検証したが,実際の臨床では口蓋正中部の以外の部位が原因で疼痛が発生する場合もある.本研究でも応力の大きい部位は口蓋正中部以外にもみられた.今後は粘膜内の応力分布の傾向を分析し,義歯への咬合力を均等に床下粘膜へ分散させることができるか検討を重ねたい.また,今回は疼痛発生時噛みしめ力で荷重した際の応力分布状況を解析したが,さらに口蓋粘膜沈下量にも着目し,ジルコニアなど製作後の調整が困難な義歯で,リリーフ範囲とリリーフ部位の設計を最適化する方法を検討したい.実際の義歯を想定した口蓋床形態の装置を開発し,有歯顎者での疼痛発生時の口蓋粘膜沈下量と噛みしめ力を同時に測定した.被験者は著明な口蓋隆起がなく,口蓋粘膜に異常を認めない有歯顎者3名とした.上顎には,疼痛発生時の沈下量を測定する超音波厚さ計と,噛みしめ力を測定する小型圧縮型ロードセルを組み込んだ,常温重合レジン製の疑似口蓋床を装着した.また,疑似口蓋床の沈下量を測定するための上顎の基準として,金属板を付与した熱可塑性レジンシート製の前歯部用シーネを用いた.下顎には,疑似口蓋床に咬合力を加えるための加圧用シーネを装着した. (今回開発した装置を同時測定装置とする.)

被験者には,疼痛が生じるまで毎秒100Nを目安に噛みしめさせ,疼痛発生時に信号発生器のスイッチを押下するよう指示した.ランプが点灯した前後0.5秒間の噛みしめ力の平均値を,疼痛発生時噛みしめ力とし,同様に,ランプが点灯した前後0.5秒間の沈下量の平均値を,疼痛発生時口蓋粘膜沈下量とした.測定回数は3回で,測定間隔は5分間隔とした.その結果,超音波厚さ計と小型圧縮型ロードセルを組み込んだ同時測定装置を用い,疼痛発生時噛みしめ力と口蓋粘膜沈下量を同時に測定することができ,疼痛閾値と粘膜沈下量の関係を客観的に評価できる可能性が示唆された.また噛みしめ力も沈下量も,被験者間で差があるが,同一被験者内では回数による差が小さく,検者内信頼性が高いことがわかり,装置の有用性が明らかになった.これらにより,全部床義歯における適切なリリーフ量の客観的な評価の可能性が示唆された.次年度は同時測定装置を使用し,有歯顎者20名程度での測定を行い,全部床義歯のリリーフ量を客観的に評価していく.申請時の計画と同等の段階まで研究を進めることが出来ているため.今日では有床義歯の強度の増強および,装着感の向上のために,口蓋部にCo-Cr合金やジルコニア等のフレームワークを用いた有床義歯が普及している.これらは完成後の切削による調整が困難であるため,製作時に適切なリリーフ設定部位やリリーフ量を十分に検討することが重要であるが,現在上顎全部床義歯におけるリリーフ域の決定法についてガイドラインはなく,触診や視診による歯科医師の主観により決定されている.そのため,術者間で完成義歯の精度に大きな差がある.また超高齢社会が進む日本において有床補綴治療の需要は増加している.そこで高齢者歯科学講座では,患者各々に適した上顎全部床義歯の作製を可能にするため,義歯支持粘膜の性状および疼痛閾値に関して多くの研究を行ってきた.その結果,高齢無歯顎者の粘膜は厚く軟らかく痛みを感じやすいことが明らかになった.また,口蓋部のリリーフは口蓋粘膜支持力を向上させるために必要不可欠であるが,適切なリリーフ域は患者の口蓋粘膜の厚さや弾性率等の性状,口蓋隆起の形態や位置,口蓋の幅や深さ等の口蓋形態などにより異なる可能性があることが考えられる.そこで本研究では,これまでに高齢者歯科学講座で開発された装置を改良し,新たに開発した口蓋床形態の装置(上顎には口蓋粘膜に接し噛みしめ力により沈下する疑似口蓋床,沈下量を測定するための上顎の基準となる前歯部用シーネ,下顎には疑似口蓋床に噛みしめ力を加えるための加圧用シーネを装着)を用い,有歯顎者における疼痛発生時噛みしめ力と口蓋粘膜沈下量の関係を同時解析し,口蓋部のリリーフが口蓋粘膜支持力に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.