hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
結核患者の治療継続を支援する教育ツールとプログラムの開発に関する研究

現在、文献検討の結果、これまでの研究結果と臨床家の意見をもとにプログラムを作成したところである。対照群に対しては、その施設において通常通りの患者教育を行い、介入群に対しては作成したプログラムを実施する予定である。平成26年度は、本研究で作成した結核入院患者用の教育DVDを全国の結核病床を有する227施設に無償配布した。その後、DVDの評価を行うために、DVD配布施設に対して質問紙調査を行った。質問紙はDVDを視聴した看護師と患者に配布した。結果、74施設からの回答(32.6%)があり、看護師168名、患者48名からの回答を得た。看護師、患者の評価はともに高く、DVDの教育項目8項目のわかりやすさは「病気について」、「治療」、「服薬」「副作用」、「多剤耐性結核」、「検査」、「日常生活」、「医療費」について質問したが、看護師、患者ともに「まあまあわかりやすい」「わかりやすい」が90%以上であった。DVD全体の評価としては、「大変良い」、「良い」を合わせると看護師が83.3%、患者が95.5%と患者の方から高い評価を得ていた。評価の低い項目は「時間(DVDの長さ)」であった。本DVDを教育ツールとして用いた4週間の教育プログラムは1施設で実施し、介入研究を行ったが、結果は現在分析中である。本研究では、結核患者の治療継続を支援する教育ツールとプログラムの開発を目的としたが、教育ツールとして患者教育用DVDを作成した。DVDは患者がわかりやすいようにストーリーを盛り込み、興味を持って見ることができるように作成した。DVDの評価は調査の結果では高い評価を得ているが、DVDの長さ等に若干改善の余地があることがわかった。教育プログラムの評価はまだ分析終了していないため、今後DVDを使用した教育プログラムの効果を評価し、必要であればプログラムの修正を行い、実践に汎用可能なものにしたい。感染看護学教材はH24年度中に作成する予定であったが、H25年度にずれ込んでいる。視聴覚教材は費用もかかるので、汎用性が高くなるように臨床現場の者と慎重に検討を重ねた。臨床現場が忙しいので、打ち合わせ会議が頻繁に開催できず、遅れ気味である。現在は視聴覚教材作成の業者とも検討をしているところであるので、あと少しで作成できる予定である。DVD作成に時間を要した。患者教育用の教材は、直接患者への影響が大きく、臨床的にも配慮を要する。今回、介入を行う施設とともに、教材と臨床現場での状況をマッチさせるために様々な検討を行ったため時間がかかった。現在、DVDは完成し、介入研究を行っているが、結核患者の特徴から、研究対象者数がなかなか集まらず、少しずつ対象者数を増やしているため、研究期間の延長が必要となった。H23年度で結核病棟を有する施設の全国調査を行い結果を得る予定であったが、まだ結果をまとめられていない。しかし、現在質問紙の発送作業中で、やや遅れているが、問題なく結果を得ることができる。また、結核患者に有効な教育プログラムを作成し、DVDのビジュアルツールを作成するのは、プログラム自体が有効であることが検証されてから、作成すべきである。そのため予備研究を行うことが望ましいと考え、1施設において予備介入研究を行うこととした。
東京都心に集中するインバウンドの分散化に資する周縁地域への誘導政策の構築

東京都多摩地域は、都心からの交通利便性が高く、都心から中部地方等への広域観光の中継地として重要な役割を果たし得る位置にあるものの、訪日外国人旅行者の訪問先は、依然として都心に集中しており、多摩地域への訪問率は低いと言わざるを得ない。本研究では、2019年ラグビーワールドカップ日本大会及び2020年東京オリンピック・パラリンピック競技大会開催後の社会を見据え、訪日外国人旅行の促進に資する自治体キャッチフレーズの制定、観光協会の拡充、観光情報の多言語発信、広域連携のさらなる促進・強化等を提案した。平成27年度は、第一に、訪日外国人旅行者における東京観光の行動特性及び多摩観光に対する潜在的需要を分析すること、第二に、多摩地域30市町村の観光資源を整理し、インバウンド振興に向けた地域ブランド政策のありかたを検討すること、第三に、海外成功事例研究に向けて調査の準備を進めることを実施した。東京観光の行動特性及び多摩観光に対する潜在的需要については、2010年から2015年までの間に日本を旅行したことのある人を対象にWEB調査(中国語)を実施して分析した。WEB調査の結果、東京観光で訪問率の高いエリアは、銀座などで、都心部への選好が強い一方、多摩地域への訪問率は比較的低いことが明らかとなった。多摩地域におけるインバウンド振興については、多摩地域30市町村を対象に観光協会の有無、外国語による情報発信の状況を検討し、さらに事例研究を行った。海外成功事例研究についても資料収集を開始し、関係者を対象にした調査に着手した。2019年に開催されるラグビーワールドカップ日本大会の開会式及び開幕戦は多摩地域(調布市)で行われることになっていることから、研究成果を地域社会に広く発信する必要があると考え、大学公開講座で中間成果を紹介した。中間成果を地域社会に発信する中で、地域から重要な知見を得ることができた。平成27年度の研究実施計画に沿って調査を行い、中間成果をまとめることができため、おおむね順調に進展していると評価した。具体的な研究成果として、多摩地域におけるインバウンド振興については、多摩地域30市町村を対象に観光協会の有無及び観光協会の外国語による情報発信の状況について分析し、英語論文にまとめた。また、東京観光の行動特性及び多摩観光への誘導可能性についても検討し、論文にまとめた(2016年4月刊行)。世界最大のスポーツの祭典が日本で行われる年が迫る中、研究成果を速報的に広く地域社会に発信することは極めて重要であるため、大学公開講座「多摩地域の魅力を世界にアピールするには?ー東京五輪に向けて私たちにできることー」にて本研究の中間成果を講義資料の一部として紹介し、地域の人々と対話を図った。中間成果を用いた対話を通じて地域から新しい知見を得ることができた。平成28年度は、1多摩地域の産学官民によるインバウンド受入環境整備状況を明らかにし、都心から多摩地域へのインバウンド誘導にかかる政策課題を析出し、さらに2広域連携によるインバウンド振興の現状と課題について検討した。具体的には、観光庁(2014)による訪日外国人受入環境整備の水準評価を踏まえ、東京都及び多摩地域のインバウンド振興施策の展開状況について行政データ・文書の整理・分類を行った。さらに、多摩地域についてソーシャルメディアに投稿された発言・画像・動画を分析し、訪日外国人旅行者の観光行動を分析した。インバウンド受入環境整備状況を示す指標の一つとして、多摩地域の自治体のキャッチフレーズを挙げ、事例分析を行った。その結果、多摩地域で公式のキャッチフレーズを制定している自治体は2016年4月1日現在、30の自治体うち21の自治体で、それらはすべて日本語のキャッチフレーズであった。2019年のラグビーワールドカップ日本大会や2020年の東京オリンピック・パラリンピックの開催が刻一刻と迫る中、訪日外国人旅行者に向けたアピールが十分できていないのが現状であり、五輪のみならずポスト五輪を見据えたインバウンド誘導策の必要性を指摘し、論文にまとめた。前年度と同様、中間成果を地域社会に発信するため、大学公開講座にて本研究の中間成果を講義資料の一部として紹介し、地域の人々と対話を図った。地域で得た新しい知見を活かして研究のスパイラルアップを図った。平成28年度の研究実施計画に沿って調査を行い、中間成果をまとめることができたため、おおむね順調に進展していると評価した。具体的な研究成果として、インバウンド受入環境整備状況を示す指標の一つとして、多摩地域の自治体のキャッチフレーズを挙げ、事例分析を行い、英語論文にまとめた。2019年のラグビーワールドカップ日本大会(開会式および開幕戦は多摩地域で行われる予定となっている)や2020年の東京オリンピック・パラリンピックの開催が近づく中、研究成果を多摩地域に発信し、地域住民と対話を図ることは重要であるため、大学公開講座「外国人から見た多摩地域の魅力とは?」にて本研究の中間成果を資料の一部として紹介した。本研究の目的は、東京都心に集中しているインバウンドをその周縁である多摩地域に誘導して分散化を図るための政策を構築し、地域主導でインバウンドの分散化を推進するための基盤を形成することである。

