hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肝細胞癌に対する超音波ガイド下自殺遺伝子導入方法の開発

肝細胞癌に対する超音波ガイド下自殺遺伝子である単純ヘルペスチミジンキナーゼ(HSV-TK)導入による遺伝子治療を目標として、マウス肝細胞癌担癌モデルの確立と肝細胞癌に対して開腹下に直接遺伝子導入を行い、治療効果を検討した。担癌モデル作成は、AFPを産生するヒト肝癌細胞株HuH7を1x10^7個経脾経門脈的に注入することにより多発性肝細胞癌モデルとして作成した。細胞注入後2-3週目には肝表面に数mm大の小結節が認められ、6-7週目には多発性肝腫瘍が確認された。多発性肝腫瘍は6-7週目で約70%のマウスで認められたが、8週目には多くのマウスが死亡する結果となり、遺伝子導入ができないため、6週目の小さな腫瘍の段階で遺伝子導入せざるを得ない結果となった。さらに、モデル作成としてラットにジエチルニトロソアミン(DEN)を10mg/kg/day連日経口投与し、肝多発性腫瘍モデルも作成した。DEN投与後80-100日でほぼ100%に近い確率で多発性肝腫瘍が認められた。肝臓自体も非常に硬変肝となっており、AFP免疫染色でも陽性であるため、先のモデルに比しより臨床に即した腫瘍モデルと考えられる。先のモデルでHuH7を注入後6週目に開腹下に肝腫瘍を直接穿刺する方法で遺伝子導入を行った。導入遺伝子は、AFP産生腫瘍でのみ目的遺伝子を発現させるAFPプロモーター下に情報遺伝子LacZを発現させるAFP/LacZプラスミドDNAであり、HVJの持つ細胞融合能を利用したHVJ-liposome法にて遺伝子導入を行った。しかしながら、6週目に遺伝子導入を行ったこともあり、遺伝子導入する腫瘍が小さく、実際には腫瘍にのみ注入することは困難であった。また、ラットで肝腫瘍モデルを作成し、超音波をあて臨床に即した形で肝腫瘍の検索を行ったが腫瘍らしい陰影は確認できたが、超音波ガイド下での遺伝子導入はできなかった。肝細胞癌に対する超音波ガイド下自殺遺伝子単純ヘルペスチミジンキナーゼ(HSV-TK)導入による遺伝子治療を目標とし、本年度はマウス肝癌担癌モデルの確立及び肝腫瘍への開腹下腫瘍直接遺伝子導入による遺伝子導入効率の検討を行った。AFPを産生しているヒト肝癌細胞株HuH7及びAFPを産生しないヒト大腸癌細胞株LS180の2種類を本研究では使用した。1x10^7個の腫瘍細胞をスキッドマウスに経脾経門脈的に注入するとHuH7の場合約75%のマウスで約2週後より肝表面に小結節を認めるようになり、8週後には数mmの多発性肝腫瘍となり、このころよりマウスは死亡し始めることを確認した。エーテル麻酔下に開腹し、AFP発現細胞でのみ目的遺伝子を発現させるAFPプロモーター下に情報遺伝子LacZを発現するAFP/LacZおよび強力なプロモーターであるCMVプロモーター下に情報遺伝子LacZを発現するCMV/LacZを各々Hemagglutinating Virus of Japan(HVJ)の持つ細胞融合能を利用したHVJ-liposomeにて腫瘍へ直接穿刺を行い遺伝子導入を行った。しかしながらこの時点での全麻下開腹はマウスに過度の侵襲となるのか、約80%のマウスは当日および翌日に死亡した。

生存したマウスを導入後72時間で犠死させ肝臓を摘出しX-gal染色を行ったところCMV/LacZ導入腫瘍ではある程度のLacZ発現を認めたが、これに比してAFP/LacZ腫瘍はLacZ発現は著しく低かった。現在遺伝子導入の時期につき検討中である。本年度は安全かつ安定した肝癌直接的遺伝子導入が確立し次第AFPプロモーター下にHSV-TKを発現するAFP/TKを肝癌へ導入して治療効果を検討する。さらに超音波下の腫瘍への遺伝子導入が可能かを検討行う。肝細胞癌に対する超音波ガイド下自殺遺伝子である単純ヘルペスチミジンキナーゼ(HSV-TK)導入による遺伝子治療を目標として、昨年度はマウス肝癌担癌モデルの確立及び肝腫瘍への開腹下に直接遺伝子導入を行い、その導入効率の検討を行った。昨年度の報告でも記載したが、担癌モデルの作成において、ヒト大腸癌LS180の経脾経門脈的注入後約2週間で肝表面に小結節が発生するも、8週目より数mmの多発性肝腫瘍が作製できたが、このころより死亡することが問題点となった。そこで6週目でエーテル麻酔下に開腹し、AFP発現細胞でのみ目的遺伝子を発現させるAFPプロモーター下に情報遺伝子であるLacZを発現するCMV/LacZをそれぞれHVJの持つ細胞融合能を利用したHVJ-liposomeにて腫瘍へ直接穿刺を行い遺伝子導入を行った。8週目に比し6週目でマウスの生存数は増加したものの、全麻下開腹操作を加えることにより、8週目同様死亡するマウスが大半を占め、本実験モデルにおける至適遺伝子導入次期が未だ決定できていない状況である。生存したマウスでの検討では、CMV/LacZ導入腫瘍では、やはりLacZの発現が認められたが、AFP/LacZ腫瘍におけるLacZ発現は著しく低率であった。なお、超音波を用いて腫瘍の摘出を試みたが、ラットでは腫瘍陰影らしきものは確認したが、マウスでは全く検出できなかった。この結果から、マウスを用いた本実験では、現有機器での遺伝子導入は非常に困難な状況である。
耐病性シグナル伝達経路の解明

