hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ムチン型糖鎖転移酵素ＧＡＬＮＴ３によるインフルエンザウイルス増殖制御機構の解明

これまでの研究で、GALNT3は、A型インフルエンザウイルス感染細胞内において、ウイルスの転写・複製を促進している可能性が示唆された。本研究では、Galnt3ノックアウトマウスから、マウス胎児繊維芽細胞(MEF細胞)を樹立し、ウイルス感染実験を行うことにより、ウイルス複製への影響を詳細に解明することを試みた。その結果、PR8株感染MEF細胞では、野生型において、Galnt3の発現が上昇した。Galnt3ノックアウト型では、野生株と比較してウイルス遺伝子とウイルス力価の両者ともに有意に減少した。Suita株(H3N2)感染実験においても、同様の結果が得られた。これらの結果から、Galnt3をノックアウトした細胞にインフルエンザウイルスが感染すると、ウイルスの複製が有意に減少することが示された。昨年度までの研究では、Galnt3ノックアウトマウスからマウス胎児繊維芽細胞(MEF細胞)を用いたA型インフルエンザウイルス感染実験においてウイルス遺伝子とウイルス力価の両者ともに有意に減少し、Galnt3がウイルスの複製を促進する可能性を見出した。今年度の研究では、主にGalnt3ノックアウトマウスにA型インフルエンザウイルスを経鼻感染した時のウイルス増殖動態とマウス肺の組織学的変化について検討した。PR8株(H1N1)を野生型マウスに接種しウイルス感染から10日間毎日感染マウスから肺と気管を取り出し組織を分散した後、肺胞上皮細胞と気管支上皮細胞を分離した。この細胞を溶解しウエスタンブロット法を用いてタンパク質の発現を定量した。その結果、感染4日目までは加速的にGalnt3の発現が上昇し、その後、徐々にその発現が上昇し続けた。同時に、A型インフルエンザウイルスの核タンパク質(NP)の発現変化も検討したところ、感染7日目まで顕著に発現上昇したが、その後徐々に発現が低下した。さらに、ウイルス感染した肺をホモジナイザーですり潰し、フォーカス法によりウイルス力価を測定した。その結果、感染3日目まではGalnt3ノックアウト型と比較して野生型ではウイルス力価が有意に上昇したが、感染4日目以降は、ノックアウト型について顕著に上昇することが分かった。また、感染3日目と6日目の肺をブアン液で固定し、HE染色法を用いてマウス肺を組織染色して肺組織の炎症進度をスコア化した。結果、感染6日目のノックアウト型について血管変性と炎症性細胞の浸潤が顕著に認められた。以上の結果から、Galnt3は、ウイルス感染初期段階ではウイルスを増殖する方向に働きかけ、感染後期にかけてウイルス増殖を抑制する機能を担うことが示唆された。これは、組織染色の解析による結果からも同様に考えられる。当初の計画通り、レクチンマイクロアレイ法を用いたムチン型糖タンパク質の糖鎖修飾解析では、A型インフルエンザウイルス感染細胞において、GALNT3の発現とともにムチン型糖鎖が有意に上昇する結果が得られた。GALNT3安定発現細胞株においても、同様の結果が得られたことから、GALNT3の糖鎖修飾する酵素活性が促進している可能性が示唆された。
樹状細胞へのターゲッティングによる新しい呼吸器ウイルスワクチンの開発

呼吸器ウイルスの気道粘膜への感染を効果的に防御するためには、血清中のIgG抗体を誘導するのみでは不十分で、分泌型IgA抗体を誘導し、気道内にウイルス特異的IgA抗体が存在することが必要である。気道内で分泌型IgA抗体を誘導するためには、気道粘膜での抗原提示が必要である。本研究では、1.マウス肺炎ウイルスであるセンダイウイルスの感染防御抗原のエンベロープF蛋白とインターロイキン2の融合蛋白を作製し、2.これを抗原として気道粘膜での抗原提示細胞であり、IL-2レセプターを持つ樹状細胞を感作することにより、効率の良い免疫応答が得られるかどうかを検討することを目的とした。初年度では、FとIL-2の融合蛋白遺伝子(dFIL2)を作製し、T7ポリメラーゼ発現系により発現した。発現した蛋白はFとIL-2の両者の抗原性を保持していた。本年度は、マウスを免疫するためにdFIL2蛋白を大量発現する目的で、この融合蛋白遺伝子をバキュロウイルス発現系とセンダイウイルス発現系にそれぞれ組み換えた。しかし、これらの方法でのdFIL2蛋白大量発現はいずれも不成功であった。組み換えバキュロウイルスの発現するdFIL2蛋白は極めて少量で、^<35>S-Metを用いて辛うじて検出できる程度であった。この理由として、発現した融合蛋白のF部分もしくはIL-2部分が、感染細胞にトキシックに働いた可能性が考えられた。センダイウイルスベクターでは、組み換えウイルスは回収できなかった。これはIL-2遺伝子内に存在するセンダイウイルスの終止配列と類似の塩基配列のためという可能性がある。そこでDNAワクチンとして気道内にdFIL2蛋白を発現するため、サイトメガロウイルスエンハンサーとベータアクチンプロモーターを持つ発現ベクター、pCAGGS.MCSへの組み換えを行った(pCAG-dFIL2)。このベクターはクローニングサイトに組み込んだ遺伝子を、サポートウイルスやプラスミド無しに発現できる。pCAG-dFIL2をCV-1細胞にトランスフェクションした結果、dFIL2蛋白を間接蛍光抗体法で検出できた。今後このプラスミドをDNAワクチンとしてマウスでの免疫効果を検討する予定である。本研究は、樹状細胞へのターゲティングによる新しいタイプの呼吸器ウイルスワクチン開発の可能性を検討することを目的とする。センダイウイルス(SeV)はパラミクソウイルス科のマウス肺炎ウイルスであるが、本研究ではSeVの感染防御抗原のひとつであるエンベロープF蛋白とIL2との融合蛋白抗原を作製して、これでマウスの免疫を行い、F蛋白に対する液性免疫、細胞性免疫の誘導とSeVに対する感染防御免疫誘導の検討を行う。平成9年度はFとILの融合蛋白の作製を主たる目標とした。SeB-F cDNAの膜貫通領域より下流を除き、これにシグナル配列を除いたIL2 cDNAをつなぎ、ストップコドンの前にヒスチジンタグを入れたΔF-IL2 cDNAを作った。このcDNAをpGEN2ベクターのT7プロモータ下流に挿入してpGEM-ΔF・IL2を作った。同時にpGEN-ΔFも作った。ワクチニアウイルスvTF7・3を感染したLLCMK_2細胞にこれらのプラスミドをトランスフェクションしてΔF-IL2とΔFの発現を免疫沈降PAGEで検討したところ、抗HVJ抗体でΔF-IL2とΔFが、抗IL2抗体でΔF-IL2が、それぞれ期待される位置(72KD、62KD)に免疫沈降されることが確認された。さらにこれらの蛋白の細胞からの分泌を検討する予定である。また、マウス免疫用にΔF-IL2、ΔF蛋白を大量に調製する必要がある。現在、バキュロウイルス発現ベクターを用いてこれらの蛋白を大量発現するクローンを検索している。