最終年度である平成29年度は、平成27年度および平成28年度に実施してきた1インバウンドにおける東京観光の行動特性及び多摩観光に対する潜在的需要を解明すること、2多摩地域のインバウンド受入環境整備状況を明らかにし、広域連携によるインバウンド振興の課題を整理することを目的とした研究の成果を踏まえ、3海外の成功事例を分析し、都心観光地からの誘導策を構想すること、4中間成果を地域に発信して分析の精緻化を図り、インバウンド誘導政策の基盤を構築するための研究を実施した。海外成功事例の応用可能性については、米国ニューヨーク州ロングアイランドを事例に検討し、多摩地域に応用可能な点を析出した。富士山観光への連結を見据えた広域連携によるインバウンド振興については、ビジット・ジャパン事業以降の富士山観光の動向および多摩地域への誘導可能性について公的データや先行調査研究を踏まえて分析した。東京観光をした訪日外国人のうち、多摩地域を訪問した割合は、依然として低い状況にあると言わざるを得ず、より一層の魅力発信に向けた戦略を検討した。2020年東京オリンピック・パラリンピックの前年である2019年に開催されるラグビーワールドカップ日本大会の開会式及び開幕戦は多摩地域(調布市)で行われることになっていることから、研究成果を地域社会に広く発信する必要があると考え、大学公開講座にて本研究の中間成果を講義資料の一部として紹介し、地域の人々と対話を図った。地域から重要な知見を得ることができた。東京都多摩地域は、都心からの交通利便性が高く、都心から中部地方等への広域観光の中継地として重要な役割を果たし得る位置にあるものの、訪日外国人旅行者の訪問先は、依然として都心に集中しており、多摩地域への訪問率は低いと言わざるを得ない。本研究では、2019年ラグビーワールドカップ日本大会及び2020年東京オリンピック・パラリンピック競技大会開催後の社会を見据え、訪日外国人旅行の促進に資する自治体キャッチフレーズの制定、観光協会の拡充、観光情報の多言語発信、広域連携のさらなる促進・強化等を提案した。多摩地域の産学官民によるインバウンド受入環境整備状況を明らかにし、都心から多摩地域へのインバウンド誘導に係る政策課題を析出する。具体的には、第一に、観光庁(2014)による訪日外国人受入環境整備の水準評価を踏まえ、東京都及び多摩地域のインバウンド振興施策の展開状況について行政データ・文書をもとに分析する。2019年のラグビーワールドカップ日本大会や2020年の東京オリンピック・パラリンピックの開催が刻一刻と迫る中、当初予定している行政データ・文書以外に本研究に関係した民間データ等が公表された場合には、適宜、分析に用いる。また、ラグビーワールドカップやオリンピック・パラリンピックに向けた地域住民による取り組みにも着目し、適宜、調査対象とする。第二に、平成27年度に得た中間成果を踏まえ、広域多摩観光へのインバウンド誘導政策ならびに富士山観光への連結を見据えた広域連携によるインバウンド振興の現状を明らかにし、課題を整理・分類する。前年度と同様、中間成果を積極的に国際・地域社会に発信する。特に地域住民との対話を重視し、地域で得た知見を活かして研究のスパイラルアップを図る。前年度までの取り組み、すなわち多摩地域の産学官民によるインバウンド受入環境整備状況を踏まえて析出した都心から多摩地域へのインバウンド誘導に係る政策課題をもとに、東京都心から周縁地域への誘導政策の構築を行う。
トロイダル量子群の研究

1.三木は以下の研究を行った.(1)xy=γ^2yxをみたす2変数x, yのローラン多項式を成分に持つn×n行列のなすリー代数の導来部分リー代数の普遍包絡代数のq変形であるsl_n型のトロイダル量子群から生じるある商代数を考え,それがη≧3のとき対称なローラン多項式とMacdonaldの差分演算子のなす2つの代数のテンソル積と同形,η=2のときそれらの直和と同形であることを示した.(2)xy=γ^2yxをみたす2変数x, yのローラン多項式のなす代数は通常の交換子積を積としてリー代数となる.このリー代数の中心拡大Lの生成元と関係式による記述を求め,これを用いてLの普遍包絡代数のq変形を定義した.この代数は,大雑把に言えば,トロイダル量子群の行列の対角成分に対応する代数である.この代数に関して,(i)ボゾンによる表現のN個のテンソル積表現からFrenkelとReshetikhinおよび白石とその共同研究者たちによるq変形されたW_N代数(N=2のときVirasoro代数)の自由場表示が得られることを示した.(ii)準有限な(つまり各ウエイト空間が有限次元の)既約最高ウエイト表現がある種の有理関数で特徴づけられることを示した.(iii)q=e^h, γ=e^<βh>とおきh→0とする極限(Yangian極限)を調べた.2.伊達は,コクセター群の準不変式,及びlocus configuration,カイラルポッツ模型に対するBethe仮説に関係して現れる多項式の満たす微分方程式などについて調べた.3.山根は階数2以上の楕円リー(スーパー)環の有限個の生成元と関係式による記述を行った.また,スーパー量子群のZ/3Z次数付ヴァージョンと参なせる量子群の有限次元既約表現を分類した.さらに,Heckenbergerとの共同研究で,コクセター半群の概念を導入し松本の定理を示した。1.三木は以下の研究を行った。xy=γ^2yxをみたす2変数x,yのローラン多項式を成分に持つ2×2行列のなすリー代数の導来部分代数Lの可積分表現の分類は,その最高ウェイトの空間に作用するLの普遍包絡代数から生じる商代数の表現の分類に帰着されることを以前に不していた。このLの普遍包絡代数のq変形である2-トロイダル量子群U_q(L)を考え,上で述べた商代数のq変形を調べた。その結果,その商代数が対称なローラン多項式とMacdonaldの差分演算子のなす2つの代数のテンソル積の直和と同形であることを示した。正確には,次のようになる。3.山根は以下の研究を行った。1次元部分空間により商をとったとき被約アフィンルート系にならない楕円ルート系に付随する階数が2以上の楕円リー(スーパー)環の有限個の生成元と関係式による記述を行った。その応用としてこれ自身が普遍中心拡大であることを示した。