耐病性シグナル伝達経路の解明を目的として、病害応答情報伝達系の主要因子の一つとしてイネの過敏感細胞死の制御に関与するGタンパク質の役割を初めて明らかにし、それらの性状に関する重要な知見を得た。さらに、形質転換植物・細胞による発光レポーター遺伝子を指標とした病害応答遺伝子発現モニタリングシステムを確立し、抵抗性誘導剤の評価スクリーニングや、病害応答変異体選抜等に応用可能な実験系を構築した。また、病害抵抗性と密接に関連すると想定されるDNA傷害応答性発現遺伝子の発現制御について詳しく解析し、誘導抵抗性遺伝子発現との関連を明らかにした。興味深い結果としては、銅イオンによるこれら3種類の病害応答性プロモーターの応答性に基づき、環境調和型農薬としての銅剤の作用機作に関する有意義な知見が得られた。さらに、耐病性遺伝子発現の主要転写制御因子であるNPR1の作用機作や、耐病性遺伝子発現と関連する組織特異性を制御する新規GRASタンパク質が転写制御因子として機能することを初めて明らかにした。一方、エリシター応答性プロモーターと関連転写制御因子に関する研究を重点的に実施し、転写制御因子であるタバコのNtWRKY1,2,4がERF3遺伝子プロモーターのW-box配列と相互作用することを示し、一過的発現解析によりNtWRKY1,2,4がW-boxを介して転写活性化因子として機能することを明らかにした。NtWRKY4遺伝子は、低レベルで恒常的に発現しており、傷害によって発現が変化しないが、NtWRKY1と2は傷害処理によって迅速な発現誘導を示した。また、ERF3遺伝子の発現はERF3によって抑制されることも示唆された。高等植物の遺伝子発現制御系として関連因子群が詳細に明らかにされている例は希で、これらは耐病性シグナル伝達の末端として重要な転写制御に関する知見として最も詳細な研究として高い評価が得られている。いもち病菌に対して抵抗性を獲得したイネ細胞死変異体は、NADPHオキシダーゼの活性化に重要なリン酸化を介したシグナル伝達系に変異をもつことが明らかになった。そこで、変異に関係したリン酸化因子を同定するため、野生型と変異体から調製したリン酸化タンパクの2次元電気泳動を行い、比較を行った。その結果、野生型と変異体でリン酸化レベルが異なる4つのタンパク質を同定した。そのうち、1つについてアミノ酸配列を決定し、cDNAの単離を行った。病害応答遺伝子発現をモニターするためのレポーター遺伝子系の開発を進め、Dual Luciferase Assay法による高感度な一過性遺伝子発現測定法の開発と特徴付けを行った。また、タバコPRlaプロモーターがシロイヌナズナで機能し、各種SAR誘導剤処理により発現誘導されることを見出した。今後、これらの系を用いて病害応答遺伝子発現に関する各種の解析を行う予定である。タバコのクラスIキチナーゼのエリシター応答性シスエレメントのDNA配列を明らかにするため、配列中に変異を導入したDNAを合成してCaMVの35S最小プロモーターと接続した融合レポーター遺伝子を作成して、培養細胞に導入し形質転換細胞を得て、エリシター応答性のレポーター遺伝子の発現を解析した。エリシター応答に必要な発現制御領域に含まれるTGAC配列に変異を導入すると、レポーター遺伝子のエリシター応答性が見られなくなることから、TGAC配列がエリシター応答性の転写制御に必要であることを明らかにした。エリシター応答性のシスエレメントに含まれるTGAC配列と結合する転写制御因子のcDNAを単離して、その構造を解析した。PR1aプロモーターの転写制御に関与すると考えられる転写因子の特徴付けを試み、PR1aプロモーターに結合活性を示すと考えられるシロイヌナズナ由来の新規なDNA結合タンパク質を同定し、それらの性状について調べた。

具体的には、光応答性遺伝子発現制御に関与するシス制御配列に結合する転写制御因子として同定されたtrihelix型DNA結合タンパク質であるGT-1と類似したDNA結合活性を示す新たな因子としてGT-4とGT-5を見出した。また、それらのDNA結合活性はGT-1と同様、リン酸化により制御されることが示唆された。これらの結果は、光情報伝達系とPR1a遺伝子の発現誘導が密接に関係するというこれまで得られている知見と関連しており、興味深い。今後は、NPR1/NIM1、TGA因子群、myb様因子群などのPR遺伝子発現制御に関与することが示されている既知の転写制御因子群との関係についても調べることを計画しているが、昨年度までに開発した遺伝子銃を用いた一過性発現系によるアッセイ系を有効に活用し、転写因子間の相互作用について検討する予定である(平塚)。タバコのクラスIキチナーゼ遺伝子の発現制御領域に存在するGCC boxとTGAC配列を含むW boxがエリシター応答性のシスエレメントとして機能することを明らかにし、これらのDNAエレメントに結合する転写制御因子ERFとNtWRKYの遺伝子のエリシターに応答した発現様式について解析した。ERFとNtWRKYの転写活性化機能を解析するため、ERFとNtWRKYを酵母のGAL4のDNA結合ドメインと融合した遺伝子を作成し、GAL4応答性のレポーター遺伝子とともにタバコ培養細胞で一過的に発現させることにより解析した。ERF2の転写活性はエリシター処理によりさらに増加することが示唆された。転写因子を過剰発現あるいは条件的に発現させる形質転換植物を作成し、機能解析を行っている(進士)。これまでにサリチル酸やBTHなどの全身獲得抵抗性誘導薬剤処理による、PR-1a遺伝子の発現誘導〓察に成功しているが、これらのシステムの有用性を検証するための実験を行った。具体的にはPR-1a::〓導入形質転換タバコ葉に各種薬剤を処理し、PR-1a::LUCの発現誘導の経時的・定量的観察を試みた。〓結果、形質転換タバコ葉を用いた実験系は特異性が非常に高く、抵抗性誘導因子の探索と特徴付けに極〓有効であることが示された。PR-1aプロモーターはSAR遺伝子発現のマーカーとして優れており、形質転換シロイヌナズナにお〓もPR-1a::LUCが極めて有効なことを見出した。また、PR-1aプロモーターに結合活性を示すと考え〓るシロイヌナズナ由来の新規なDNA結合タンパク質を同定し、それらの性状について調べた。さらに〓性発現系を用いて、NPR1/NIM1タンパク質がPR-1a遺伝子の転写誘導に直接関与することを明らか〓た。特に、出芽酵母GAL4タンパク質由来の転写活性化ドメインとの融合タンパク質を用いた実験に〓NPR1/NIM1タンパク質は転写開始複合体に直接作用することが強く示唆される結果を得ている。一方、植物では病原感染やSAR誘導剤処理によるDNA組換え率の上昇が報告されている。
強非線形ばね特性をもつ多自由度回転軸系のカオス振動の原因の研究