そこでDNAワクチンとして気道内にdFIL2蛋白を発現するため、サイトメガロウイルスエンハンサーとベータアクチンプロモーターを持つ発現ベクター、pCAGGS.MCSへの組み換えを行った(pCAG-dFIL2)。このベクターはクローニングサイトに組み込んだ遺伝子を、サポートウイルスやプラスミド無しに発現できる。pCAG-dFIL2をCV-1細胞にトランスフェクションした結果、dFIL2蛋白を間接蛍光抗体法で検出できた。今後このプラスミドをDNAワクチンとしてマウスでの免疫効果を検討する予定である。
超大規模な配置決定問題に対する革新的アルゴリズムの開発

本研究では、従来取り扱うことのできなかった、超大規模配置決定問題に対する革新的アルゴリズムについての検討を行った。これまでに配置決定問題に対する多くのメタ戦略アルゴリズムが提案されているが、本研究で対象とするような超対規模な問題への適用例はほとんどない。本研究では、超大規模問題に特化したアルゴリズムを提案し、超大規模な2次割り当て問題に対して従来手法との比較を行い、提案手法の有効性を示すことができた。本研究の目的は、超大規模な配置決定問題に対する革新的なアルゴリズムの開発である。本年度は、まず、超大規模な2次割当問題に対するアルゴリズムの開発を行った。2次割当問題は、配置決定問題における代表的な組合せ最適化問題の一つであり、施設配置問題やVLSIのセル配置問題など、応用範囲の広い問題として知られている。これまでに数多くの手法が提案されているが、本研究で対象としているような超大規模な問題に対する検討はほとんど行われていない。本研究室では、これまでに、超大規模な2次割当問題に対するアルゴリズムを開発しており、その有効性を示している。しかし、現在解と近傍解の評価値の差のリストである差分リストを作成する際に時間がかかってしまうという問題点があった。そこで本研究では、この差分リストを作成する時間を削減するためのアルゴリズムを導入することにより、更なる解探索の効率化を実現することができた。また、超大規模な最大多様性問題に対するアルゴリズムの開発も行った。最大多様性問題は、与えられたn個の要素からm個の要素を選ぶとき、できるだけ多様性を有するように要素を選定する問題であり、マーケット計画やポートフェリオ選択など応用範囲の広い問題として知られている。本研究では、これまでに実験例のない超大規模な問題に対する新しい反復タブー探索法(ITS)を提案した。提案手法のITSでは、Tabu Searchで探索した局所解を利用して新たな解を生成することにより、超大規模な問題に対して効率よく探索を行うことができる。実験では、従来用いられているITSとの比較を行い、提案手法の有効性を示した。本研究の目的は、超大規模な配置決定問題に対する革新的アルゴリズムの開発である。初年度となる昨年度(平成25年度)では、超大規模な2次割り当て問題を対象に、アルゴリズムの開発を行った。具体的には、現在解と近傍解の評価値の差のリストである差分リストを作成する時間を削減するためのアルゴリズムを導入し、超大規模空間における解探索の効率化を実現した。本年度(平成26年度)は、昨年度提案したアルゴリズムを改良することにより、超大規模探索空間における探索性能を更に向上させることについての検討を行った。具体的には、まず、昨年度提案したアルゴリズム(従来手法)における差分リスト更新時に、直前の交換要素を含む差分評価値の再計算を、計算済の値を用いることにより、計算時間の短縮を行い、高速に探索を行う手法を提案した。実験では、従来手法との比較を行い、すべての問題に対して良い評価値を得ることができた。次に、探索における初期値決定法についての検討も行った。これまでは、ランダムに初期値を決め、そこから局所探索を行っていたが、初期値の評価値が悪い場合、良い解を見つけることができないという問題点があった。そこで、初期値の決定に進化計算を用い、大域的にある程度良い解を見つけ、そこから局所探索を行う手法についての検討を行った。ここで用いられる進化計算には、ほとんど時間をかけることはせずに、大雑把に良い解を見つけることを目的として用いた。この手法についても従来手法との比較を行った結果、従来よりも良い解を短時間で見つけることができた。以上に挙げた、アルゴリズムの改良を行うことにより超大規模空間における探索性能を向上させ、アルゴリズムの有効性を更に高めることができた。昨年度までの研究において、申請者は、超大規模な2次割り当て問題を対象に、新しいアルゴリズムの開発、改良を行ってきている。具体的には、現在解と近傍解の評価値の差のリストである差分リスト作成の効率化および改善を行った。差分リストの作成は、超大規模な問題では莫大な時間がかかってしまい、差分リスト作成中は解の探索を行うことができない。そこで、提案手法では、差分リストを作成しつつ解の探索を行う、これまでにない手法を提案し、さらに差分リスト作成および探索時の計算時間の短縮をする手法を組み入れることにより、さらに効率よく、超大規模空間を探索することができる手法を提案している。本年度は、これまで提案してきたアルゴリズムに、更なる改良を加えることで、解探索の効率化を実現した。具体的には、差分リスト作成時の解探索における近傍サイズは、これまで、同じ近傍サイズで探索を行っていた。しかし、差分リスト作成初期における改善解への移動頻度と、差分リスト完成直前の改善解への移動頻度は大きく異なるため、同じ近傍サイズでの探索は、効率がよいとは言えなかった。そこで、この解探索の近傍サイズを差分リストの完成度合いに応じて、動的に変化させることによって、効率的に解探索を行うアルゴリズムを提案した。実験では、超大規模な2次割り当て問題に対して、従来申請者が提案した手法と、新たに提案した改善手法との比較を行ったことろ、改善手法の方が、短い時間で評価値のよい解を探索できることが示された。以上に挙げた、アルゴリズムの改良を行うことにより、超大規模空間における探索アルゴリズムの有効性を高めることができた。