2.伊達は,可解格子模型の一つであるsuper integrableなchiral Potts modelに関係して現れる多項式に関して,その満たす連立および単独高階のFuchs型の微分方程式について調べた.3.最近のHeckenbergerの精力的な研究は(qを連続パラメータ)とする量子群は通常のものとスーパーのもの以外はあまりないかもしれない事を示唆しているが,山根はそのなかの一例になっている量子群の有限次元既約表現を分類した.その量子群はスーパーのもののZ/3Z次数付ヴァージョンとみなせる.1.三木は以下の研究を行った.昨年度sl2型のトロイダル量子群のボゾンによる表現を調べることを通して,xy=γ^2yxをみたす2変数x,yのローラン多項式のなすリー代数(の中心拡大の普遍包絡代数の)q変形A_<q,γ>を定義していた.この代数は,大雑把に言えばトロイダル量子群の行列の対角成分に対応する代数であり,W_<1+∞>代数の2変数q,γによる変形とも言える代数である,この代数Aq,γに関して,(1)ボゾンによる表現のN個のテンソル積表現からFrenkelとReshetikhinおよび白石とその共同研究者たちによるq変形されたW_N代数(N=2のときVirasoro代数)の自由場表示が得られることを示した.(2)準有限な(つまり各ウエイト空間が有限次元の)既約最高ウエイト表現がある種の有理関数で特徴づけられることを示した.(3)q=e^h,γ=e^<β,h>とおきh→0とする極限(Yangian極限)を調べた.この極限の特別な場合に,代数.A_<q,γ>はヴィラソロ代数とボゾンのなす代数となり,その余積は10数年前にLevendorskiiとSudberyにより得られていたものとほぼ同じものになる.2.伊達は,カイラルポッツ模型に対するBethe仮説に関係して現れる多項式の満たす微分方程式などについて,調べた.3.山根はHeckenbergerとの共同研究でスーパーリー代数またはニコルス代数の研究をするためにコクセター半群の概念を導入し,コクセター半群の同じ長さをもつ2つの元はコクセター関係式のみで移りあう事,すなわち松本の定理を示した.
大腸癌組織発生と進展における形態と遺伝子変化

手術的に切除された大腸早期癌検体22例より組織採取を行ない、組織学的診断と肉眼形態を明確にした。これらの組織の連続切片を作成し、免疫組織染色とDNA抽出を次に行なった。表面型大腸早期癌では、2/12にras遺伝子の点突然変異が検出され、一方隆起型大腸早期癌では7/10例で同変異が検出されている。p53の組織染色では、肉眼型と染色性に差がなく、16/22でp53陽性であった。これらの結果をふまえて、あらたに採取した大腸腫瘍組織について、TGF-βとDecorinの発現をIn situ hybridazation,免疫組織染色で観察している。手術的に切除された大腸早期癌検体22例の組織採取を行ない、組織学的診断と肉眼形態を明確にした。これら組織の速読切片を作成し、免疫組織染色とDNA抽出を次に行った。表面型大腸早期癌では、2/12例にras遺伝子の点突然変異が検出され大多数の腫瘍でras遺伝子の点突然変異の発生は検出されなかった。一方、隆起型大腸早期癌では7/10例で点突然変異が検出されている。P53の免疫組織染色では、肉眼型と染色型に差が見られず16/22でP53が陽性であった。Chr.17のP53のLDHに関して検討したが、これは実験がうまくいっていない。現在P53の点突然変異の有無について検出を試みている。PCNA、ki67、CEAの免疫組織染色を行なっているが、ras遺伝子の点突然変異の有無やP53の染色性と、PCNA、ki67の陽性細胞出現率には、相関が見られていない。CEAの発現は、いずれの腫瘍にも見られたが、染色性の強弱はras遺伝子点突然変異、P53、PCNA、ki67の染色性の強さと一定の関係はなかった。手術的に切除された大腸早期癌検体22例より組織採取を行ない、組織学的診断と肉眼的形態を明確にした。表面型大腸早期癌では、2/12例にras遺伝子の点突然変異が検出され、一方降起型大腸早期癌では7/10例で同変異が検出されている。P53の組織染色では、肉眼型と染色性に差がなく16/22でP53が陽性であった。これらの結果をふまえて、新らたに採取した大腸腫瘍組織について、Tiansforming Growtk Factor-βとDecorinの発現を、In situ hybridazationと免疫組織染色で観察している。
樹脂含浸セラミックによる二層構造を有する模型歯の開発に関する研究