回転機械には複数のロータが継ぎ手で結合された多スパンロータ系が多くみられる.また,軸受のクリアランスなどに起因して,復元力が極めて強い非線形特性をもつことがある。この研究では,多自由度非線形系の例として,非線形ばね特性をもつ2つのロータが直列に接続された回転軸系をとりあげ,そこに発生する各種の非線形現象を,非線形ノーマルモードという観点から調べた.まず,解析モデルを構築した.つぎに,数値シミュレーションにより振幅変化,安定性,発生範囲などを調べた.その結果,回転体の不つりあいが小さいほうのロータの共振が不つりあいの大きい方のロータより大きくなるということを見つけた.これをモード局在化という.これは振動診断技術の観点から,非常に重要な内容である.さらに分岐現象など,非線形特有に現象も明らかにした.この現象を理論解析によっても調べ,シミュレーション結果とよく一致する共振曲線などを得た.さらに,弾性軸に1個のロータを取り付けた回転軸を2つ直列にし,その間をやわらかいばね剛性をもつカップリングで結合した実験装置を製作した.この装置を用い,上記の現象を検証した.回転軸系では,軸受のクリアランスに起因する接触や保護のための補助軸受への接触により復元力特性が急激に変化して極めて強い非線形特性をもつことがある。この研究では,このような強非線形ばね特性をもつ回転軸系に発生する各揮の非線形現象,特に分岐現象,カオス現象を以下のように調べた。まず,1個の円板をもつ弾性回転軸系をつくり,その軸の過大な変位を防止する補助軸受を設けた。軸の変位は最大5mm程度で補助軸受と軸との間のクリアランスは1.5mm程度である。したがって,何らかの共振現象が起きたとき,軸と補助軸受との間で衝突が発生する。実験の結果,主共振点より高速側の広い回転速度範囲で,前向きふれまわり様式(軸の回転と同じ方向)の自励振動が発生すること,軸表面と補助軸受内面との間の摩擦が大きいと後向きふれまわり様式に自励振動が,同じく主危険速度より高速側で発生することを明らかにした。つぎに,この装置を表す解析モデルを作り,理論解析と数値シミュレーションにより振幅変化,安定性,発生範囲などを調べ,実験で得られた結果が十分説明できることを示した。さらに,この振動を抑えるための方策を検討した。そのためには,補助軸受の外側のゴムのような弾性体を挿入し,その強さが方向によって差があるようにすると,ある特定の剛性差のときには上記の自励振動が発生しないようになることを明らかにした。この研究では,多自由度非線形系の例として,非線形ばね特性をもつ2つのロータが直列に接続された回転軸系をとりあげ,そこに発生する各種の非線形現象を,非線形ノーマルモードという観点から調べた.まず,解析モデルを構築した.つぎに,数値シミュレーションにより振幅変化,安定性,発生範囲などを調べた.その結果,回転体の不つりあいが小さいほうのロータの共振が不つりあいの大きい方のロータより大きくなるということを見つけた.これをモード局在化という.これは振動診断技術の観点から,非常に重要な内容である.さらに分岐現象など,非線形特有に現象も明らかにした.この現象を理論解析によっても調べ,シミュレーション結果とよく一致する共振曲線などを得た.さらに,弾性軸に1個のロータを取り付けた回転軸を2つ直列にし,その間をやわらかいばね剛性をもつカップリングで結合した実験装置を製作した.この装置を用い,上記の現象を検証した.
呼吸不全に対するヘモグロビン小胞体を用いた酸素輸液治療

低肺機能モデルとして肺切除後、循環血液量の30%を脱血するラットモデルで、高酸素親和型ヘモグロビン小胞体(LowP50HbV)投与が循環動態と酸素化へ及ぼす影響を評価した。人工呼吸器離脱後、生理食塩水群では1時間以内に全例が死亡し、5%アルブミン群は生存率60%であった。通常型HbV群とLowP50HbV群、赤血球群は血圧が維持され、全例が生存した。PaO2はLowP50HbV群で高い傾向を認めた(HbV vs LowP50HbV;p=0.053)。HbVやLowP50HbVの投与は循環動態を安定させ、赤血球投与と同等の効果を示した。特にLowP50HbVは酸素化の改善をもたらす可能性がある。呼吸不全に対して人工呼吸器治療が確立されているが、ventilator induced lung injuryを惹起するなどの問題がある。人工酸素運搬体として開発したヘモグロビン小胞体(HbV)はヘモグロビンを内包させたリポソームであり、輸血代替として実用化が期待されている。粒径が小さいため微小循環改善効果を有し、P50の調整により酸素親和性も高められる。HbVを輸液すると損傷肺において、より多くの酸素を取り込んで組織に輸送し、新しい呼吸不全の治療となることが期待できる。本研究の目的は種々の肺損傷モデルにおいてHbV輸液による酸素化改善効果を評価することである。平成25年度は肺損傷モデルとしてラットに肺切除術を行い、循環血液量の30%を脱血する肺切除周術期出血モデルを作成した。また、観血的動脈圧モニタリングを行い、HbV投与が循環動態に及ぼす影響を評価し、有効性を検証した。【方法】ラットに麻酔をかけた後、頚動脈と頸静脈にカニューレを挿入する。動脈圧連続モニタリングを開始する。経口挿管し、人工呼吸器に接続する。開胸し左肺を切除する。頸動脈カニューレより全循環血液量の30%を脱血し、脱血量と等量のHbV分散液を頸静脈ラインから輸液する。閉胸し手術を終了する。【結果】肺切除後のラットの平均血圧は105±30mmHgであった。30%の脱血により45±15mmHgまで低下したが、HbVの投与により速やかに血圧は上昇し回復した。投与後10分での血圧は120±20mmHgであった。その後も血圧は1時間以上維持され、人工呼吸器からの離脱も可能であった。【考察及び結論】ラット肺切除周術期出血モデルにおいてHbVを投与した群で血圧が維持され循環動態が安定した。HbV投与は外科的侵襲に加え、呼吸機能が著しく低下する肺切除手術時の出血においても有効である可能性が示唆された。人工酸素運搬体として開発したヘモグロビン小胞体(HbV)はP50の調整により酸素親和性を高められる。HbVを輸液すると、損傷肺においてより多くの酸素を取り込んで組織に輸送し、新しい呼吸不全の治療となることが期待できる。低肺機能、肺損傷のモデルとしてラット肺切除周術期出血モデルを作成し、高酸素親和型HbV(LowP50HbV)投与が循環動態と血液の酸素化に及ぼす影響を評価した。輸液を変え以下の動物群を作成した。(1)生理食塩水N/S群、(2)5%アルブミンAlb群、(3)通常型ヘモグロビン小胞体HbV群(HbVを5%アルブミン液に分散)、(4)高酸素親和性ヘモグロビン小胞体LowP50HbV群(高酸素親和型HbVを5%アルブミン液に分散)、(5)ラット赤血球液ratRBC群(ラット赤血球を5%アルブミン液に分散)。肺切除術後、脱血により血圧は30mmHgまで低下するが、各輸液により上昇した。人工呼吸器離脱後、N/S群では血圧が低下し1時間以内に全例が死亡した。Alb群は生存率60%であった。HbV群とLowP50HbV群、ratRBC群は血圧が維持され、全例が生存した。人工呼吸器離脱1時間後の動脈血酸素分圧(mean±SD mmHg)はHbV群では57.6±5.9、LowP50HbV群で72.5±14.5、ratRBC群で62.0±14.4と、有意差は認めないがLowP50HbV群で高値を示す傾向を認めた(HbV vs. LowP50HbV; p=0.053)。3群では血中乳酸値も低値が維持された。左肺全摘術中の大量脱血でショック状態に陥ったラットにおいて、HbVやLowP50HbVの投与は循環動態を安定させ赤血球投与と同等の効果を示した。