これまでに配置決定問題に対する多くのメタ戦略アルゴリズムが提案されているが、本研究で対象とするような超対規模な問題への適用例はほとんどない。本研究では、超大規模問題に特化したアルゴリズムを提案し、超大規模な2次割り当て問題に対して従来手法との比較を行い、提案手法の有効性を示すことができた。これまでに提案した超大規模な2次割り当て問題に対するアルゴリズムの性能を更に向上させるための改良を行い、従来手法との比較により、その有効性を示すことができたため。ソフトコンピューティング今後の研究として、アルゴリズムの更なる改良が挙げられる。差分リスト作成の改良により高速化を行うことができたが、差分リスト作成初期においては、高速化の効果が得られいない可能性も示された。そこで,高速化手法の適用開始の調整や、近傍領域の増減による改善解の発見頻度の変化を調べることにより、更にアルゴリズムの性能を改善することについての検討を行う予定である。また、最大多様性問題や、バイナリー2次計画問題などの、他の超大規模な組合せ最適化問題へ提案手法を適用することについても、今後の研究課題として挙げられる。超大規模な配置決定問題として、2次割当問題に対するアルゴリズムを開発・改良し、従来手法との比較により、超大規模な問題における有効性を示すことができたため。年度末に購入した計算サーバが、予定していた価格よりもやや安く購入することができたため。今後の研究として、まず、現在開発しているアルゴリズムの改良が挙げられる。これまでにも、改良を行ってきたが、まだ、初期値の生成方法や、差分リストの作成方法に改良の余地があり、これらを改良することによりさらなる探索の効率化が期待できる。また、解探索の履歴を調べることで、なぜ本手法が効率よく働いているかについても検討する必要がある。以上の検討を行い、さらに性能の良いアルゴリズムを実現する。また、他の超大規模な組み合わせ最適化問題へ提案手法を適用することについても、今後の研究課題として挙げられる。研究成果発表のための旅費の一部に使用する予定である。アルゴリズムの開発までは予定通り行うことができたが、比較検討を行い、研究成果をまとめるのに遅れが生じたため、研究成果発表のための旅費の一部が残額として生じた。
最新手法から探る海洋環境における金の分布とその動態

本年度は、Nobiasキレート樹脂による金の分離精製に最適な条件の検討を行い、それに基づき実際に太平洋産のマンガンノジュール標準試料NODP-1および海水中の金を濃縮したマンガンファイバー試料の定量を四重極型ICP質量分析計(ICP-MS)を用い行った。Nobiasキレート樹脂による金の分離精製については、昨年試みた溶離手法の検討をさらに進め、試料溶液をpH6に調製しNobiasキレート樹脂に吸着後、最終的に0.1Mアンモニア84mlで回収する方法が最適であること見出した。上記の分離精製法を異なるリーチングの条件(1M塩酸と2.5M塩酸)で処理したマンガンノジュール標準試料NODP-1に適用し定量を行ったところ、前者は44.8 ppbの値が得られたのに対し、後者では金のビームが得られず定量には至らなかった。前者は太平洋の試料の文献値6 ppb(Hein et al., 2015)に比べ数倍高い値である。一方、より強いリーチング条件下の後者は本来なら前者に比べ高濃度となることが予想されるが、定量値は得られなかった。以上のことから、NODP-1中の金は粉末状の試料中に均一には存在せず、偏在している可能性が示唆された。マンガンファイバーを用いた海水中の金濃度の定量には北西太平洋に位置する拓洋第5海山の水深1100 mに約270日係留したものを用いた。なお、マンガンファイバーに吸着した海水量の見積もりは、その中に含まれるネオジムの量を測定し、係留した場所の近傍測点の海水のネオジム濃度と比較し行った。その結果、海水の金濃度は11.1 fmol/kgとなり、従来の海水のデータ15 125 pmol/kgよりやや低いがほぼ同等のオーダーの値となった。樹脂による金の回収率などを考慮すると、この値はこれまでの報告値と大きくは矛盾しないものと考えられる。本年度は、金の定量に関しては、所属機関に設置されている高感度ICP質量分析計Neptune-Plusにおける分析条件の検討を行った。その結果、Neptune-Plusにおける測定の際に、金の同位体が存在する質量数197に微少ながらもタンタル酸化物(181Ta16O)が干渉することが明らかとなった。従って、化学分離の際に、タンタルを極力除去する必要があることを確認した。感度に関しては、通常のサンプリングコーンとXスキマーを組み合わせ、さらに脱溶媒ネブライザーを使用することで、1 ppbで0.25 Vの強度をファラデーカップで得た。Neptune-Plusでは0.05 V程度のビーム強度で1%を切る精度での測定が可能であるので、分析用溶液を1 ml用いると仮定すると、溶液中の金の総量は200 pg必要となる。これは、従来の海水の報告値(10 pg/kg程度)から考えると20 Lに相当する。ここに、より高感度の測定が可能なイオンカウンティングシステムを使用すれば、サンプル量は10分の一以下に減らすことが可能である。さらに、通常のサンプリングコーンをより高感度分析が可能なジェットコーンに付け替えることでさらに一段階サンプル量を減らすことが可能となる。海水試料に関しては、JOGMECの調査船「白嶺」に乗船し、金の分析用の試料を確保した。深度別にサンプリングを行い、各深度10Lを得ている。一方、研究船「かいれい」KR16-01航海(2016年1月実施)で拓洋第5海山に金を含む海水中の微量元素濃縮を目的としてマンガン酸化物を吸着させたアクリル樹脂を三深度に設置し、2016年10月に実施させた研究船「かいれい」KR16-13航海でその全ての回収に成功した。ICP質量分析計による金の定量に関する手法の確立および分析に供する海水試料(海洋に係留し吸着処理したものも含む)、そしてマンガンクラスト試料の確保、準備は当初の予定通り進んでいる。一方、海水試料からの金の濃縮手法の確立と海洋環境下における金の存在状態の検証に関しては当初の予定より若干立ち後れた状況にあるが、特に今後に支障をきたすものではない。以上を総合的に判断すると、研究の進捗状況は概ね順調と判断される。本年度は、昨年度に引き続き海洋研究開発機構に設置されている高感度ICP質量分析計Neptune-Plusを用いた金の定量の条件検討を行った。これに加え、Nobiasキレート樹脂による金の分離条件の検討も併せて行った。Neptune-Plusの測定において、1 ppbの金溶液で得られるビーム強度(Au-197)は、通常のサンプリングコーンとXスキマーを組み合わせ且つ脱溶媒ネブライザーを使用、さらに感度上昇を可能にするモードを使用することで、0.17V程度となった。この条件からさらにサンプリングコーンをジェットコーンに変更することで、ビーム強度は二倍以上の0.37Vとなった。金の定量、特に海水試料を対象とする場合、ビーム強度が十分得ることが出来ないことが予想されるのでジェットコーンを使用するセッティングが必須である。Nobiasキレート樹脂による金の回収は、金標準溶液を使用した実験による検討を繰り返し行った。その結果、pH6程度に溶液を調製し樹脂に吸着後、アンモニアを使用し溶出した場合、回収率は50から65%であるのに対し、硝酸を使用し溶出した場合回収率は4%程度にとどまった。従って、アンモニアを使用し高pH下で分離を行うことで高い回収率が実現される。