近年、歯科切削実習の場において、ヒト抜去歯の入手困難に伴い、形態を天然歯に近似させた人工模型歯に依存する頻度が増している。現在、主に使用されているレジン系の模型歯は、切削感が異なることや切削器具に焼き付けを起こすことなどの欠点を有していることなどから新たな模型歯の開発が切望されている。そこで、工業界において機械加工の容易なセラミックとして開発された快削性セラミックに着目し、模型歯としての有用性を検討した。内部に微細な気孔を有したワラストナイト系快削性セラミックにエポキシ樹脂を陰圧下にて含浸させ、重合し、エナメル質代替材料としてセラミック・レジン複合材料を象牙質代替材料としとエポキシ樹脂を用いた二層構造を有する試料を作製し、機械的性質の測定ならびに切削実験を行った。エナメル質代替材料となるセラミック・レジン複合体試料の材質は、天然歯エナメル質より軟らかく、その他の延性的性質は天然歯エナメル質よりも大きい結果が得られた。切削挙動も同様に、天然歯エナメル質よりも軟らかい結果が得られた。しかしながら、メラミン歯ならびにコンポジットレジン歯に比べると天然歯エナメル質に近似した切削挙動を示した。切削面の性状を実体顕微鏡ならびにSEMにで観察した結果、被削面に大きなクラックやチッピングは認められず、ダイヤモンドポイントによる明瞭な条痕網が観察された。エナメル質代替材料と象牙質代替材料との切削界面には剥離や破折は認められず、これら材料の結合状態は良好であることが示唆された。従来の切削実習用模型歯は、主にレジン系材料が使用されており、切削感が天然歯、特にエナメル質部分で大きく異なる欠点を有していた。まず模型歯のエナメル質代替材料として天然歯エナメル質と同じ脆性破壊を示すセラミック材料を用い、より天然歯質に近い切削感を有する材料の開発を試みた。そこで、エナメル質よりも硬度の低い多孔質セラミックを用い、その気孔内に各種樹脂を含浸させた試料を作製した。この方法によりセラミックの物性を変化させることができ、エナメル質に近似した切削挙動を示す材料の調整が可能と思われた。セラミックへの含浸用樹脂としてBisGMA、トリエチレングリコールジメタクリレート、MMAの3種類のレジンモノマーを配合比を変えて混合したBisGMA系レジン並びにエポキシ樹脂を使用した。BisGMA系レジンを含浸させた試料では、BisGMAの配合比を増した試料ほど硬度が高くなり、よりエナメル質の切削挙動に近似した試料作製の可能性が示唆された。しかしながら、BisGMA系レジンを含浸、重合させた試料では、重合収縮が大きく、セラミックへの浸透性が悪いなどの問題点を有し均質な試料の調整が極めて困難であった。一方、エポキシ樹脂では、組織切片試料作製持のエポキシ包埋に準じた方法により比較的容易にセラミックに樹脂含浸、重合させることが可能であった。エポキシ樹脂は、既存の模型歯の材料であり、特に二層構造を有するコンポジットレジン歯の象牙質部分としても使用されており、二層構造を有する模型歯の開発にとって有望な含浸材料と思われた。
マイクロリットル血液粘性率の超高速センシングの研究

本年度の成果は以下のようにまとめられる。[1]レーザー誘起表面波を利用した液体の粘性率・表面張力測定のための基本設備に対し,さらに微量サンプルに適用できるように計測装置に改良を加え,微小体積における測定が可能な装置を試作した。[2]レーザー干渉を利用した加熱による表面波生成,特にマイクロ系での表面張力の温度勾配が与える影響について理論的に検討した。[3]微小サンプルから得られた信号波形から粘性率を算出する逆問題解析法の検討を行った。複雑な信号波形は,粘性率,表面張力,表面張力の温度依存性に大きく依存するが,干渉縞間隔の適切な選択により,粘性率に大きな感度を持つように実験条件設定が可能なこと,また信号波形の逆問題解析により,粘性率が算出可能であることを明らかにした。そして,実用的な逆問題解析用のプログラムを作成した。[4]水やトルエンなどを標準サンプルとして,サンプル体積をミリリットルレベルから段階的に小さくし,信号が安定に検知できるための最適な光学系および試料セルの構造を検討し,最終的に10マイクロリットルでの測定を可能にした。[5]血液をサンプルにした場合の試料セルや血液特有の問題あるいは適切な加熱・プローブレーザー波長の検討を行い,波長1ミクロンのYAGレーザーを用いれば,測定可能であることが明らかになった。
強制流による量子化渦除去効果を利用した超流動ヘリウムの伝熱促進

本年度の研究計画は滞りなく実行できた。1.課題のこれまでの取り組みで、流入するHe II流れの古典的乱流運動によってもたらされる低密度の初期渦から急速に発展する高密度量子化渦が、流れの上流側に伝播する第2音波熱パルスの過大な減衰の原因であることが示唆されてきたので、その数値計算による検証を続けた。そのため、本研究グループにより既開発の、超流動2流体方程式+Vinenの渦密度発展方程式から成る数値シミュレーション用コードを本テーマの解析用に改良を加えて使用し、乱流運動によってもたらされる初期渦の及ぼす効果が成功裡に数値実験的により検証された。2.超流動乱流状態下での準定常的拡散状伝熱現象(Gorter-Mellink伝熱)に及ぼす強制流の量子化渦の吹き拭い効果の帰結としての伝熱促進効果について、数値実験的検証を行った。伝熱促進効果の観点では、ヒーター部の最高温度が強制流流速の関数としてどの程度減殺されるかが評価された。併せて、ヒーター部に堆積する高密度量子化渦の影響として形成される高温領域となる温度境界層の振る舞いについても詳しく調べられ、その伝熱促進効果が評価された。3.強制流が高密度量子化渦に及ぼす効果を間接的に見積るため、He II中に大きな流体運動を誘起させることが知られているノイジー膜沸騰現象について実験的に調べた。その大規模不安定現象によって誘起される周囲He IIの大規模流体運動の及ぼす高密度渦層への効果について、特に両者間の増長に関わるフィードバックメカニズムの同定作業が進捗を見せ、この種の大規模不安定現象の解析にこのフィードバックメカニズムが重要な働きをなしていることが確認された。高密度の量子化渦が発生している超流動乱流状態下では、強制流により量子化渦の吹き払いが起こり、通常の強制対流効果以上の大幅な伝熱促進効果の現れることが示唆され、その検証を目的とした数値シミュレーションが行われた。先ず第1に、本研究用に超流動2流体方程式+Vinenの渦密度発展方程式から成る数値シミュレーションコードの整備が行われた。次いで、強制流の効果による第2音波熱パルスの変形と減衰の緩和に主眼を於いた数値シミュレーションが行われた。結果として、下流方向へ伝播する熱パルスは、流れと共に流される効果で空間的な引き延ばしと振幅の減少、また伝播速度の強制流速分だけの増加、が現れた。振幅の減少効果によって、渦発達が抑えられ、パルス波形の変形が抑制されるのが見出された。上流側へ伝播するものについては、伝播速度が強制流速分だけ減少し、その結果振幅が増大し、やや変形が増長された。しかし、この結果は、フロリダ州立大学のグループの実験結果、上流側へ伝播する熱パルスは検出されない、と矛盾することが指摘された。これに対しては、流入強制流の流体力学的乱れに起因する量子化渦密度増加によるものと考えてこれを計算に導入することにより、計算上でも再現できることが分かった。引き続き、ヒータ近傍の拡散的(ゴルターメリンク型)伝熱部分への強制流効果の評価にテーマを移し、計算を続けている。実験については、装置・計測の概念について設計前の検討を続けている。1.前年度までの取り組みとして行われた数値シミュレーション結果の内、流れの上流側に伝播する第2音波熱パルスは波形の流れによる圧縮によりその振幅が増大する、に対しては実験結果に反するとの反論があった。これについては流入するHe II流れの(古典的)乱流成分によって誘起される高密度量子化渦が過大な減衰の原因となっていると考えられるので、このことをモデルにとり入れた計算を行い、その検証を行った。そのために、既開発の超流動2流体方程式+Vinenの渦密度発展方程式から成る数値シミュレーション用コードを本研究用に改良を加えた。具体的には、強制流誘起の高密度量子化渦が流入して、渦発展における初期値の役割を果たす、という効果を取り入れられる様に、Vinenの渦密度発展方程式の発展項と生成項とに改良を加えた。その結果、上流側に伝播する第2音波熱パルスが強い減衰を受けて事実上消失し、実験で得られた様な結果が計算上でも再現できることが分かった。これによって、本計算コードの妥当性が確認された。2.同じ数値シミュレーション用コードを利用した、超流動乱流状態下での準定常的拡散状伝熱現象(Gorter-Mellink伝熱)に及ぼす強制流の量子化渦の吹き拭い効果の結果としての伝熱促進効果についての数値実験的検証も、他の実験データおよび既存の近似計算コードによる結果との比較を通して行われており、良好であるとの感触を得た。3.数値計算結果の検証を行い、伝熱促進効果の生じるメカニズムおよびその効果の定量的評価を探るべく行われる、実験計画の策定、実験装置の設計検討(インサート実験流路部)が行われた。ただし、この趣旨に合致する実験が京都大学で実施されつつあり(昨秋の低温工学会でも経過が報告された)、我々の実験実施については慎重に検討すべきことを感じている。