通常型HbV群とLowP50HbV群、赤血球群は血圧が維持され、全例が生存した。PaO2はLowP50HbV群で高い傾向を認めた(HbV vs LowP50HbV;p=0.053)。HbVやLowP50HbVの投与は循環動態を安定させ、赤血球投与と同等の効果を示した。特にLowP50HbVは酸素化の改善をもたらす可能性がある。呼吸器外科肺損傷モデルとしてラット肺切除周術期出血モデルの作成に成功し、ヘモグロビン小胞体の投与により、循環動態が安定した。ヘモグロビン小胞体投与の有効性を示唆する結果の一部が得られた。ラット肺切除周術期出血モデルでは輸液を変え以下の動物群を作成する。Lactate Ringer溶液群、2デキストラン群、3ヘモグロビン小胞体分散液、4高酸素親和性ヘモグロビン分散液、5空小胞体群(ヘモグロビンを内包しない小胞体)測定項目も以下のように拡大する。1観血的動脈圧測定(輸血終了後3時間)、2血算、3動脈血ガス分析、4血中乳酸値、5末梢血液生化学検査CRTNN、BUN、LDH、AST、ALT、T.Bil、Na、K、Cl、HMGB1、6摘出組織;肝、腎、脾、肺、心のHE染色、HIF1-alpha免疫染色(各組織の低酸素状態の評価)。また、エンドトキシンやブレオマイシンを投与し、急性或いは亜急性慢性肺損傷のモデルを作成する。人工酸素運搬隊であるヘモグロビン小胞体で循環血液量の530%を交換輸液し、動脈血酸素分圧と組織酸素分圧を経時的に測定する。ラット保存血を輸血した群などと比較する。酸素分圧の改善効果が高いヘモグロビン小胞体輸液量の至適条件を決定する。P50を9 Torrに調整し酸素親和性を高めたヘモグロビン小胞体でも同様の評価を行う。蛍光色素を添加したヘモグロビン小胞体を投与し、肺細毛血管の通過状況を観察し、傷害を受け狭小化した血管をヘモグロビン小胞体が通過することを確認する。病理学的検討を損傷肺及び他の主要臓器(心臓、肝臓、脾臓、腎臓)で行い、低酸素誘導因子HIF1-alphaで免疫染色し、臓器の低酸素改善を評価する。反復投与実験や大型動物で検討を行う。ヘモグロビン小胞体は使用期限があり、それに合わせて動物実験を行ったので、当該年度中に購入した実験用動物が予定よりも少なかった。当該年度に使用しなかった分を加えた額を次年度の実験用動物の購入に充てる。
三宅島噴火災害被災家族におけるメンタルヘルスと子どもの成長発達

2000年8月の三宅島雄山噴火災害発生後、4年半の全島避難ののち、2005年2月、避難指示解除に伴い約75%の島民が帰島した。沈静化しつつあるものの、まだ雄山は火山ガスを排出し続けている。島内には火山ガス高濃度地区が存在し、自宅には帰れず新たなコミュニティで生活を始めることを余儀なくされた島民も多い。本研究では、1.被災が家族にとってどのような体験となっているか、家族に及ぼした影響は何かについて明らかにする2.被災が子どもの成長発達にどのような影響を及ぼしているかについて明らかにする3.被災体験が家族の精神健康状態やQOL・健康状態にどのように影響しているのかを明らかにするの3点を目的としている。研究目的1については、面接調査の結果、子どもの年齢が小さい家族のほうが、より精神的な負担が大きかったことが示されていた。今後の見通しが立たないなかで、親としてどのような生活基盤を築いていくのかなどの判断を迫られ、その対応が適切であったのか、今だに親自身の心を不安にさせていた。また、それぞれの家族独自のスタイルでコミュニケーションを積極的にとり、家族の絆を強固にしていた姿も伺えた。研究目的2については、噴火前の三宅島での子ども達の身体計測データ、避難時のデータなどの比較する対象を得ることが困難であるため、取り組めていない。研究目的3については、島民を対象とした質問紙調査を行った。130部配布し55名から回答が得られた。被災後に生じた症状として挙げられた(複数回答)のは、不安(34.5%)疲れやすい(29.1%)不眠(23.6%)体重減少(23.6%)であった。精神健康状態については、GHQ(General Health Questionnaire)30項目の欧米バージョンを用いた。その結果、平均点は7.26点であり、8点以上の高得点者は44%であった。今回は回答者が少ないため、今後さらに質問紙の配布回収を行い、現状について分析を深めていく必要がある。三宅島では、2005年2月の避難指示解除に伴い、約75%の島民が帰島した。2000年に噴火した三宅島雄山は、ガスの量にばらつきがあるものの、現在も火山ガスを排出している。また以前の居住地区が火山ガス高濃度地区の島民は自分の家には帰れないという状況が続いている。本研究では、1.被災が家族にとってどのような体験となっているか、家族に及ぼした影響は何かについて明らかにする2.子どもの成長発達が被災によって影響をうけているのかについて明らかにする3.被災体験が家族の精神健康状態やQOL・健康状態にどのように影響しているのかを明らかにするの3点を目的としている。研究目的1については、被災家族を対象に面接調査を行った。協力が得られたのは、現在帰島している親7人で、いずれも被災当時18歳未満の子どもを持つ父親または母親である。面接調査の結果、被災の状況は居住地区によって異なり、子どもの年齢や噴火当初の避難場所・当時の経済背景などによって受け止め方が違っていた。それぞれの家族独自のスタイルで家族間のコミュニケーションを積極的にとり、家族の絆を強固にしていた姿が伺えた。

また、現在の子どもの状況等についての不安は皆無ではなく、当時の被災体験にまつわる自責の念を抱えている親もいた。今後被災体験との関連について分析していく必要がある。研究目的2については、噴火前の三宅島での子ども達の身体計測データ、避難時のデータなどの比較する対象を得ることが困難であるため、現時点では取り組んでいない。研究目的3については、来年度質問視調査行えるように質問紙を作成している状況である。来年度は、研究と同時に、被災地支援の位置づけで親の健康教育や育児サークル、生徒児童を対象とした健康教育の展開も合わせて行っていく予定である。2000年8月の三宅島雄山噴火災害発生後、4年半の全島避難ののち、2005年2月、避難指示解除に伴い約75%の島民が帰島した。沈静化しつつあるものの、まだ雄山は火山ガスを排出し続けている。島内には火山ガス高濃度地区が存在し、自宅には帰れず新たなコミュニティで生活を始めることを余儀なくされた島民も多い。本研究では、1.被災が家族にとってどのような体験となっているか、家族に及ぼした影響は何かについて明らかにする2.被災が子どもの成長発達にどのような影響を及ぼしているかについて明らかにする3.被災体験が家族の精神健康状態やQOL・健康状態にどのように影響しているのかを明らかにするの3点を目的としている。研究目的1については、面接調査の結果、子どもの年齢が小さい家族のほうが、より精神的な負担が大きかったことが示されていた。今後の見通しが立たないなかで、親としてどのような生活基盤を築いていくのかなどの判断を迫られ、その対応が適切であったのか、今だに親自身の心を不安にさせていた。また、それぞれの家族独自のスタイルでコミュニケーションを積極的にとり、家族の絆を強固にしていた姿も伺えた。研究目的2については、噴火前の三宅島での子ども達の身体計測データ、避難時のデータなどの比較する対象を得ることが困難であるため、取り組めていない。研究目的3については、島民を対象とした質問紙調査を行った。130部配布し55名から回答が得られた。被災後に生じた症状として挙げられた(複数回答)のは、不安(34.5%)疲れやすい(29.1%)不眠(23.6%)体重減少(23.6%)であった。精神健康状態については、GHQ(General Health Questionnaire)30項目の欧米バージョンを用いた。その結果、平均点は7.26点であり、8点以上の高得点者は44%であった。今回は回答者が少ないため、今後さらに質問紙の配布回収を行い、現状について分析を深めていく必要がある。
新規なキラル反応場の創成による実践的不斉有機分子構築法の開発