ただ、現状は0.1Mアンモニア水溶液を20ml使用し溶出を行っているが、回収率を向上にはより高濃度のアンモニア水溶液を使用する必要があるものと考えられる。実試料に関しては、拓洋第5海山から回収したマンガン酸化物を吸着させたアクリル樹脂(3試料)を化学処理し、マンガン酸化物を塩酸で溶解し溶液化した。そして、そこに含まれるネオジムの定量を行い同深度の海水のオジム濃度に基づき計算したところ、110Lから1100Lの海水がアクリル樹脂に濃縮されたことが分かった。これは、金の定量には十分な海水量と判断される。ICP質量分析計による金の定量手法の確立(感度の上昇など)と、分析に供する海水試料(海洋に係留し吸着処理したものも含む)及びマンガンクラスト試料の準備、確保は当初の予定通り進んでいる。また、マンガンクラスト試料に関しては、2017年5月に房総沖の拓洋第3海山で観測を行い、これまで継続して観測を行ってきた南鳥島近傍の拓洋第5海山同様に幅広い水深においてマンガンクラストが分布していることを見出した。そして同時に幾つかのサンプルの採取も行っており、その中には拓洋第5海山では採取できなかった極めて厚いもの(約13cm)も含まれる。一方、海水試料からの金の濃縮手法の確立と海洋環境下における金の存在状態の検証に関しては当初の予定より若干立ち後れた状況にあるが、前者に関してはキレート樹脂への金の吸着および溶出条件の検討は順調に進んでおり、今後の研究に支障をきたすものではない。また、後者に関しては当初予定の放射光を使用する方法ではなく、分別溶解を行う方法に切り替えるべく準備を進めている。以上を総合的に判断すると、研究の進捗状況は概ね順調と判断される。本年度は、Nobiasキレート樹脂による金の分離精製に最適な条件の検討を行い、それに基づき実際に太平洋産のマンガンノジュール標準試料NODP-1および海水中の金を濃縮したマンガンファイバー試料の定量を四重極型ICP質量分析計(ICP-MS)を用い行った。Nobiasキレート樹脂による金の分離精製については、昨年試みた溶離手法の検討をさらに進め、試料溶液をpH6に調製しNobiasキレート樹脂に吸着後、最終的に0.1Mアンモニア84mlで回収する方法が最適であること見出した。上記の分離精製法を異なるリーチングの条件(1M塩酸と2.5M塩酸)で処理したマンガンノジュール標準試料NODP-1に適用し定量を行ったところ、前者は44.8 ppbの値が得られたのに対し、後者では金のビームが得られず定量には至らなかった。前者は太平洋の試料の文献値6 ppb(Hein et al., 2015)に比べ数倍高い値である。一方、より強いリーチング条件下の後者は本来なら前者に比べ高濃度となることが予想されるが、定量値は得られなかった。以上のことから、NODP-1中の金は粉末状の試料中に均一には存在せず、偏在している可能性が示唆された。マンガンファイバーを用いた海水中の金濃度の定量には北西太平洋に位置する拓洋第5海山の水深1100 mに約270日係留したものを用いた。なお、マンガンファイバーに吸着した海水量の見積もりは、その中に含まれるネオジムの量を測定し、係留した場所の近傍測点の海水のネオジム濃度と比較し行った。その結果、海水の金濃度は11.1 fmol/kgとなり、従来の海水のデータ15 125 pmol/kgよりやや低いがほぼ同等のオーダーの値となった。
介護保険制度下のケアマネジメントにおける介護支援専門員と保健師の協働

本研究の目的は、介護保険制度下のケアマネジメントにおいて、介護支援専門員(以下CMとする)が対応困難を生じやすい内容の特徴とCMの支援ニーズ、対応困難を生じているCMに対する行政の保健師による効果的な支援内容を明らかにすることである。平成17年度は、以下について実施した。居宅介護支援事業所に所属し在宅療養者のケアマネジメントを実施しているCMに対し、ケアマネジメントにおいて対応困難を生じる状況・内容と対応困難を生じた際に必要な支援、今までに対応困難を生じた際に行政の保健師から受けた効果的であった支援内容について郵送による自記式アンケート調査を実施した。調査はN県内の居宅支援事業所278施設のCM693名に調査票を郵送し、340名から回答を得た。(回収率49.1%)CMの属性は、基礎資格は介護福祉士が52.4%、CM以前に在宅介護支援経験がある人は35.3%であった。ケアマネジメントでCMが「大変困難だと思う」と回答した人が多かったのは、「虐待している介護者に対する対応策を考えること」「独居の認知症利用者に対するケアプラン立案」「虐待に対する具体的対応策が必要な時期の判断」であった。また、実際によく経験する困難内容は、「利用者の退院決定からサービス利用開始までの期間が短い場合のサービス調整」、「利用者にサービス利用拒否ある場合のケアマネが必要と思うサービス利用に向けた本人の説得」「利用者の状況変化の際など必要時に主治医と連絡を取ること」であった。CMが実際に対応困難を生じ、保健師に相談した際に、保健師からうけた効果的であったと感じた支援内容は、実際に事例に共同で関わること、問題解決のための具体的なアドバイス、CMが行っていることへの支持的関わりなどの内容を含むものが多く、一人で対応困難を抱えているCMを直接的・間接的に支援する保健師の関わりの重要性が示唆された。本研究の目的は、介護保険制度下のケアマネジメントにおいて対応困難を生じている介護支援専門員に対する保健師の支援技術を明らかにすることである。本年度は、以下について実施した。市町村に所属し、介護支援専門員への支援実績のある保健師17名を対象に半構成的面接法によるインタビュー調査を実施し、保健師が介護支援専門員に対して行った支援過程に沿って支援行為とその意図を聴取し、作成した逐語録の内容を質的帰納的に分析した。結果、17名の保健師による22事例の介護支援専門員への支援過程から保健師の介護支援専門員への支援技術として、次の知見が得られた。1)保健師の行う介護支援専門員への支援の意図には、「支援の必要性の判断」、「問題の明確化」、「支援の実施」、「支援の評価」、「地域支援体制拡充への発展」の局面があった。2)保健師の介護支援専門員への「支援の実施」の意図の中には、介護支援専門員の《ケアマネジメント能力の向上を図る》と、《ケアマネジメントを実施しやすくする》意図があった。3)介護支援専門員への支援行為として、保健師が働きかける対象は、介護支援専門員、利用者・家族、ケアチーム、ケアスタッフ・関係者と多岐に渡っていた。4)保健師は、介護支援専門員への支援方法として、直接示す、モデルを示す、保健師が介在して関係をつなぐ、他のケアスタッフ・関係者を介在させて関係をつなぐ、役割を分ける、体制を作るという方法を用いていた。今後は、さらに分析を継続するとともに、介護支援専門員への調査等を行い保健師による効果的な介護支援専門員への支援技術を明らかにしていく。
腫瘍マーカー糖鎖を合成する糖転移酵素分子種の特異的検出方法の開発