さらにFEAと併用することで患者各々に適したリリーフ域の決定法を確立する.1同時測定装置を無歯顎者で使用できるよう改良し,高齢無歯顎者の口蓋粘膜厚さ・弾性率・疼痛発生時の噛みしめ力および沈下量・口蓋形態を測定する.2三次元有限要素解析ソフト上で,口蓋床モデル,顎堤粘膜モデルを作成する.現在12が完了しており、今年度3を行う予定である.32で作成したモデルを使用し,実測値とFEA上でのシュミレーションによる値を比較する.今日では有床義歯の強度の増強および,装着感の向上のために,口蓋部にCo-Cr合金やジルコニア等のフレームワークを用いた有床義歯が普及している.これらは完成後の切削による調整が困難であるため,製作時に適切なリリーフ設定部位やリリーフ量を十分に検討することが重要であるが,現在上顎全部床義歯におけるリリーフ域の決定法についてガイドラインはなく,触診や視診による歯科医師の主観により決定されている.そこで,当講座では,実際の全部床義歯治療を想定して,有歯顎者の口蓋粘膜の厚さと疼痛発生時荷重量を同時に測定する口蓋床形態の装置(以下同時測定装置)を開発し,粘膜の性状と生じる疼痛の関係から義歯床へのリリーフの効果を検証した.さらに,有歯顎者の口蓋粘膜と同時測定装置の疑似口蓋床の三次元有限要素モデル(以下口蓋粘膜モデル,疑似口蓋床モデル)を構築し,噛みしめ力で荷重した際の口蓋粘膜の疼痛発生時の応力分布状況を解析し,客観的に評価した.
粒径・密度分離を行なったサブミクロン大気粉塵の特性化

1.石炭フライアッシュのサブミクロン粒径分離の検討1)サブミクロン粒径分離の検討:粒子が静電気によりフィルター上への付着を抑止する目的からニュークリポアフィルター表面上に金蒸着及び化学処理を施したものに関し、比較検討を行った結果、両方法ともフィルター表面上の帯電抑止には有効である事を見出した。金蒸着処理を施したフィルターは、蒸着部の剥離現象により帯電抑止の効果の劣化が激しく堅牢さに欠ける。他方、フィルター表面上に化学処理を施したものは、堅牢であり帯電抑止効果の劣化がほとんど認められなかった。2)石炭フライアッシュのサブミクロン粒子粒径の特性化:試料を粒径分離前に予め混合重液溶液を用いて比重分離を行いこの試料に関して1)の方法にて粒径分離を行った。このの結果、粒径が2520μmのNa、〈0.8μmのS,Caの増加以外は、740.8μmまでの構成成分は、ほとんど同一元素であるが0.8μm以下のサブミクロン粒子では、S,Naが著しく増加し、次にCa,Mg,P,Clが増加し、この粒径以外のものときわめて異った組成であった。2.フローサイトメトリーを用いた大気粉じん粒径分離への試み:細胞分離に用いられているフローサイトメトリーを大気粉じん粒径分離への応用に試みた。得られた粒子は、全て5μm以下であり105μm粒子は、含まれていなかったことから、本法は、大気粉じん粒径分離に応用できる可能性が示唆された。3.レーザーマイクロプローブ質量分析法(LAMMA)による石炭フライアッシュの特性化:以上の結果より以下の点が明かとなった。1)粒径-密度分離と組み合わせることによりLAMMAによる石炭フライアッシュの半定量分析がばらつきCV=50%以下で可能であり、2)LAMMAによる個々の粒子の定量的な取扱が可能である。
生涯スポーツ時代における生活時間配分に関する研究