有用な生理活性を示す天然ならびに非天然有機化合物には,光学活性を有するものが数多く知られており,それらの生理活性は不斉炭素の立体化学に大きく左右されることから,構造活性相関の探求や,新規医薬あるいは農薬の創製のためには,任意の立体化学を有する不斉有機分子の高効率・高選択的な実践的構築法の確率が必要不可欠である。そこで本研究では,これらの課題に積極的に応える観点から,これまでの研究過程で得られた多くの知見を活用して,両鏡像体ともに入手容易な不斉源である酒石酸エステルを用いた新たなキラル反応場の創成による不斉有機分子の実践的構築法の開発を試み,以下のような研究実績を挙げることが出来た。1)酒石酸エステル亜鉛ジアルコキシドの亜鉛原子に結合および配位したアリルアルコールとニトリルオキシドの間でエナンチオ選択的な付加環化反応が進行し,対応する光学活性2-イソオキサゾリンが高立体選択的に得られた。さらに反応条件の最適化を検討することにより,触媒的反応に発展させることができた。また,不斉増幅現象も見出すことができた。2)上の不斉1,3-双極子付加環化反応のニトリルオキシドに代え,電子吸引基を有するニトロンを用いることにより,対応する付加環化生成物であるイソオキサゾリジンを高い光学純度で得ることができた。この付加環化反応もピリジンN-オキシドのようなニトロンのダミ-分子を配位子として添加することにより,触媒化できることを明らかにした。3)酒石酸エステルの亜鉛・マグネシウムジアルコキシドを不斉触媒として用い,ニトロンのジアルキル亜鉛による不斉求核付加反応を実現することができた。
探索遂行能力育成のための既有ページ注目行為に着目した段階的手がかり示唆手法

PBL等における模索的なWeb探索では,獲得したページを的確に解釈し,それを踏まえて自らの探索意図を新たな検索クエリとして表現することが重要だが,その能力育成方法は確立されていない.本研究では,「既有ページに対する注目行為に,未熟者の認識や探索意図が,半ば無意識的に体現される現象」に注目し,段階的な手がかり示唆による能力育成支援の実現を目指す.そのために,探索意図の整理に際して注目に値するページ抽出手法,注目ページに応じた検索クエリ候補生成手法,経験状況に応じた手がかり示唆戦略を開発する.これらの手法に基づいて支援システムを開発し,実際的経験を促しつつ探索能力育成を図る新たな方法を示す.PBL等における模索的なWeb探索では,獲得したページを的確に解釈し,それを踏まえて自らの探索意図を新たな検索クエリとして表現することが重要だが,その能力育成方法は確立されていない.本研究では,「既有ページに対する注目行為に,未熟者の認識や探索意図が,半ば無意識的に体現される現象」に注目し,段階的な手がかり示唆による能力育成支援の実現を目指す.そのために,探索意図の整理に際して注目に値するページ抽出手法,注目ページに応じた検索クエリ候補生成手法,経験状況に応じた手がかり示唆戦略を開発する.これらの手法に基づいて支援システムを開発し,実際的経験を促しつつ探索能力育成を図る新たな方法を示す.
フェアトレードによる貧困削減と徳の経済の構築に向けた理論的・実証的研究

フェアトレードは、小生産者が貧困を抜け出し、社会経済的に自立しようとする試みを支援しようとする取り組みで、商品の最低価格制度と社会開発プレミアムの提供を基本的な柱とする。本研究は、そのようなフェアトレードを「徳の経済」の流れのなかに位置づけ、その思想的・理論的根拠を明確にするとともに、フェアトレードが地域社会や人びとにもたらす直接的、間接的な効果をプラス、マイナスの両面から評価すること、さらに、フェアトレードの成立に不可欠な「自覚した消費者」の条件を解明することを目指した。具体的な成果は英文および和文の報告書として公刊した。後日、オルタトレードトレード研究会のHPにアップする予定である。本研究は、「徳の経済」についての経済学史的・思想史的研究とフェアトレード(FT)の役割と実像に関する実証的研究の2本柱から構成されている。FTについては、生産地へのインパクト・スタディー、消費者の購買行動分析、その仲介役となるFT組織という3つの側面からアプローチする。平成23年度はこうした研究枠組みの深化・共有を図るとともに、インパクト・スタディーのための予備調査および海外研究協力者との打ち合わせに力を注いだ。理論的研究については国内研究会(3回開催)において議論した。その中では、ポランニーの互酬性や「二重運動論」、A.センの「正義」とケイパビリティー、A.スミスの「慈恵の徳」などFTに適用可能な概念を抽出し、集中的に議論した。実証的研究としては、代表者らがこれまでにアフリカと東南アジアで行ってきた調査結果に基づいて、生産者がFTを家計戦略の一環として捉えており、その意味でサブシステンスという視角からトータルにアプローチする必要のあることを明らかにした。この点については、2011年度地域農林経済学会大会(愛媛大学)においてセッション報告を企画し報告を行った。より直接的なインパクト・スタディーとしては、南アフリカの乾燥地において、FT認証を取得し、協同組合形式によってルイボス紅茶を生産している地域、およびタイの最貧困地域であるラオス国境地帯においてFTのジャスミン・ライスを生産している農民たちのアウトラインを把握して本格調査への道筋をつけることができたほか、タンザニア・キリマンジャロ州の継続調査を行った。先進国の消費者行動分析については、ベースとなる調査票を設計し、日本のほかにイギリス、フランス(2か所)、韓国で実施の方向に向けて具体的な詰めを行った。本年度は最終年度にあたるため、成果を取りまとめるための実態調査(補足調査)と国内研究会を実施したほか、取りまとめのための国際ワークショップをタイのスリン市Surindra Rajabhat Universityで開催した。捕捉のための実態調査はタイ(鶴田、坂田、山尾)、南アフリカ(池上)、タンザニア(辻村)で実施したほか、今後の調査可能性を検討するために池上がラオスのフェアトレード組織を調査した。スリン市で開いた国際ワークショップには20052007年に採択を受けた科研の際に海外研究協力者として参画してもらった研究者を中心に6名(タイ、フィリピン、ラオス、韓国)を招聘した。その成果は英文報告書、"Poverty Alleviation and Rural Development through Alternative Socio-economic Regimes:Fair Trade Movement and Economy of Virtue"として取りまとめ、カセサート大学経済学部との共同研究成果として刊行した。またこのワークショップには参加できなかった研究メンバーには基本的に、和文報告書『貧困削減と徳野経済の構築にむけた理論的・実証的研究』(近畿大学農学部)に執筆してもらった。いずれも、本年度に作成したオルタトレード研究会用のウェブサイトに一定期間経過後に(半年後を予定)PDFとしてアップし、広く世界に発信することとしている。平成24年度はこうした研究枠組みに基づいて、国内研究会、本格的現地調査及び消費者の購買行動に関する国際比較を中心に研究を進めてきた。理論的研究については、国内研究会において、A.センの「正義」、ベーシック・インカム論、A.スミスの思想形成プロセスなどを集中的に議論し、「徳の経済」理論の構築に向けた研究を進める上で不可欠になるEconomy of Virtue概念の有効性と思想史的意義が確認できた。またインパクト・スタディーにかかわる現地調査の結果についても国内研究会で議論を行った。その成果に基づいて、2012年度の国際開発学会第23回全国大会(神戸大学)でセッション報告を企画し、南アフリカ・ルイボス紅茶生産組合及びタイ・スリン県周辺のFT有機米生産組合について報告した。このセッションには、メンバー以外からも報告者を求め、間接的効果を含むインパクトの地域間比較を行うための枠組みの構築に向けて第一歩を踏み出すことができた。