そのため、本研究グループにより既開発の、超流動2流体方程式+Vinenの渦密度発展方程式から成る数値シミュレーション用コードを本テーマの解析用に改良を加えて使用し、乱流運動によってもたらされる初期渦の及ぼす効果が成功裡に数値実験的により検証された。2.超流動乱流状態下での準定常的拡散状伝熱現象(Gorter-Mellink伝熱)に及ぼす強制流の量子化渦の吹き拭い効果の帰結としての伝熱促進効果について、数値実験的検証を行った。伝熱促進効果の観点では、ヒーター部の最高温度が強制流流速の関数としてどの程度減殺されるかが評価された。併せて、ヒーター部に堆積する高密度量子化渦の影響として形成される高温領域となる温度境界層の振る舞いについても詳しく調べられ、その伝熱促進効果が評価された。3.強制流が高密度量子化渦に及ぼす効果を間接的に見積るため、He II中に大きな流体運動を誘起させることが知られているノイジー膜沸騰現象について実験的に調べた。その大規模不安定現象によって誘起される周囲He IIの大規模流体運動の及ぼす高密度渦層への効果について、特に両者間の増長に関わるフィードバックメカニズムの同定作業が進捗を見せ、この種の大規模不安定現象の解析にこのフィードバックメカニズムが重要な働きをなしていることが確認された。
ショウジョウバエを用いた形態形成におけるJNK活性化機構の解明

我々はCrk, C3Gと、別のCrk SH3結合分子Dock180/Mbc、更にCrkのSH2に結合する分子に関して以下のような解析を行った。C3GがCrkのSH3に結合する事から、C3Gの活性化がCrkを介して起こる事を想定した。ショウジョウバエにおけるCrk相同因子(DCrk)のシグナリングの上流、下流で機能すると予想される別のタンパク質をコードする遺伝子DPaxillin, myblastcity(mbc ; Dock180ホモログ)の機能解析も行った。これら遺伝子の機能破壊の表現型を明らかにするために、RNA interference(RNAi)を試みた。その結果、Crk, C3G及びMbcのいずれも成虫の背部形成時のthorax closureと呼ばれる過程に関与している事を見出した。この事はCrk-C3G及びCrk-Mbcの2つのシグナルのどちらもがthorax closureの過程に必要である事を示唆している。thorax closureにはショウジョウバエのJNK pathwayが重要な役割をしている。活性型C3GによるJNKの異所活性化と考えあわせると、Crk-C3GのシグナルはJNKの活性化に関与している事が強く予想された。一方、生化学的、遺伝学的な解析の結果から、Crk-Mbcはthorax closureにおいてRacを介したactinのreorganizationに必要であると思われる。今後は遺伝学的にこれらの遺伝子間に相互作用があるか否かを解析する。最近になってthorax closureの過程でCrkの上流からのシグナルはレセプター型チロシンキナーゼによるものである事を新たに見出した。DPaxillinは発現パターンやRNAiによる表現型が異なる事からthorax closureの過程においてはCrkを介したシグナル伝達には関与していないと考えている。我々はCrkのSH3に強く結合するRasfamily GTPaseのGEFであるC3Gのショウジョウバエにおける相同タンパク質(DC3G)がショウジョウバエの形態形成過程においてJNKの活性化を引き起こしうる事を見出した。そこで本年度は以下のような解析を行った。(1)ショウジョウバエにおけるCrk結合因子の同定我々はC3GがCrkのSH3に結合する事から、C3Gの活性化がCrkを介して起こる事を想定した。そこで本年度はショウジョウバエにおけるCrk相同因子(DCrk)のシグナリングの上流で機能すると予想されるタンパク質をコードする遺伝子DCAS、DPaxillinの同定を行った。DCASは哺乳類におけるCrkのSH2ドメインに結合するタンパク質であるp130Casと機能的に相同な分子をコードしていた。興味深い事にDCASはDCrk及びDC3Gの発現とは異なりショウジョウバエの中枢神経系でのみ強く発現していた。ショウジョウバエを材料に使う事の最大の利点は遺伝学的解析が行える事である。既存の変異株のストック中にはDC3G、DCrk、DCASいずれの変異体も存在しなかった。そこで、これら遺伝子のLoss-of-functionの表現型を明らかにするために、近年ショウジョウバエや線虫において、Post transcriptional gene silencingを起こす事がしられているdouble strand RNAによるRNA interference(RNAi)を試みている。現在RNAiを発生の過程で組織特異的に引き起こすトランスジェニックのハエの系統を作製しているところである。本年度はCrk, C3Gと、別のCrkSH3結合分子Dock180/Mbc、更にCrkのSH2に結合する分子に関して以下のような解析を行った。我々はC3GがCrkのSH3に結合する事から、C3Gの活性化がCrkを介して起こる事を想定した。