糖鎖性の腫瘍マーカーのうち、l型基幹糖鎖グループの代表であるCAl9-9(シアリルLe^a)と2型基幹糖鎖グループに分類されるシアリルSSEA-1(シアリルLe^x、SLX)は、血管内皮細胞に存在する細胞接着蛋白質セレクチンのりガンドであり、癌の血行性転移を促進する。我々は、昨年大腸癌のフコシルおよびシアリルトランスフェラーゼを検索して、フコシルトランスフェラーゼについては、Fuc-TIVががん組織で有意に増加していること、シアリルトランスフェラーゼについては、とくにST30分子種のmRNAが、癌で有意に増加していることを見いだしたが、今年度はそれに加えて、シアリルトランスフェラーゼのうちST3Gal IIも有意に増加していることを見出した。ただし、ST30については統計的にp<0.0001であるのに対して、ST3Gal IIについてはp<0.001であり、ST30分子種mRNAの増加の方が著明であった。また、従来から乳癌の腫瘍マーカーとして用いられてきたNCC-ST-439において検出されている糖鎖が、特殊なムチンコアGlcNAcβ′l→6GalNAcα上のシアリルLe^xであることを見出し、これもセレクチンに対する接着活性を持つ生理活性糖鎖であることを報告した。さらに、大腸組織にはGlcNAcβの6位が硫酸化されたシアリル6-スルホLe^xが存在することを見出した。特異的単クローン抗体を作成して検索したところ、シアリル6-スルホLe^xが癌においては非癌組織よりも有意に減少することが判明した。このことは、癌化にともなってGlcNAcβの6位の硫酸化が低下することを示唆している。これに対して3-スルホLe^xや3-スルホLe^aは、特異抗体による検索の結果、癌部と非癌部での分布に有意差がないことが判明した。このことは、硫酸化一般が癌化によって低下するのではないことを示唆しており、GlcNACβの6位の硫酸化の低下が特異的な現象であることを示す。癌化に伴って低下する6-スルホトランスフェラーゼのクローニングが今後必要であると考えられる。糖鎖性の腫瘍マーカーのうち、1型基幹糖鎖グループの代表であるCA19-9(シアリルLe^a)と2型基幹糖鎖グループに分類されるシアリルSSEA-1(シアリルLe^x、SLX)は、血管内皮細胞に存在する細胞接着蛋白質セレクチンのリガンドであり、癌の血行性転移を促進すると考えられる。我々は、大腸癌のフコシルおよびシアリルトランスフェラーゼを検索して、フコシルトランスフェラーゼについては、Fuc-TIVががん組織で有意に増加していること、シアリルトランスフェラーゼについては、とくにST30分子種のmRNAが、癌で有意に増加していることを見いだした。大腸癌以外の固形がんとしては乳癌を選び、シアリルLe^xの合成に関与しているフコシルおよびシアリルトランスフェラーゼを検索したところ、乳癌ではフコシルトランスフェラーゼFuc-TVIが特異的に増加していることを見いだした。また、白血病においても、セレクチンとそのリガンド糖鎖を介した細胞接着は、悪性細胞の組織への浸潤に大きな役割を演じていると考えられる。

実験の結果、白血病において、シアリルLe^xの合成に関与するフコシルトランスフェラーゼの分子種は、固形がんとは大きく異なり、Fuc-TVIIであることが判明した。白血病の中でも組織浸潤傾向が特徴的な成人T細胞性白血病細胞では、同酵素遺伝子の転写が誘導され、その結果細胞表面での抗原発現と白血病細胞の組織浸潤に相関することをも報告してきた。さらに遺伝子レベルの検討を進めるために、同遺伝子のgenomic cloningを行い、制限酵素地図を作製するとともに5'untranscribed regionの解析を行った。糖鎖性の腫瘍マーカーのうち、1型基幹糖鎖グループの代表であるCA19-9(シアリルLe^a)と2型基幹糖鎖グループに分類されるシアリルSSEA-1(シアリルLe^X、SLX)は、血管内皮細胞に存在する細胞接着蛋白質セレクチンのリガンドであり、癌の血行性転移を促進する。我々は、大腸癌のシアリルトランスフェラーゼを検索して、とくにST3OおよびST3Gal II分子種のmRNAが、癌で有意に増加していることを見いだした。ST3Oについては統計的にp<0.0001であるのに対して、ST3Gal IIについてはp<0,001であり、ST3O分子種mRNAの増加の方が著明であった。また、従来から乳癌の腫瘍マーカーとして用いられてきたNCC-ST-439において検出されている糖鎖が、特殊なムチンコアGlcNAcβ1→6GalNAcα上のシアリルLe^Xであることを見出し、これもセレクチンに対する接着活性を持つ生理活性糖鎖であることを報告した。さらに、大腸組織にはGlcNAcβの6位が硫酸化されたシアリル6-スルホLe^Xが存在することを見出した。特異的単クローン抗体を作成して検索したところ、シアリル6-スルホLe^Xが癌においては非癌組織よりも有意に減少することが判明した。このことは、癌化にともなってGlcNAcβの6位の硫酸化が低下することを示唆している。これに対して、3'-スルホLe^Xや3'-スルホLe^aは、特異抗体による検索の結果、癌部と非癌部での分布に有意差がないことが判明した。このことは、硫酸化一般が癌化によって低下するのではないことを示唆しており、GlcNAcβの6位の硫酸化の低下が特異的な現象であることを示す。古くから大腸癌においては、癌化に伴って、スルホムチンが減少し、シアロムチンが増加することが指摘されてきた。増加するシアロムチンの糖鎖構造は、シアリルLe^aやシアリルLe^Xが主体をなしていると考えられるが、減少するスルホムチンの実体は、従来いわれてきた3'-スルホLe^Xや3'-スルホLe^aではなくて、6-スルホ系の分子種であると考えられる。癌化に伴って低下する6-スルホトランスフェラーゼのクローニングが今後必要であると考えられる。
自動回転運動する楕円柱周りの流れ特性に関する研究