その際に、タンザニア・キリマンジャロ州の農家経済経営の構造をセンや現代制度派経済学の理論に依拠した混成性の農業経営モデルがひとつの軸となり得るだろう。先進国の消費者行動分析については、日本(福岡、鳥取、高松、堺、京都、松戸)のほかにフランス(2か所)、イギリス、韓国でアンケート調査を実施し、現在集計を進めている。なお、連携研究者の西山が本件の消費者行動分析と連動しているローカルフード運動について、日本と韓国の一般消費者に関する調査に基づき2つの学会で報告を行った。FTの持つ理論的可能性、すなわちポランニーの二重運動論との関連づけ、A.センのケイパビリティ概念と正義についての理解を深めることができた。「徳の経済」についての全体像を描くことは容易ではないが、A.スミスの道徳情操論を手掛かりにその端緒を開くことができた。フェアトレードのインパクト・スタディーについて、南アフリカおよび東北タイにおいてユニークな事例について、本格調査への足掛かりをつくることができた。消費者行動調査については、予定外のオーストラリアにおいても実施できる可能性が生まれ、日・英・仏・韓・豪5か国の国際比較が可能となった。この結果は平成24年度において公表が可能である。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の2本柱である経済学史的・思想史的研究については、専門家を招へいした国内研究会の開催により論点がはっきりしてきており、また関連資料の収集も順調に進んでいる。FTのインパクト・スタディーについては南アフリカのルイボス紅茶生産組合、タイの有機米生産グループ、タンザニアのコーヒー生産組合の調査が順調に進んでいるが、カカオの実態調査が実施できなかった。消費者意識調査は実施時期がずれ込んだため、現在、データ入力を行っている段階である。日本のFT組織については調査が進んでいるが、イギリスについては次年度に延期せざるをえなくなった。理論的研究については、年4回程度の研究会を開催し、A.スミス、セン、ロールズ、ポランニーなどの専門家をそれぞれ招聘して「徳の経済」に向けた試論の深化を図る。とくに、スミスだけでなくJ.S.ミルやA.マーシャルにも認められる「徳の経済」の思想的系譜を解明し、その継承と後退、再評価の必要性を重点的な課題とする。インパクト・スタディーについては本格調査のほか、ガーナのフェアトレード・カカオ生産地域を追加し、それを加工しているチョコレート・メーカーまでのバリューチェーンを明らかにする。消費者行動分析については平成24年中に解析結果を公表する。消費者意識調査のデータ入力を早期に完了させ、10月の地域農林経済学会または12月の日本国際開発学会で報告する。9月にアジアの関係研究者を交えた国際ワークショップ(開催地バンコクかスリン)を開催し、そこに向けた研究成果の取りまとめを促進する。
歌舞伎囃子の「能楽」摂取―改変と準拠が生み出す多様性

最終年度は、博士論文「歌舞伎鳴物における伝承と変遷ー近現代における能楽手法の手配リ・演出ー」(2018年4月末提出)のとりまとめに重点を置いた。論文は芸談・雑誌記事等の分析から近現代の状況を捉え直したうえで、出囃子・陰囃子双方における手配リ(音楽構成)の多様性や傾向の変遷を明らかにし、聴覚面から伝承と史的変遷に迫るものである。音楽面の検討としては、第2年次(平成28年度)に引き続き、国立劇場視聴室をはじめとする諸機関で公演記録を閲覧し、舞台進行と密接にかかわる「劇音楽としての陰囃子」の領域の分析を進めた。蓄積された成果は、付帳に記録されない音楽表現のレベルに見いだされる多様性や変遷を具体的に示すものとなった。1年次から継続してきた「舞踊音楽としての出囃子」の分析の成果とともに、曲名や約束事のみで語られてきた伝承の実態把握を進めた。歴史面の検討としては、修士論文において言説調査から明治以後の変遷を論じているほか、これを発展させた論文を第1年次(平成27年度)に発表している。先に述べた音楽分析の進展をふまえ、これらの成果のなかで見出された重要な時期・人物関係を捉え直し、博士論文の第1部として改稿を進めた。このことは、不明瞭だった「現行伝承」に至る変遷の推移を、大まかな形ではあるが音楽分析とは別の角度から裏付けることに繋がった。博士論文の執筆に注力したため、成果発表の件数は相対的に少なくなったが、7月にアイルランドで開催されたInternational Council for Traditional Music(ICTM)では、陰囃子の音楽演出の変遷について口頭発表を行った。また、12月の歌舞伎学会では、同じく陰囃子の伝承とかかわりの深い劇書『演劇拍子記』をめぐる共同発表を行い、とくに音楽内容の詳細にかかわるトピックを担当した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、(1)歌舞伎囃子の音楽実態に関する基礎調査を行いながら、(2)能管の唱歌や出囃子と長唄曲の関連について音楽分析を進めた。(1)では、歌舞伎囃子と能楽囃子を特徴づける「見えない理論」(蒲生;徳丸1989:5)をより把握すべく、当初の計画に記した資料調査(囃子方の言説、録音資料や附などの重点的な収集)に加え、実技経験による実演上の知識習得(夏期のNoh Training Project参加等)を重視した。調査により、「囃す」=「他のもの(囃す対象)を引き立てる」という語義に通ずる旋律や舞台進行との関連性がより具体的に把握され、研究の枠組みや分析対象曲を再考するにあたって示唆的な知見が得られた。文献・映像・録音資料等については講読・閲覧・分析を進め、アナログ音源のデジタル化移行を継続している。(2)では、1能管の唱歌の検討と、2長唄曲における出囃子の構造分析を行った。1については、五世福原百之助著『黒美寿』および六世福原百之助監修『歌舞伎囃子I・II』を比較検討し、回顧録などの文献精読や演奏者への聞き取りをふまえて両様式の違いやその要因について考察した。これについては、戦前の様式に焦点を当てた内容を東洋音楽学会第66回大会で口頭発表し、また両者から様式変遷の実態を考察した論文が『音楽文化学論集』第6号に掲載された。このほか能楽手法の様式変遷に関しては、修士研究の成果と追加の文献調査に基づく論文が『楽劇学』第23号に掲載された。2に関しては、金城(2012: 111-126)の分析モデルを応用して【序ノ舞】と【神舞】における「ノリ」の差異化を考察した試論が『第十一回中日音楽比較国際学会研究会論文集』に掲載されたほか、これを発展させた楽曲分析の論文を執筆し、年度末に投稿している。次項に述べるように研究計画に若干の変更が生じているが、基礎調査および音楽分析を進め、能管や出囃子について複数の成果報告を行うことができた。作業を通じて理論的枠組みに進展があり、今後の課題も明確になった。本年度は、出囃子・陰囃子双方の音楽実態に関するデータを蓄積し、研究を進展させることを重視した。陰囃子については、まず前期に「陰囃子総合付帳私案」(横道;石橋;金子;龍城ほか1999-2008)などの先行研究を精読し、国立劇場公演録画資料などを閲覧して【天王立】の分析を試みた。この分析の成果は、『音楽文化学論集』第7号に掲載された。この作業により、博士論文における「劇進行との対応の分析」でとりあげる演目・段、記述の案を具体化することができた。後期からは録音資料(『歌舞伎下座音楽集成』、『舞踊鳴物選集』第1集・第2集、『舞踊鳴物百選(黒みす)』上下、研修用録音『歌舞伎囃子』)における手配リの調査に重点を置き、音楽構造の分析およびその形成要因の考察を継続している。このほか、江戸後期の重要な史料「芝居囃子日記」に関する共同発表を通して、戦後行われた写本検討への囃子方の関与や、時代背景についての理解を深めた。出囃子については、基本の調査対象とした囃子手法(序ノ舞/神舞/中ノ舞/羯鼓/出端/下リ端/早笛)を用いる長唄約30曲について、譜や録音から複数曲における手配リのバリエーションの調査・比較検討を進めた。

