hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
義歯が関与する脳機能の活性化因子の解明

本研究によって、義歯治療に伴う咬合力の向上と脳機能の活性化とは正の相関関係であることが解明されたため、咬合力は義歯が関与する脳機能の活性化因子の一つであることが明らかになった。従って、患者本来の咬合力が十分発揮され、強く咬むことができるように全部床義歯を調整することが脳機能を改善し、全身の健康やQOL向上などに寄与するという科学的根拠を示した。本研究の目的は、義歯治療によって変化する数々の因子と脳機能の活性度との相関を解明し、歯科補綴が健康や福祉に大きく関わる科学的根拠を示すことである。実験Iでは、疼痛を主訴に来院した上下顎無歯顎者18名に対して義歯治療を行い、脳機能の活性度評価、咀嚼機能評価(咬合接触面積、最大咬合力)、義歯および治療に対する主観的感性評価(VAS注)および客観的感性評価(ESAM)を行い、Wilcoxon検定(p<0.05)を用いて義歯治療前後を比較した。その結果、義歯治療により、脳機能の活性度、咀嚼機能、主観的感性は有意に改善した(p<0.05)。さらに、Spearman順位相関係数の検定(p<0.05)を用いて、咀嚼機能、主観的感性、客観的感性が脳機能に影響を及ぼしているかを検討したが、各因子と脳機能の活性度との間に有意な相関は認められなかった(p>0.05)。以上より、義歯機能が低下した全部床義歯装着者への義歯治療は、脳機能の活性化を促すことが明らかとなった。また、疼痛を主訴に来院した上下顎無歯顎者への義歯治療は変化する因子が多いために各因子と脳機能の活性度との間に有意な相関は認められなかったと推測された。実験IIでは、積極的な義歯治療を行わず変化因子が少ないメインテナンス患者(Eichner分類Bの咬合支持を有する部分床義歯装着者)を被験者として、義歯装着時と非装着時の脳機能の活性度と咀嚼機能、主観的感性、客観的感性との相関を検討した。その結果、脳機能の活性度と最大咬合力との間に有意な相関が認められた。このことは、力強く咬める義歯は脳機能を向上させることを示唆しており、義歯機能の向上を促す歯科補綴が脳機能を通じて健康に深く関与している根拠が示された。平成20年度は上記の内容を論文報告1件、学会発表を3件行った。本研究系の目的は、義歯治療によって変化する数々の因子と脳機能の活性度との相関を分析することにより、どのような義歯治療が脳機能を改善するのか解明し、歯科補綴が健康や福祉に大きく関わることを示すことである。平成21年度の研究目的は、全部床義歯治療による咬合力の向上が脳機能に及ぼす影響を検討し、義歯治療による咬合力の向上が脳機能の活性化因子に含まれるか否かを解明するである。本研究では、鶴見大学歯学部附属病院補綴科を受診し、補綴専門医により義歯の咬合もしくは粘膜面に問題があると診断を受け、義歯治療を受けている上下顎全部床義歯装着者24名を被験者とした。すべての被験者に対して、デンタルプレスケールオクルーザーによる義歯治療前後の咬合力(N)の評価および、脳波データをDIMENSION分析し義歯治療前後の脳機能(Dα)の評価を行った。治療前後の比較はWilcoxon順位和検定にて評価し、咬合力と脳機能との相関はSpearmanの順位相関係数の検定にて評価した。その結果、義歯治療前と比較して義歯治療後の咬合力(N)および脳機能(Dα)は有意(p<0.05)に増加すること、咬合力が増加するに伴いDαも上昇し咬合力と脳機能の間に有意な正の相関関係が認められること(r=0.473,p<0.05)を明らかにした。本研究によって、義歯治療に伴う咬合力の向上と脳機能の活性化との間に正の相関が認められることから、咬合力は義歯が関与する脳機能の活性化因子の一つであることが解明された。従って、患者本来の咬合力が十分発揮され、強く咬むことができるように全部床義歯を調整することが脳機能を改善し、全身の健康やQOL向上などに寄与するという科学的根拠が示された。これらの結果を論文および学会にて発表した。さらに、論文発表2件、学会発表2件を予定している。
癌退縮抗原遺伝子(MAGE)を用いた肺癌の遺伝子診断法の開発