薄板をその長辺を鉛直方向に平行な姿勢から自由落下させると,薄板はしばらくすると規則的な回転運動に至り,翼の中心は斜め下方にほぼ直線的に一定回転で運動する現象が生じることがある。この現象は自動回転運動と呼ばれ,落下物体の形状や慣性モーメント等の条件がそろえば観察できる。自動回転運動している薄板は簡単に観察できる現象にもかかわらず、薄板からの渦放出と平板の回転運動に起因して、非定常的な流体力が作用する。そのため、その非定常流体力のメカニズムの解明することで、昆虫等の羽ばたき運動での揚力発生メカニズムの解明の一助になると考えられる。今回の研究では,まず,平板の自動回転運動の落下速度と回転数を一定と仮定した場合の平板周りの流れ場を離散渦法を用いて解析した。計算結果はPIVに可視化実験結果と定性的に一致した。また、計算結果より平板に作用する非定常流体力を算出し,平板からの渦放出と平板からの回転運動が及ぼす影響について調べた。その結果、θ=0°では回転運動が流体力に及ぼす影響が大きく、ポテンシャル理論の結果とほぼ一致し、それ以外の領域では渦放出の流体力への影響が大きくなることが確認された。また、実際の自動回転運動の落下挙動を再現するために,計算コードに平板に作用する流体力やモーメントを外力とする運動方程式を加え,平板の移動及び回転を取り扱えるようにした。計算結果は高速度カメラによる映像を画像処理した結果と比較し良い一致を得た。数値計算結果を回転数を一定にした場合の計算結果と比較し,平板の運動による流れ場や平板に作用する流体力の変化が,再び平板の運動に影響を与えるようなフィードバック効果の大きさを調べたが,平板の落下軌跡や回転数はほぼ同じ傾向を示した。このことから,自動回転運動している平板ではフィードバック効果は小さいことを明らかにした。楕円柱を空中を自由落下させる時に生じる自動回転運動に着目し、そこで起こる渦放出の機構やその非定常流体力との関係を調べた。自動回転運動のパラメータを知るため、楕円柱を自由落下させて、落下速度と回転数を測定し、同条件において、門様流中で回転する楕円柱周りの流れをPIV装置を用いて可視化した。その結果、楕円柱後流に渦放出が確認できた。自動回転運動する楕円柱周りの流れ場と流体力の関係を調べるために、移動境界適合座標系による有限体積法を用いた2次元数値解析を行い、結果を可視化実験結果と比較し計算手法の妥当性を確認した。計算結果より楕円柱にはたらく抗力係数及び揚力係数は楕円柱の回転の2倍の周期で変化することや各位相ごとの渦放出構造や揚力及び抗力の最大、最小値との対応について明らかにした。特に、-160°位相では楕円柱に負の抗力が,一様流との迎え角が0°に近い位相において揚力がそれぞれ生じることが明らかとなった。これは準定常の空気力学では起こりえない現象であり、非定常的な流体力によるものと考えられる。そこで一様流中で回転する楕円柱周りの流れを複素ポテンシャルで表し、非定常に拡張されたブラジウスの式を用いて流体力を算出することにより楕円柱の回転が流体力に及ぼす影響について調べた。その結果、一様流中で回転する楕円柱に生じる負の抗力や一様流との迎え角が0°に近い位相で生じる揚力は楕円柱の回転と一様流により生じる力に起因することを明らかにした。楕円柱を空中で自由落下させたときに生じる自動回転運動に着目し,そこで起こる渦放出の機構や非定常的に生じる流体力について調べるために,一様流中で回転する楕円柱周りの流れ場及び流体力特性について調べた.まず,発泡スチロール製の楕円柱モデルで自由落下実験をおこない落下速度及び回転数の平均値を測定した.次に,その落下速度を一様流速とする一様流中において,測定された自動回転運動の回転数によって回転する楕円柱周りの流れの数値計算を行った.この場合,楕円柱に作用する流体力は楕円柱の回転に起因する流体力と楕円柱の渦放出に起因する流体力に分類できると考えられる.このうち,本研究では楕円柱の渦放出に起因する流体力を離散渦法の結果と有限体積法の結果との比較より明らかにした.ここで,有限体積法の結果は実験結果よりその妥当性が確認されている.本研究で用いた離散渦法では物体表面に固定される束縛渦点により一様流中で回転する物体周りのポテンシャルフローを与え,物体から放出される渦点で剥離せん断層や渦を与える.渦点を放出しない場合の計算では,ポテンシャル理論により得られる抗力係数,揚力係数と一致し計算の妥当性を確認した.放出渦点を物体から放出する計算では,抗力係数,揚力係数がいずれもポテンシャル理論から正の方向に逸れ,粘性を考慮した有限体積法で得られる流体力の値に近づいた.ポテンシャル理論から流体力の値が逸れる位相では渦放出に起因する流体力が大きな影響を及ぼすと考えられる.特に,渦放出の影響は抗力係数に対してθ=-50°-160°,揚力係数に対してθ=0°-120°で顕著であった.

また,質量の影響について調べるために材質の異なる2種類の物体の自動回転運動について調べたが、異なる材質間の落下速度,回転周波数,平板の長径に基づく周速比がほぼ一定であったため,質量による影響はほとんど見られなかった.薄板をその長辺を鉛直方向に平行な姿勢から自由落下させると,薄板はしばらくすると規則的な回転運動に至り,翼の中心は斜め下方にほぼ直線的に一定回転で運動する現象が生じることがある。この現象は自動回転運動と呼ばれ,落下物体の形状や慣性モーメント等の条件がそろえば観察できる。自動回転運動している薄板は簡単に観察できる現象にもかかわらず、薄板からの渦放出と平板の回転運動に起因して、非定常的な流体力が作用する。そのため、その非定常流体力のメカニズムの解明することで、昆虫等の羽ばたき運動での揚力発生メカニズムの解明の一助になると考えられる。今回の研究では,まず,平板の自動回転運動の落下速度と回転数を一定と仮定した場合の平板周りの流れ場を離散渦法を用いて解析した。計算結果はPIVに可視化実験結果と定性的に一致した。また、計算結果より平板に作用する非定常流体力を算出し,平板からの渦放出と平板からの回転運動が及ぼす影響について調べた。その結果、θ=0°では回転運動が流体力に及ぼす影響が大きく、ポテンシャル理論の結果とほぼ一致し、それ以外の領域では渦放出の流体力への影響が大きくなることが確認された。また、実際の自動回転運動の落下挙動を再現するために,計算コードに平板に作用する流体力やモーメントを外力とする運動方程式を加え,平板の移動及び回転を取り扱えるようにした。計算結果は高速度カメラによる映像を画像処理した結果と比較し良い一致を得た。数値計算結果を回転数を一定にした場合の計算結果と比較し,平板の運動による流れ場や平板に作用する流体力の変化が,再び平板の運動に影響を与えるようなフィードバック効果の大きさを調べたが,平板の落下軌跡や回転数はほぼ同じ傾向を示した。このことから,自動回転運動している平板ではフィードバック効果は小さいことを明らかにした。
PC12細胞における抑制型Smadを介するアポトーシス誘導機構の解析