あわせて、『能楽図説』(横道; 1992)における能楽諸流の手組の分類を参考にしながら、頻出する手組をリスト化した。蓄積された複数曲のデータの比較からは、歌舞伎においては単に音楽構成が短くされるのみならず、楽曲の用途や楽器編成もふくめて臨機応変に組みかえられ活用されることが読みとれる。このような歌舞伎独自の工夫について、陰囃子の成果と併せて「歌舞伎化」をキーワードとする研究発表を行い、傾向を整理した。年度末には、International Musicological Society (IMS)にて、特に出囃子の音楽構造についての口頭発表を行った。各機関所蔵の音源・映像の閲覧を重ね、前年度末に課題として挙げた「演出」段階の分析・考察を含む成果報告を行った。これにより、扱う演目・囃子の選択や、手組ー手配リー演出の各段階への重点の置き方など、博士論文執筆に向けた方策をより詳細に練ることができた。最終年度は、博士論文「歌舞伎鳴物における伝承と変遷ー近現代における能楽手法の手配リ・演出ー」(2018年4月末提出)のとりまとめに重点を置いた。論文は芸談・雑誌記事等の分析から近現代の状況を捉え直したうえで、出囃子・陰囃子双方における手配リ(音楽構成)の多様性や傾向の変遷を明らかにし、聴覚面から伝承と史的変遷に迫るものである。音楽面の検討としては、第2年次(平成28年度)に引き続き、国立劇場視聴室をはじめとする諸機関で公演記録を閲覧し、舞台進行と密接にかかわる「劇音楽としての陰囃子」の領域の分析を進めた。蓄積された成果は、付帳に記録されない音楽表現のレベルに見いだされる多様性や変遷を具体的に示すものとなった。1年次から継続してきた「舞踊音楽としての出囃子」の分析の成果とともに、曲名や約束事のみで語られてきた伝承の実態把握を進めた。歴史面の検討としては、修士論文において言説調査から明治以後の変遷を論じているほか、これを発展させた論文を第1年次(平成27年度)に発表している。先に述べた音楽分析の進展をふまえ、これらの成果のなかで見出された重要な時期・人物関係を捉え直し、博士論文の第1部として改稿を進めた。このことは、不明瞭だった「現行伝承」に至る変遷の推移を、大まかな形ではあるが音楽分析とは別の角度から裏付けることに繋がった。博士論文の執筆に注力したため、成果発表の件数は相対的に少なくなったが、7月にアイルランドで開催されたInternational Council for Traditional Music(ICTM)では、陰囃子の音楽演出の変遷について口頭発表を行った。また、12月の歌舞伎学会では、同じく陰囃子の伝承とかかわりの深い劇書『演劇拍子記』をめぐる共同発表を行い、とくに音楽内容の詳細にかかわるトピックを担当した。当初の計画では平成27年度に陰囃子から音楽分析に着手する予定であったが、指針を固めるうえで初年度は研究蓄積のある出囃子の作業を先行させた。これにより、出囃子・陰囃子の区別のみならず「手」(旋律型・リズム型)-「囃子手法」-「楽曲演出」という階層レヴェルを区別するなど、より実態に即すよう枠組みが見直されつつある。この成果をふまえ、次年度は陰囃子の調査検討に重点を置く。先行研究を精読し、27年度に収集した資料を活用して、複数事例を網羅した検討を進める。陰囃子の能楽手法はしばしば出囃子よりも「歌舞伎化」されるものと述べられるが(田中1973等)、これはどのような側面の変更を指し、逆になにが保たれるのか、具体的な在り方を注視していく。
非平衡凝縮に遭遇する超臨界流体を支配するマルチフィジックス熱流動の解明