本研究は、生涯スポーツ環境の整備に有効な資料を提供するため、増大した自由裁量時間の配分に焦点を当て、スポーツ活動を定期的に実施している人々の生活時間配分の実態を明らかにすることを目的とした。この目的を達成するために以下の手順で研究を実施している。1.調査対象の選定調査対象を選定するにあたっては、定期的なスポーツ活動実施者であること、調査の趣旨をよく理解して協力していただける対象であることを考慮して、神戸市の垂水区団地スポーツ協会のバレーボール部を選定した。同協会は昭和44年に発足した民間スポーツ団体で、積極的な活動を展開している。また、中でもバレーボール部は、2060歳代の幅広い年齢層から構成されており、本調査に最適であると考えている。2.調査票の作成調査票の作成にあたって、同協会の事務局長並びにバレーボール部の部長さんを交えて、2度に亙る調査内容の検討を実施した。その結果を考慮して、会員のスポーツ活動日の生活時間、スポーツ活動と他の活動とのやりくりの実際、スポーツ活動がライフスタイルに及ぼす影響などの項目を含む調査票を作成した。3.調査の実施調査票の印刷を終えて発送をする寸前になって、同地域が関西大震災の被害を受けた。直ちに、同協会の関係者と協議をした結果、現在はこれまでどおりのスポーツ活動が実施されていないため、生活およびスポーツ活動が正常化するのを持って調査を再開する事が望ましいという結論に達した。現在、この調査は一時の中断をしている。
海外に持ち出された日本の就学前教育-タイ,シンガポール,韓国の日本人子女教育-

タイ,シンガポール,韓国における日本人子女の就学前教育の実態と特色を明らかにするために,各国のそれぞれ3,7,6施設,計16施設を対象に質問紙調査,インタビュー,および観察調査を実施した。各国の日本人子女を対象とした施設は,日本人学校幼稚部,日本に経営母体を置く日本人幼稚園,日本人のみを対象とするローカルの私立幼稚園,日本人に限らないローカルの私立幼稚園に分けられる。教員はシンガポール日本人幼稚園を除いては現地採用方式がとられ,日本人または日系人が多いが,他民族の場合もある。日本人のみを対象としている施設では,保育目標という点では共通性が高いが,保育内容は経営規模,教材のコストなどによって差が認められ,また,保育方法は教員によって当該国の伝統的文化的影響によって違いが認められた。保育内容,方法では当該国の文化に応じた変容が認められる一方で,日本国内以上に「日本的な」内容,方法が採られている場合も多く,これらの共通性を明らかにすることは今後の課題である。また,施設の選択は保護者によって決定され,「日本人社会志向」と「ローカル志向」に大別できるが,その要因は十分明らかにすることはできなかった。これらの方法や内容の違いの子どもへの影響,保護者や教員の考え方などについては,今後さらに詳細な検討が必要と考えられる。
有床義歯が無菌顎患者の顔貌に与える変化の数値的解析

無歯顎患者の顔貌は,総義歯の形態により影響を受けるため、その作製時には審美性を考慮して設計を行っている。一般的には、無歯顎顎堤の解剖学的基準点をもとに作製した咬合床を患者の口腔内に試適し、調整している。しかしながら、その基準はあいまいで、術者の経験に左右されるところが大きい。本研究の目的は,顔貌への影響が大きい咬合床の唇側部の形態を変化させることによって,顔面形態にどのような影響を与えるかを,非接触型3次元形状計測装置を利用して計測し,無歯顎顎堤に対する総義歯前歯部の設計の基準を得ることである。平成9年度は、顔貌と咬合床唇側部の形態との空間的位置関係を解析するためのシステム構築ならびに解析方法の検討を行った。まず、画像合成の精度を向上させるため、顔貌計測時の頭部固定用装置を作製した。また、大量の画像データを処理するために、パソコン(購入備品)、光磁気ディスクドライブ(購入備品)等の補助記憶装置などでシステム構築した。さらに、顔貌と咬合床データを重ね合わせるための基準点を試作し,解析ソフトウェアを開発した。平成10年度は、有歯顎者の顔貌と歯列模型を用いて,重ね合わせの方法について検討を行った.