これまでの研究で、交感神経様細胞であるPC12細胞において、抑制型Smadを構成的に強制発現した場合、細胞死が誘導された。細胞死の形態はアポトーシス様であると考えられる。その理由として抑制型Smadが直接的に関わったことが考えられる。またその時確認される、繊維芽細胞増殖因子受容体(FGFR)の発現抑制が細胞死誘導に関わっている可能性も否定できない。これらの可能性を検証するために、Smadの働きを解析した。以前の研究で、FGFRの発現が骨形成タンパク質(BMP-2)によって上昇することを見いだした。通常はBMP-2のリガンド刺激をいくら強くしても、PC12細胞にはアポトーシスが誘導されないことを確認した。BMP-2は抑制型Smadの遺伝子発現を誘導することは既知である。化学物質誘導型の抑制型Smad発現細胞の作成を試みたが、その発現量は期待以下のレベルであった。しかし発現量とアポトーシス細胞の割合には相関性があった。次にBMP-2影響下のもとで抑制型Smadを強制発現させた場合、FGFR-1の遺伝子発現は、抑えられることが判明した。しかしこの実験系で用いた一過的な強制発現系の場合、アポトーシスにまでは至らなかった。また反対に受容体制御型Smadを強制発現させた場合、FGFRの発現が増強された。このことから、FGFRの発現には、BMPによって活性化されるSmadが関わっていることが判明した。最終的にはSmadがリン酸化を受けることが生化学的実験手法を用いて確認された。また交感神経様に分化する細胞の割合は、FGFRの発現に依存していたものの、Smad以外に活性化するシグナル伝達経路は、本研究では確認されなかったことからも、リン酸化を介する以外の誘導メカニズムは想定されない。
地域産業連関表の推計と活用の方法に関する研究

この研究では、地域産業連関表に推計と活用方法に関する研究を行った。始めに、公表された地域産業連関表を比較可能な形にデータベース化し、都道府県産業連関表と全国表ならびに経済産業省地域表などとの精度や作成方法に関する比較分析を行った。あわせて市町村産業連関表の作成状況を調査し、推計方法を整理した。都道府県産業連関表はほぼ共通した推計方法で作成され、その精度も全国表、経済産業省地域表と比較して概ね満足のいくものであると判断される。地域産業連関表は政策評価分析、経済波及効果分析などに活用されているが、実態としての地域経済は県域を越えて広域化しているため、需要漏出率の多い結果となる。また、県内地域も多様であるため、県の平均値としての分析では実態とはずれた分析結果になりかねないという問題がある。そこで我々は2つの地域間表による分析を試みた。ひとつは中部5県を事例とした県間産業連関表であり、もう一つは三重県を事例とした県内地域間産業連関表である。いずれの地域間表も交易額の推計が最も重要であり、ここではRAS法による繰り返し計算により推計する方法を採用した。この方法は、適切な初期値を与えれば、容易にかつ整合的に交易額が推計できることを示した。地域間産業連関表は経済の広域化や地域の多様性に対して、県産業連関表による分析の限界を打破するものとして有用であると考える。もうひとつは市町村産業連関表の作成が今後増加することが見込まれるため、名古屋市および中国・天津市を事例として、市町村ベースの産業連関表の作成を行い、推計上の課題を整理した。市町村の場合、地域間交易に関する経済統計が不足することが考えられ、ここではノン・サーベイ法の一つでるLocation Quotient Methodを利用して県内地域間交易を推計する試みを行った。前者については市経済構造分析を、後者に関しては環境分析への応用を試みた。この研究では、地域産業連関表に推計に関して重要と考えられる3つの課題について調査・研究を行う。第1は、県内地域間産業連関表の推計と利用方法に関する研究、第2は、雇用表の推計と利用方法に関する研究、第3は、地域産業連関表延長表の推計と利用方法に関する研究である。県ベースでも地域間表、雇用表、延長表について推計作業を始めているところもあるが、様々な課題があり全県に急速に普及するというところまでは至っていない。ここでは、このような推計・応用上の問題点を整理し、解決の方法について考察することを目的としている。今年度は、これらのテーマに共通する国および地域の産業連関表などの整備状況を把握し、基礎統計データベースを作成することを中心的に行った。各県の産業連関表についてはホームページなどで積極的に公開されていく方向にある。我々の集めた基本情報についても各県の了解を得たところからホームページに公開する方向で整理している。各県の平成7年度産業連関表について県表と国表、産業経済省の地域表などとの比較を試みた。現在の段階ではすべての県表について収集できていないので、中部地域5県の産業連関表と中部地域産業連関表の比較分析を行った。産業連関表の推計方法は基本的には共通しているが、比較を行うと生産に関しても部門の定義の相違とも思われる差違があることがわかった。この点はもう少し詳細な検討を行う必要があるが、このような比較分析は作成精度の向上を図る上で重要であり、次年度以降、中部以外の地域についても順次検討していく予定である。また、おもな政令指定都市についても産業連関表が作成されているが、市ベースでの産業連関