近年,超臨界二酸化炭素を作動流体とする次世代の発電技術の研究・開発が進められている.その構成要素の一つである遠心圧縮機の内部では,臨界点に近い高圧条件下において二酸化炭素の非平衡凝縮が生じる可能性が指摘されている.一方で,高圧条件下の非平衡凝縮現象については未解明な点が多く,流動場や圧縮機の翼への影響は明らかにされていない.昨年度はそのような二酸化炭素の流動を解析するための数値解法を開発し,高圧条件下の非平衡凝縮を伴う二次元ノズル内流れの実験と数値シミュレーションとの比較によって,その妥当性を示した.また“凝縮が生じない"と仮定したケースとの比較によって流れ場への影響を評価した.本年度はまず初めに,臨界点に近い高圧条件下において二酸化炭素の非平衡凝縮が生じる流れについて,数値シミュレーションの際に理想気体を仮定した場合と実在気体を仮定した場合に生じる流れ場への影響を明らかにするために,二次元のラバルノズル内流れの実験を対象とした数値解析を行った.ノズルのセンターライン上の静圧分布をそれぞれ実験値と比較したところ,実在気体を仮定したケースでのみ,実験で見られた凝縮潜熱による圧力回復を捉えた.一方で,理想気体を仮定したケースはノズルの膨張部において静圧が実験値と大きくかけ離れた.以上の結果から,高圧条件下における非平衡凝縮が生じる流れの数値シミュレーションを行う際には実在気体効果の考慮が必要不可欠であることを示した.次に,二次元を対象に設計された計算プログラムを三次元へと拡張し,同様のノズル内流れ実験を対象としてプログラムの検証を行い,その妥当性を確認した.この三次元化したプログラムをさらに発展させ,超臨界二酸化炭素を作動流体とする遠心圧縮機の内部流動を解析するためのプログラムの開発に取り組み,ディフューザを除く翼列区間を通過する流れを解析できるまでに至った.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。超臨界状態の流体は発電や化学工学など様々な分野での利用が期待されるが、その条件下では局所的な温度・圧力の低下により凝縮が発生する場合がある。凝縮の過程で生じる潜熱の放出や、液滴の挙動が流れ場や流体機械の性能に影響を及ぼす可能性があるが、その実態は未だに解明されていない。本研究の目的は理想気体の仮定を逸脱した超臨界条件下の熱流動においても、非平衡凝縮現象を計算可能なマルチフィジックスCFDを開発し、その流動現象を解明することである。本年度は凝縮モデルの再構築、非平衡凝縮を伴う超臨界流体の数値解法の開発、ならびにそれらを用いたノズル内流れの二次元流動解析を実施した。1. 2016年にInternational Wet Steam Modeling Project (IWSMP)により湿り蒸気モデルについて議論がなされ、本年度はそれに基づいてこれまで用いてきた凝縮モデルの再構築を行った。再構築した凝縮モデルを用いて多段静動翼列を対象とした数値解析を行い、凝縮が動翼へ作用する力へ及ぼす影響について明らかにした。2. 1の研究と並行して、非平衡凝縮を伴う超臨界流体の数値解法の開発を行った。当初の予定では、この数値解法の検証のために高圧条件下の蒸気のノズル流れとの比較を実施する予定であったが、期間中に凝縮を伴う超臨界二酸化炭素のノズル内流れに関する実験についての報告を発見した。後者の実験が本テーマにより即していると判断し、解析対象を変更した。シミュレーションは二次元で行い、軸対称を仮定して流路の半分の領域を計算した。計算結果は実験で測定された壁面圧力とよく一致しており、その妥当性が示された。次に、同じ境界条件で“凝縮が生じない"と仮定したケースと比較し、凝縮に伴う潜熱の放出が流れ場へ大きく影響することを明らかにした。また、ノズル入口の温度条件を変化させると凝縮の初生位置および湿り度が変化し、ノズル内の圧力分布が大きく変化することを示した。平成29年度は予定通りに非平衡凝縮モデルの再構築と非平衡凝縮を伴う超臨界流体の数値解法の構築が完了した。これを用いて非平衡凝縮を伴う超臨界二酸化炭素のノズル内流れの二次元シミュレーションを実施し、数値解法の妥当性を示した。また、非平衡凝縮による流れ場への影響、および温度条件と凝縮の関係について明らかにした。今までにない非平衡凝縮を伴う超臨界二酸化炭素流動の数値解法を二次元解析において確立したことで、本年度の目標の大部分を達成できたと考えている。当初はノズル内流れの二次元解析の次に圧縮機翼列を対象とした二次元流動解析を実施する予定であったが、これを非平衡凝縮を伴う超臨界二酸化炭素ノズル内流れの三次元流動解析へと変更した。その理由は、ノズル内を通過する超臨界二酸化炭素流動解析を通じて新たな課題が見つかり、三次元解析によるいくつかの検証が必要となったためである。本年度はその解析プログラムの作成を行った。この解析結果は最終的な目的である実機の圧縮機を想定した三次元流動解析の妥当性検証としても利用できるため、現段階では予定の変更による進捗状況への影響はないと考えている。近年,超臨界二酸化炭素を作動流体とする次世代の発電技術の研究・開発が進められている.その構成要素の一つである遠心圧縮機の内部では,臨界点に近い高圧条件下において二酸化炭素の非平衡凝縮が生じる可能性が指摘されている.

一方で,高圧条件下の非平衡凝縮現象については未解明な点が多く,流動場や圧縮機の翼への影響は明らかにされていない.昨年度はそのような二酸化炭素の流動を解析するための数値解法を開発し,高圧条件下の非平衡凝縮を伴う二次元ノズル内流れの実験と数値シミュレーションとの比較によって,その妥当性を示した.また“凝縮が生じない"と仮定したケースとの比較によって流れ場への影響を評価した.本年度はまず初めに,臨界点に近い高圧条件下において二酸化炭素の非平衡凝縮が生じる流れについて,数値シミュレーションの際に理想気体を仮定した場合と実在気体を仮定した場合に生じる流れ場への影響を明らかにするために,二次元のラバルノズル内流れの実験を対象とした数値解析を行った.ノズルのセンターライン上の静圧分布をそれぞれ実験値と比較したところ,実在気体を仮定したケースでのみ,実験で見られた凝縮潜熱による圧力回復を捉えた.一方で,理想気体を仮定したケースはノズルの膨張部において静圧が実験値と大きくかけ離れた.以上の結果から,高圧条件下における非平衡凝縮が生じる流れの数値シミュレーションを行う際には実在気体効果の考慮が必要不可欠であることを示した.次に,二次元を対象に設計された計算プログラムを三次元へと拡張し,同様のノズル内流れ実験を対象としてプログラムの検証を行い,その妥当性を確認した.この三次元化したプログラムをさらに発展させ,超臨界二酸化炭素を作動流体とする遠心圧縮機の内部流動を解析するためのプログラムの開発に取り組み,ディフューザを除く翼列区間を通過する流れを解析できるまでに至った.平成30年度は引き続き非平衡凝縮を伴う超臨界二酸化炭素のラバールノズル内流れの三次元流動解析を行い、凝縮の三次元的な影響について調査する。次に、圧縮機翼列を通過する超臨界二酸化炭素の三次元非定常流動解析を実施する。翼列では、ノズル流れでは見られない後流や流路渦などの非定常な流動現象が生じる。翼列流路内で発生する凝縮がこのような後流や渦と干渉することによって生じる現象や、それらが圧縮機の性能へと与える影響について評価する。本研究の成果は、超臨界二酸化炭素発電の効率向上だけでなく、様々な超臨界流体の非平衡凝縮問題への応用が期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。