その際,顔貌と歯列模型との獲得データ形式の違い(3次元データ配列の違い,データ間隔の違い,座標系の違い)の問題と,重ね合わせるための基準点をデータ上で特定する事が困難であることが問題となってきた.前者については,ソフトウェアを改良し,ほぼ解決できた.後者については,おおよその基準点を指定することで,同一座標系に顔貌と歯列模型を表示でき,データ上で両者間の距離計測が可能となった.今後,さらに重ね合わせの精度を向上させるために,基準点の形態や設置方法の検討を行い,その上で,無歯顎被験者前歯部唇側の形態を段階的に変化させた咬合床を作製し、計測データを収集し、数値的解析を行っていく予定である。無菌顎患者の顔貌は,総義歯の形態により影響を受けるため、総義歯の作製時には審美性を考慮して設計を行っている。一般的には、無菌顎顎堤の解剖学的基準点をもとに作製した咬合床を患者の口腔内に試適し、調整している。本研究の目的は,顔貌への影響が大きい咬合床の唇側部の形態を変化させることによって,顔面形態にどのような影響を与えるかを,非接触型3次元形状計測措置を利用して計測し,無菌顎顎堤に対する総義歯前歯部の設計の基準を得ることである。まず、画像合成の精度向上を目指し、非接触型3次元顔貌計測装置(Voxelan,現有設備)にて顔貌を計測する際に、頭位を一定にするために頭部固定用装置を作製した。さらに、顔貌と咬合床データを重ね合わせるための基準点や方法を検討し、Visual Basicで解析ソフトウェアを開発した。平成10年度は、重ね合わせの精度向上の検討を行い、無菌顎被験者前歯部唇側の形態を段階的に変化させた咬合床を作製し、計測データを収集し、数値的解析を行っていく予定である。平成10年度は、有歯顎者の顔貌と歯列模型を用いて,重ね合わせの方法について検討を行った.その際,顔貌と歯列模型との獲得データ形式の違い(3次元データ配列の違い,データ間隔の違い,座標系の違い)の問題と,重ね合わせるための基準点をデータ上で特定する事が困難であることが問題となってきた.前者については,ソフトウェアを改良し,ほぼ解決できた.後者については,おおよその基準点を指定することで,同一座標系に顔貌と歯列模型を表示でき,データ上で両者間の距離計測が可能となった.

今後,さらに重ね合わせの精度を向上させるために,基準点の形態や設置方法の検討を行い,その上で,無歯顎被験者前歯部唇側の形態を段階的に変化させた咬合床を作製し、計測データを収集し、数値的解析を行っていく予定である。
水環境中の物質輸送予測の高度化に向けた非一様・非定常流中の凝集ダイナミクスの解析

本研究では,水環境中の物質輸送予測の高度化を目指し,コロイド粒子の凝集に対する流れ場の動的影響を明らかにするために,非定常剪断流中でのコロイド粒子の凝集ダイナミクスを解明することを目的とした.当該年度の研究成果は,以下の通りである.実際の環境中では,大小さまざまな大きさのコロイド粒子が混在しており,異なる粒子間のヘテロ凝集がより重要である.特に,剪断流中の凝集理論では,小粒子と大粒子の粒径比が減少するに伴い,ヘテロ凝集速度が劇的に遅くなることが指摘されていた.しかし,実験的には,異径粒子間の乱流中におけるヘテロ凝集速度が,小粒径比において理論ほど大きく減少しないという問題があった.そこで,剪断流だけでなく伸長流を用いた理論に基づき,ヘテロ凝集速度の粒径比依存性を計算し,3つの異なる粒径比において測定された実験値との比較を行った.その結果,剪断流中の理論値よりも伸長流中における理論値がより実験値と近いという結果が得られた.この結果は,乱流のマイクロスケールでの流れが剪断流よりも伸長流により近似できることを示唆していると結論づけた.環境中では,潮汐による波のような非定常な流れが存在している.しかし,既往研究では,一様剪断流といった定常層流や,乱流中の凝集に着目しており,これら2つの中間の流れである非定常層流中の凝集に関する研究は十分ではなかった.