表推計の状況についても調査を行った。この調査をもとに、中小規模の地方自治体レベルにおける応用の可能性についても検証していくことにしている。この研究では、地域産業連関表に推計に関して重要と考えられる3つの課題について調査・研究を行う。第1は、県内地域間産業連関表の推計と利用方法に関する研究、第2は、雇用表の推計と利用方法に関する研究、第3は、地域産業連関表延長表の推計と利用方法に関する研究である。県ベースでも地域間表・雇用表・延長表について推計作業を始めているところもあるが、様々な課題があり全県に急速に普及するというところまでは至っていない。ここでは、このような推計・応用上の問題点を整理し、解決の方法について考察することを目的としている。今年度は、整理した各県の平成7年度産業連関表について県表と国表、産業経済省の地域表などとの比較分析を行い、その成果を「環太平洋産業連関分析学会2001年度大会」で報告した。報告は、全国都道府県産業連関表と国及び経済産業省地域表との比較分析で、生産、付加価値、純輸移出など主要項目について検討し、平成2年表のときよりも概ね推計精度は向上していると判断されるが、部門によってはなお乖離があることを明らかにした。また、中部地域を事例として、中部5県の県間産業連関表の推計と波及効果分析を行った。このような産業連関表の作成は、今後の新しい応用の方向を示すものであると考える。報告論文は、中京大学経済研究所のディスカッション・ペーパーとしてまとめると同時に、学会誌「産業連関」に関連論文を投稿し、近々掲載される予定となっている。この研究では、地域産業連関表に推計と活用に関する諸課題を検討した。これまでに公表されている地域産業連関表を収集し、比較可能な形にデータベース化し、都道府県産業連関表と全国産業連関表ならびに経済産業省の地域表などとの精度や作成方法に関する比較分析を行った。また、あわせて市町村産業連関表の作成状況を調査し、推計方法について課題を整理した。今年度は、ひとつは、昨年度作成を試みた中部5県を事例とした県間産業連関表という新しい産業連関表を用いて県間の相互連関の分析を行った。と同時に、県内地域間産業連関表の作成方法について、三重県を対象としたこれまでの我々の成果をふまえて、その推計方法を整理すると回時に、推計上最も重要となる交易の推計方法について検討を加えた。ここで示した、2つの方法の地域間産業連関表は経済の広域化や地域の多様性に対して、県産業連関表による分析の限界を打破するものとして有用であると考える。もうひとつは市町村産業連関表の作成が今後増加することが見込まれるため、名古屋市および中国、天津市を事例として、市町村ベースの産業連関表の作成を行い、あわせて推計上の課題を整理した。市町村の場合、地域間交易に関する経済統計が不足することが考えられ、.ここではノン・サーベイ法の一つであるLocation Quotient Methodを利用して県内地域間交易を推計する試みを行った。前者については市経済構造分析を、後者に関しては環境分析への応用を試みた。
不均一に気泡が分布する粘弾性体の固体/流体遷移領域における破砕メカニズムの解明

爆発的火山噴火のトリガーである発泡マグマの破砕過程を解明するための室内実験と数値シミュレーションを進めた.まず,X線CT撮影により内部の3次元空隙構造を把握した発泡マグマ模擬材料を用いた急減圧実験,その試料の応力分布を算出する3次元有限要素法解析から,き裂進展のきっかけとなる気泡周りの応力集中と実験で見られたき裂発生箇所が良く一致することを示した.次に,フェーズフィールド法と有限要素法のカップリングによる,マクスウェル粘弾性体内き裂進展計算ソルバを開発した.モデル計算として,切欠きを有する2次元平板の一軸引張過程を解いたところ,粘度の違いによるき裂進展過程の変化をとらえることに成功した.火山噴火における「気泡流から噴霧流への遷移」をつかさどる,高粘度発泡粘弾性体(マグマ)の破砕過程を解明するための室内実験と数値シミュレーションを進めた.室内実験では,酸素気泡入り水あめを発泡マグマ模擬材料として,急減圧にともなう試料の挙動を調べた.従来から検討してきた試料のレオロジー(固体/流体遷移タイムスケール(緩和時間)と急減圧時定数の関係)の影響に加えて,本年度は,試料内部の空隙構造が破砕の有無に与える影響に着目した.高輝度光科学研究センター(JASRI)の大型放射光施設(SPring-8)に装置を持ち込み,X線イメージングにより試料内部の3次元構造を把握しつつ,急減圧にともなう試料の変化を観察した.その結果,同じ平均ボイド率,同じレオロジー的性質の実験でも,気泡が局在している試料にのみ破砕が生じることが分かった.(亀田ら2014;志田ら2014;青木ら2015).数値シミュレーションでは,マルチフィジックスソフトウェアCOMSOLをプラットフォームに用いて,減圧をともなう空孔を有するマクスウェル粘弾性体内の応力分布時間変化の解析を進めた.特に,近接して2つの球形気泡が存在する場合に着目し,気泡周りの応力場および試料の固体的/流体的性質をつかさどる脆性度を算出した.その結果,(1) 1つの気泡が作る差応力分布の影響領域内に他気泡が存在する場合に気泡表面に応力が集中する;(2)応力集中箇所では,破壊に必要な差応力に達した瞬間の脆性度(臨界脆性度)が高くなる.すなわち,試料が局所的に脆くなる; (3)気泡同士の距離が近いほど,臨界脆性度は高くなる,ということが分かった(黒川ら2015).火山噴火における「気泡流から噴霧流への遷移」をつかさどる,高粘度発泡粘弾性体(マグマ)の破砕過程を解明するための室内実験と数値シミュレーションを進めた.室内実験では,前年度に引き続き,発泡体内部の空隙構造が破砕の有無に与える影響に着目した.高輝度光科学研究センター(JASRI)の大型放射光施設(SPring-8)に装置を持ち込み,酸素気泡入り水あめを発泡マグマ模擬材料として,X線イメージングにより試料内部の3次元構造を把握しつつ,急減圧にともなう試料の挙動を調べた.並行して実施した可視光による高速度ビデオカメラ観察と合わせて検討した結果,破砕のトリガーとなる気泡構造の抽出に成功した.(丸山ら2016).さらに,前年度に構築した,減圧をともなう空孔を有するマクスウェル粘弾性体内の応力分布時間変化計算コードを3次元場に拡張し,特徴的な気泡構造を有する試料の応力場を解析した結果,応力集中箇所と実験で見られたき裂箇所が良く一致することが分かった(丸山ら2016; Kameda and Ichihara 2016; Kamedaら2016).数値シミュレーションでは,マルチフィジックスソフトウェアCOMSOLをプラットフォームに用いて,フェーズフィールド法と有限要素法のカップリングによる,マクスウェル粘弾性体内き裂進展計算ソルバを開発した.モデル計算として,切欠きを有する2次元平板の一軸引張過程を解いたところ,粘度の違いによるき裂進展過程の変化をとらえられることが分かった.さらに,粘性散逸が支配的な状況でき裂が進展するときには,き裂先端近傍の領域は局所的に脆性的に振る舞うことが分かった(黒川ら2015; Kameda and Ichihara 2016; Kamedaら2016).爆発的火山噴火のトリガーである発泡マグマの破砕過程を解明するための室内実験と数値シミュレーションを進めた.まず,X線CT撮影により内部の3次元空隙構造を把握した発泡マグマ模擬材料を用いた急減圧実験,その試料の応力分布を算出する3次元有限要素法解析から,き裂進展のきっかけとなる気泡周りの応力集中と実験で見られたき裂発生箇所が良く一致することを示した.次に,フェーズフィールド法と有限要素法のカップリングによる,マクスウェル粘弾性体内き裂進展計算ソルバを開発した.モデル計算として,切欠きを有する2次元平板の一軸引張過程を解いたところ,粘度の違いによるき裂進展過程の変化をとらえることに成功した.研究の最終目標である,気泡の偏在による破砕促進メカニズムの解明に対する進捗度は50%程度と考えている.