本年度はショウジョウバエにおけるCrk相同因子(DCrk)のシグナリングの上流、下流で機能すると予想される別のタンパク質をコードする遺伝子DPaxillin, myoblastcity (mbc ; Dock180ホモログ)の機能解析も行った。これら遺伝子の機能破壊の表現型を明らかにするために、RNA interference (RNAi)を試みた。その結果、Crk, C3G及びMbcのいずれも成虫の背部形成時のthorax closureと呼ばれる過程に関与している事を見出した。この事はCrk-C3G及びCrk-Mbcの2つのシグナルのどちらもがthorax closureの過程に必要である事を示唆している。thorax closureにはショウジョウバエのJNK pathwayが重要な役割をしている。活性型C3GによるJNKの異所活性化と考えあわせると、Crk-C3GのシグナルはJNKの活性化に関与している事が強く予想された。一方、生化学的、遺伝学的な解析の結果から、Crk-Mbcはthorax closureにおいてRacを介したactinのreorganizationに必要であると思われる。今後は遺伝学的にこれらの遺伝子間に相互作用があるか否かを解析する。最近になってthorax closureの過程でCrkの上流からのシグナルはレセプター型チロシンキナーゼによるものである事を新たに見出した。DPaxillinは発現パターンやRNAiによる表現型が異なる事からthorax closureの過程においてはCrkを介したシグナル伝達には関与していないと考えている。
ビーチロックの形成メカニズムに学ぶ新たな人工岩盤の開発に関する基礎的研究

本年度は、沖縄県のビーチロック周辺から採取した尿素分解菌を用いて、砂供試体を一軸圧縮強さ(UCS)で数MPa以上に固化することを目的として、大きさの異なる2つの容器(シリンジおよびカラム)を用いて固化試験を実施した。シリンジ試験では、各試験条件がUCSに与える影響を把握すべく、いくつかの異なる試験条件のもとで、砂試料の入ったシリンジ容器(直径2.5 cm)に尿素分解菌Pararhodobacter sp.から成る培養液、Ca源や尿素を含んだ固化溶液を順に注入・排水し、湿潤状態を保って一定期間養生した。その後、定期的に固化溶液を注入・排水し、試験期間14日後に砂供試体に対して針貫入試験を行うことでUCSを推定した。その結果、養生温度(2035 °C)や固化溶液のCa2+濃度(0.10.3 M)が高いほど、推定UCSはそれぞれ大きくなることが示された。また、固化溶液のpH(6.99.0)が小さい方が、推定UCSは大きかった。シリンジ試験の結果を参考にして実施したカラム試験では、供試体サイズ(直径5 cm、高さ10 cm)および試験期間(最長28日)を大きくすることでUCS増加を図った。その結果、UCSで最大10 MPaを有するカラム供試体の作製に成功した。UCSで10 MPaを発現した試験条件は、試験期間28日、養生温度30 °C、固化溶液の注入間隔1日、固化溶液のCa2+濃度0.3 Mであった。また、重回帰分析の結果、UCSに重要な影響を与える試験条件は固化溶液のCa2+濃度(x)と試験期間(y)であり、これらの試験条件を説明変数とするUCSの予測式はqu = 48.3x +0.456y -19.51となる可能性が示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。人工岩盤を作製する上で重要な情報であるビーチロックの形成メカニズムを明らかにするため、物性の異なる沖縄県名護市と石川県輪島市めビーチロックを対象に現地調査および室内試験を実施した結果、以下のことが示された。1.ビーチロックの強度を把握するため、針貫入試験によって一軸圧縮強さq_uを換算した。その結果、沖縄および石川のビーチロックのq_uは、22±8MPaおよび2±0.6MPaであった。2.ビーチロックのセメント物質を把握すべく、元素・鉱物分析を実施したところ、沖縄のビーチロックはHigh Mg Caleite、石川のビーチロックはAlとSiを主成分とする非晶質がそれぞれのセメント物質であることがわかった。3.ビーチロック形成への微生物の影響を把握するため、ビーチロック周辺の土壌に対してウレアーゼ活性試験を実施したところ、沖縄の土壌からウレアーゼ活性を有する微生物が見つかった。4.ビーチロック周辺の海水や湧水に対して水質分析を実施したところ、両地点の海水の各イオン濃度は全海洋平均濃度と類似していたが、石川の湧水は、Al^<3+>の濃度が全海洋平均濃度の5万倍程度も高く、また酸性であった。以上の14の結果より、両地点のビーチロックの形成メカニズムは、次のとおりである。沖縄のビーチロックは、ウレアーゼ活性を有する微生物の尿素分解反応や海水の蒸発等によってCaCO_3が析出する際に海水からMgを取り込んで、High Mg Calciteとして砂粒子間に析出し、形成されたと考えられる。一方、石川では、Al^<3+>を含んだ酸性の湧水が海水と混合することでA1(OH)3として析出し、その際に湧水や海水中のSiが取り込まれることで、A1とSiを主成分とする非晶質のセメント物質から成るビーチロックが形成されたと考えられる。前年度の研究によって、本調査地点(沖縄県名護市済井出)のビーチロックは、尿素分解菌の代謝活動や海水の蒸発作用によって形成されている可能性が示された。そこで本年度は、その形成メカニズムをもとに、現地の尿素分解菌を用いた固化試験と人工海水の蒸発試験を行い、人工岩供試体の作製方法について検討した。その結果、得られた主な成果は以下のとおりである。1.現地の尿素分解菌を用いた固化試験調査弛点のビーチロック周辺で採取した土壌中の尿素分解菌の一つであるPararhodbacter sp.を用いて、サンゴ砂試料(直径2.5cm×高さ7cm程度)の固化試験を行った。すなわち、養生温度や試料に注入する固化溶液(栄養源や尿素、カルシウム源等を含む)の配合等の条件が異なる複数の試料の一軸圧縮強さ(qu)を測定することで、各条件のquへの影響を評価した。その結果、養生14日後の試料では、養生温度は室温(23±1°C)(qu : 0.5-0.7MPa)よりも30°C(qu : 0.5-1.1MPa)の方がより大きいquとなる傾向が示され、微生物の栄養源はNutrient brothを用いた試料(qu : 1.7-2.1MPa)の方がMarine brothを用いた試料(qu : 1.0-1.5MPa)よりもquが大きかった。また、これらの試料はいずれも試料全体が固化し、そのセメント物質はaragoniteであった。