そこで本研究では,流量の時間変化をプログラムできるシリンジポンプと光学顕微鏡から成る実験系を設定した.この実験系中に非定常振動流を発生させ,この流れによるコロイド粒子の凝集速度を一定体積中のコロイド粒子の計数に基づく,凝集の進行による粒子の数濃度の減少から測定した.得られた実験結果を拡張した既存の理論との比較を行い,流量の振幅,すなわち最大の剪断速度が増大するにつれて凝集が促進される傾向があることが示された.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,水環境中の物質輸送予測の高度化を目指し,コロイド粒子の凝集に対する流れ場の動的影響を明らかにするために,非一様・非定常剪断流中でのコロイド粒子の凝集ダイナミクスを解明することを目的とする.採用初年度である当該年度は,流れ場中の凝集速度へのコロイド粒子間の電気的相互作用の影響を中心に研究した.当該年度の研究成果は,以下の通りである.1.水環境中でのコロイド粒子の輸送特性を評価・予測する上で,その凝集体の大きさが重要である.したがって,凝集体の形成ダイナミクスを特徴づける,流れ場中の凝集速度の予測精度の向上が重要となる.流れ場中の凝集速度への静電相互作用の影響を検討するために,これまで実験値との定量的な比較が十分に行われていなかった,静電相互作用の存在下での既存の凝集理論の妥当性を実験値との比較に基づき検討した.特に,粒子間の静電斥力を系統的に変化させた実験結果の理論解析を行い,理論値が実験値を定性的に表現できることを示した.2.実際の環境中では,同種粒子同士の凝集だけでなく,異なる粒子同士の凝集であるヘテロ凝集も重要となる.特に,異符号に帯電したコロイド粒子間のヘテロ凝集速度について,モデルコロイド粒子の表面電荷量の影響に着目した研究を行った.その結果,クーロン力から予想されるような表面電荷量の増大による引力の増大が,必ずしも凝集を促進しないことが,実験と理論の両面から示された.このことから,引力の大きさよりもその作用範囲が,ヘテロ凝集を促進する因子として重要であると結論づけた.同種粒子間の凝集だけでなく,異符号に帯電した粒子同士の凝集分散現象を,粒子の帯電状態と併せて,実験およびその理論解析に基づき検討できている.よって,研究課題の遂行は,順調に進んでいると判断できる.本研究では,水環境中の物質輸送予測の高度化を目指し,コロイド粒子の凝集に対する流れ場の動的影響を明らかにするために,非定常剪断流中でのコロイド粒子の凝集ダイナミクスを解明することを目的とする.採用2年目である当該年度は,申請時の計画から修正して,スイス連邦・ジュネーブ大のBorkovec教授の指導の下,異符号に帯電した粒子間の凝集および帯電挙動への多価イオンやイオン特異性の影響に関する系統的な研究を行った.当該年度の研究成果は,以下の通りである.栄養塩であるリン酸や毒性の強いヒ素酸といった陰イオンは,鉄酸化物のように正に帯電したコロイドに吸着し,コロイドとともに移動すると考えられる.コロイドの移動特性は,凝集によるコロイドのサイズ増加に大きく左右されるため,吸着性イオンの存在下での凝集挙動への理解は,水・土壌環境中の物質移動予測において重要である.また,実際の環境中では,異符号に帯電した粘土鉱物と鉄酸化物といったように,異なる粒子間の凝集であるヘテロ凝集も重要となるが,吸着性イオンが異符号に帯電した粒子間の凝集に与える影響について,実験的検討が行われていなかった.そこで,異符号に帯電した粒子の混合系に,陰イオンの異なる種々の電解質を加え,ヘテロ凝集の電解質濃度依存性の測定および理論との比較・検討をおこなった.その結果,正に帯電した粒子に陰イオンが過剰に集積し電荷反転を起こす領域について,ヘテロ凝集が反発的になることを観測した.