2.人工海水の蒸発試験サンゴ砂試料(幅3cm×奥行1.5cm×高さ3cm程度)の入ったメッシュ状の容器を、人工海水(ケースA)または0.1mol/Lの塩化カルシウムを含んだ人工海水(ケースB)に10分間浸し、その後各溶液から取り出した両ケースの容器を60°Cの乾燥炉で1日乾燥させた。この浸漬と乾燥を14日間繰り返した結果、ケースAでは固化が見られなかったが、ケースBでは試料の外周(厚み0.3cm程度)のみ固化した。本年度は、沖縄県のビーチロック周辺から採取した尿素分解菌を用いて、砂供試体を一軸圧縮強さ(UCS)で数MPa以上に固化することを目的として、大きさの異なる2つの容器(シリンジおよびカラム)を用いて固化試験を実施した。シリンジ試験では、各試験条件がUCSに与える影響を把握すべく、いくつかの異なる試験条件のもとで、砂試料の入ったシリンジ容器(直径2.5 cm)に尿素分解菌Pararhodobacter sp.から成る培養液、Ca源や尿素を含んだ固化溶液を順に注入・排水し、湿潤状態を保って一定期間養生した。その後、定期的に固化溶液を注入・排水し、試験期間14日後に砂供試体に対して針貫入試験を行うことでUCSを推定した。その結果、養生温度(2035 °C)や固化溶液のCa2+濃度(0.10.3 M)が高いほど、推定UCSはそれぞれ大きくなることが示された。また、固化溶液のpH(6.99.0)が小さい方が、推定UCSは大きかった。シリンジ試験の結果を参考にして実施したカラム試験では、供試体サイズ(直径5 cm、高さ10 cm)および試験期間(最長28日)を大きくすることでUCS増加を図った。その結果、UCSで最大10 MPaを有するカラム供試体の作製に成功した。UCSで10 MPaを発現した試験条件は、試験期間28日、養生温度30 °C、固化溶液の注入間隔1日、固化溶液のCa2+濃度0.3 Mであった。また、重回帰分析の結果、UCSに重要な影響を与える試験条件は固化溶液のCa2+濃度(x)と試験期間(y)であり、これらの試験条件を説明変数とするUCSの予測式はqu = 48.3x +0.456y -19.51となる可能性が示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書に記載した「研究実施計画」に記載した実験項目すべてに取り組んだ上で、ビーチロック形成に寄与している可能性が高い物性を把握し、両地点それぞれにおけるビーチロックの形成メカニズムを提案することができたことに加え、その新たに得られた知見について論文投稿や学会発表によって成果をあげることができているため、おおむね順調に進展しているといえる。現地の微生物による尿素分解作用と海水の蒸発作用を利用して、砂試料を固化することができた。また、両作用の砂試料固化への影響の程度や今後の課題を把握することができたため、おおむね順調に進展しているといえる。沖縄のビーチロックは、国内外の多くのビーチロックと物性の共通点が多いため、人工岩盤の適用先が石川のビーチロックよりも広いと考えられる。そこで、今後は沖縄のビーチロックを人工岩盤の主なモデルとして、ビーチロック形成の促進方法について考え、固化試験を実施することを計画している。今後は、人工海水の蒸発試験に比べて、砂試料のより広い範囲を固化する傾向がみられる現地の尿素分解菌を用いた固化試験を中心として、人工岩供試体の作製試験を行うことを計画している。これまで実施していない他の条件(例えば、固化溶液のCaイオン濃度や砂の粒度)の影響についても検討し、よりquの大きい供試体の作製を目指す。
肝再生・肝線維化における新規血小板活性化受容体ＣＬＥＣ－２の役割に関する検討

CLEC-2欠損骨髄キメラマウスモデル(KO)を作成した。Wild-type(WT)キメラマウスは、C57BL/6Nマウス骨髄を照射後に移植した。70%肝切除(Hpx)を施行し、肝再生を検討した。WT群ではHpx後の肝体重比は漸増し、7日目にHpx前値にまで回復した。KO群ならびにKO群は肝再生有意に遅延し、Ki67ならびにPCNA発現も有意に減少した。TNF-αならびにIL-6 mRNA発現はWT群において有意に増加し、KO群では有意に低下した。STAT3とIL-6発現はWT群と比較しKO群で有意に低下した。CLEC-2は類洞内皮細胞に発現するポドプラニンを介し肝再生に関与していた。目的:活性化血小板(PLT)は肝再生に関与する。一方、近年発見されPLTや肝類洞内皮に発現するとされるPLT活性化新規受容体c-type lectin-like receptor 2 (CLEC-2)の、肝再生における役割の詳細は不明である。今回、CLEC-2の肝切除後肝再生におる役割を検討した。結果: WT群ではHpx後の肝体重比は漸増し、7日目にHpx前値にまで回復した。KO群ならびにflox/flox KO群は肝再生有意に遅延し、Ki67ならびにPCNA発現も有意に減少した。TNF-αならびにIL-6 mRNA発現はWT群において有意に増加し、flox/flox KO群では有意に低下した。p Aktならびにp ERK1/2はWT群においてHpx後に有意に発現が増加、また、flox/flox KO群においても増加を認め両群間で有意差を認めなかった。一方、STAT3発現はWT群と比較しflox/flox KO群で有意に低下した。考察:CLEC-2は肝再生に関与していた。内皮細胞とPLTの相関による肝再生シグナルカスケード(STAT3系)が活性化していた結果より、CLEC-2の肝類洞内皮とPLTの相関による肝再生への関与を強く示唆していた。方法:胎生致死である1CLEC-2欠損ノックアウトマウス、ならびに2多核球-PLT系CLEC-2欠損コンディショナルノックアウトマウスの造血幹細胞を含む胎仔肝細胞を、放射線照射後に移植したCLEC-2欠損骨髄キメラマウスモデル(1KO、2flox/flox KO)を作成した。70%肝切除(Hpx)を施行し、肝体重比、Ki67とPCNA発現を検討した。肝CyclinD1、HGF、TNF-αとIL-6 mRNA発現を検討した。さらに、STAT3、Akt、ERK1/2発現を検討した。肝免疫平成25年度に計画していた検討事項は、約80%終了できている。1.CLEC-2の肝内での発現の検討ヒトにおいては、肝類洞内皮細胞でのCLEC-2のligandであるpodoplanin発現が確認できている。また、マウスでは、上記の肝類洞内皮細胞に加えて肝細胞での発現を認めている。

2.部分肝切除後肝再生におけるCLEC-2の役割の解明:LEC-2は肝再生に関与していた。内皮細胞とPLTの相関による肝再生シグナルカスケード(STAT3系)が活性化していた結果より、CLEC-2の肝類洞内皮とPLTの相関による肝再生への関与を強く示唆していた。平成25年度の残された検討予定項目を全て終了させる。また、平成26年度の検討項目である硬変に至る肝線維化発症機序におけるCLEC-2の役割、肝障害・肝線維化後の肝再生におけるCLEC-2の役割の解明に関する検討を開始する。さらに、平成25年度の検討結果より、肝切除後の肝再生における血小板と肝類洞内皮の相互作用によるシグナルカスケードに血小板上に発現するCLEC-2受容体と、肝類洞内皮細胞上に発現するligandであるpodoplaninが関与している可能性がある点に関し検討を追加する。平成25年度は、試薬、抗体等が定価より安価で購入できたため未使用金が生じた。RT-PCR法及びWestern blotting法によるサイトカインのmRNA発現、ELISA法による産生量の比較に必要な抗体、試薬等を平成25年度の未使用金と合わせて購入予定である。また、検討に必要なマウスおよび不足しているディスポーザブル用品も購入予定である。
フォトブリーチング分子タグ法による気泡流乱れエネルギ収支計測と 乱流モデルの高度化

気泡を含む流れの数値予測の精度・信頼性向上には気泡乱流における乱れエネルギ収支に関する知見が必要であるが,測定の困難さのため研究例は少ない.本研究では,瞬時局所速度と速度勾配を同時計測できるフォトブリーチング分子タグ法を改良し,従来手法では困難な気泡乱流場における乱れエネルギ収支を測定し,乱れエネルギ輸送方程式の各項に及ぼす気泡の影響を調べるとともに,予測精度向上に寄与できる知見を獲得した.気泡を含む流れの数値予測の精度・信頼性向上には気泡乱流における乱れエネルギ収支に関する知見が必要であるが,測定の困難さのため研究例は少ない.本研究では,瞬時局所速度と速度勾配を同時計測できるフォトブリーチング分子タグ法を改良し,従来手法では困難な気泡乱流場における乱れエネルギ収支を測定し,乱れエネルギ輸送方程式の各項に及ぼす気泡の影響を調べるとともに,予測精度向上に寄与できる知見を獲得した.気泡を含む工業機器・システムの設計・開発を支援できる数値予測手法の高精度化が望まれている.本研究では、瞬時局所速度と速度勾配を同時計測できるフォトブリーチング分子タグ法を用いて、気泡を含む流れ場内の乱流特性を詳細に把握し、乱れエネルギ輸送方程式の各項に及ぼす気泡の影響を調べるとともに、気泡が液相乱れに及ぼす影響をモデル化し、気泡乱流の数値予測精度を向上することを目的とする。本年度は、以下の内容を実施した。1)鉛直矩形管内において発達した気泡流を実現できる実験装置を製作し、現行計測システムを用いてサブミリバブルが誘起した乱れとせん断流誘起乱れが共存する流れ場を対象に平均速度場、乱れ、乱流エネルギ、レイノルズ応力輸送方程式中の各項の計測を行った。この際、実験データ分析時に不可欠な単相流における乱れエネルギ収支も測定した。また、実験データを用いてサブミリサイズの気泡による乱流変調を調べた。2)現在の計測手法の撮影レンズ系、レーザシート光学系、タグ生成光学系を改良し、乱れエネルギ収支評価精度を高めるとともに、DNSデータベースと本計測手法により計測結果の比較から計測精度を検証した。3)乱流モデルを用いた数値計算と実験結果と比較するために用いる基盤数値計算コードを構築した。また、単相流に対して本数値計算コードが妥当な解を与えることを確認した。4)本数値計算コードに既存の気泡乱流モデルを導入し、実験データとの比較から、既存気泡乱流モデルの性能を調べた。気泡を含む工業機器・システムの設計・開発を支援できる数値予測手法の高精度化が望まれている。本研究では、瞬時局所速度と速度勾配を同時計測できるフォトブリーチング分子タグ法を用いて、気泡を含む流れ場内の乱流特性を詳細に把握し、乱れエネルギ輸送方程式の各項に及ぼす気泡の影響を調べるとともに、気泡が液相乱れに及ぼす影響をモデル化し、気泡乱流の数値予測精度を向上することを目的とする。本年度は、前年度取得したサブミリサイズの気泡流における乱流特性、乱れエネルギ収支データに加え,1ミリ程度の気泡流における乱流特性、乱れエネルギ収支実験データを取得し、気泡径が乱れエネルギ収支に及ぼす影響を調べた。この際、再現性の高いミリサイズ気泡流を実現するため実験装置における気泡注入部を改良するとともに、前年度までに開発した計測システムを改良しミリサイズ気泡流への適用性を高めた。その結果、気泡誘起擬似乱れによる乱れエネルギ生成率は気液間運動量輸送に基づくモデルにより概ね評価できること、気泡径が1ミリ程度の気泡は強い揚力によりバッファ層から粘性底層付近を流動するため、壁面せん断流誘起乱れの生成機構に及ぼす影響が大きいこと、および気泡は乱れエネルギの拡散率に影響を及ぼす可能性があることがわかった。また、前年度開発した基盤数値計算コードに導入する抗力、揚力モデルを検討するとともに、気液間運動量輸送に基づく乱れエネルギ生成モデルを導入することにより気泡誘起擬似乱れによる乱れエネルギの変化傾向を予測できることを確認した。原子炉、ボイラ等の沸騰を伴うエネルギプラントや気泡塔などの化学プラント、マイクロバブルによる水環境改善など気泡を含む工業機器・システムの設計・開発を支援できる数値予測手法の高精度化が望まれている.本研究では、瞬時局所速度と速度勾配を同時計測できるフォトブリーチング分子タグ法を用いて、気泡を含む流れ場内の乱流特性を詳細に把握し、乱れエネルギ輸送方程式の各項に及ぼす気泡の影響を調べるとともに、気泡が液相乱れに及ぼす影響をモデル化し、気泡乱流の数値予測精度を向上することを目的とする。平成24年度は、1気泡誘起擬似乱れの特性を詳細に把握するため、円管内層流中に気泡を加え、気泡が誘起する乱れのみが存在する流れ場において乱流特性を測定した。その結果、気泡誘起擬似乱れの基本特性を明らかにするとともに、気泡による乱れの拡散効果によりボイド率がゼロに近い位置でも乱れエネルギがゼロとならないことおよび気泡誘起擬似乱れのレイノルズ応力の対角3成分の比は2:1:1であることを示すとともに,実験データに基づき気泡誘起擬似乱れの乱流せん断応力モデルを提案した。また、2壁面近傍における乱れの詳細計測手法を構築するとともに、サブミリ気泡が壁面近傍を流動する正方ダクト内気泡流に適用し、直線底層からバッファ領域付近の乱れに及ぼす気泡の影響を調べた。

その結果、壁面近傍を流動する気泡により乱れの発生領域が壁面近傍に拡大すること、および壁面近傍で気泡により誘起される乱れが乱れエネルギの消散率増加に寄与する可能性が高いことを示した。研究実績の概要に述べたとおり,当初の計画内容に関して着実に結果が得られており,また,査読付国際学術雑誌論文にも成果報告されており,これは客観的に有意義な成果が得られている事を示すものである.このまま順調に研究が進めば,次年度1年間で,申請時の目標を実現できると考えられる.24年度が最終年度であるため、記入しない。順調に成果が得られており,今後も研究計画に従い気泡乱流に関する知見の深化と気泡乱流モデルの高度化を推進する.ただし,今年度得られた結果から,ミリサイズ気泡の影響がマイクロサイズ気泡の影響に比べ,より乱流特性に大きな影響を与える可能性が高いため,当初のマイクロサイズ気泡よりもミリサイズ気泡に主眼を置いて研究を推進した方が当初目的の実現により適切と考えられる.24年度が最終年度であるため、記入しない。