1)MAGE-1gene(GenBank accession number M77481)を基準にプライマーを設計した。RNAを抽出する際に、どうしても微量のgenomic DNAが混じってくるため、mRNAレベルでの発現を特異的に見る目的で、イントロン部位をはさむように設計することで区別した。このプライマーで118bpのバンドがアガロース電気泳動で増幅された。このDNAがMAGE遺伝子であるのかどうかの確認は、PCR産物をTAクローニングシステムでクローニングし、塩基配列をシークエンスして行なった。2)材料としては、(a)肺癌患者気管支洗浄液から遠心分離により回収した細胞成分、(b)同胸水細胞、(c)患者より摘出した癌組織、(d)肺癌細胞株を用い、MAGE遺伝子の検出はRT-PCRで行なった。3)小細胞癌を含む患者の気管支洗浄細胞10例、および胸水細胞8例では、MAGE geneの発現は認められなかった。理由として、癌細胞以外の細胞の混入が非常に多く、本方法の感度では検出できなかったと思われる。肺癌組織では43例中12例(28%)で検出された。陽性例の主なものはSquamous cellcarcinomaであった。細胞株では、14例中11例(79%)と高頻度で検出され、肺癌のタイプによる検出率にはとくに差異は認められなかった。以上のことより、検体の得やすい気管支洗浄細胞や胸水細胞で検出できなかったため、本方法は遺伝子診断という点から、適当とは思えなかった。しかしながら、MAGE遺伝子産物が、細胞障害性T細胞の認識する特異抗原の一つであることから、治療へ向けて、その解析は重要であると考えられる。今後、抗体を作製し、MAGE抗原のタンパク質レベルでの解析を行なう予定である。
BRCA1ユビキチンリガーゼによるDNA損傷応答

本研究では乳癌の化学療法感受性を左右するBRCA1のE3活性の役割を解析した。平成22年度はNPM1、BAP1、I26A変異について21年度の結果に加え、以下の結果を得た。1.NPM1 : Thr199がリン酸化したNPM1のDNA二本鎖切断への集積はRNF168が必須であった。siRNAにより内因性NPM1を抑制し野生型NPM1あるいは非リン酸化型変異であるT199A-NPM1をadd-backした細胞を用いてDNA損傷応答を解析した結果、T199A-NPM1ではDNA損傷修復が著明に欠落していることがneutralcomet assayにて証明された。BRCA1が欠失しているUWB1.289細胞および同細胞にBRCA1を安定発現している細胞を用いて、電離放射線を照射したところ、BRCA1依存的に内因性のNPM1のポリユビキチン化が生じた。平成21年度の結果とあわせ、NPM1はDNAの相同組換え修復経路で必須の役割を果たすBRCA1の基質であると考えられた。2.BAP1 : BAP1の変異体がメラノーマの原因となることが報告されたため、この変異体のBARD1との結合能を解析したところ、BARD1との結合が阻害された。3.BRCA1のE3活性と薬剤感受性:BRCA1死活型変異I26Aをもちいた実験にてBRCA1 E3活性の欠損はDNA架橋剤に対する感受性には影響しないが、PARP阻害剤とイリノテカン(CPT-11)に対する感受性を著明に亢進させることがわかった。乳癌の化学療法感受性を左右するBRCA1のE3活性の役割を解析した結果以下の結果を得た。(1)NPM1:Thr199がリン酸化したNPM1がRNF8、Ubc13、ユビキチン鎖依存的に放射線照射後の核内foci(DNA損傷部位)に集積した。Venus蛍光タンパクのN末端を結合させたBARD1とC末端を結合させたNPM1を発現させた細胞は放射線照射後に蛍光核内fociがBRCA1蛍光免疫染色と共局在に検出され、DNA損傷部位でBRCA1/BARD1/NPM1が会合していることが判明した。In vitroにてThr199リン酸化NPM1がLys63結合型ポリユビキチン鎖に特異的に結合し、この結合にはNPM1の酸性ドメイン(A3)、既知のUIM(ubiquitin interacting motif)に類似したドメイン、さらにリン酸化が必須であることがBIAcore解析から判明した。siRNAによりNPM1の発現を抑制した細胞に野生型NPM1あるいは非リン酸化型変異であるT199A-NPM1を発現する細胞を用いてDNA損傷応答を解析した結果非リン酸化型ではBRCA1やRAD51の損傷部位からの消失が顕著に遅れることがわかった。(2)BAP1:BAP1もやはりDNA損傷部位に集積する結果を得た。また、細胞分裂後期にクロマチンに集積することがわかった。(3)BRCA1のE3活性と薬剤感受性:活性を死活させた変異体を用いた解析でDNA損傷の種類によって修復に活性が必要なものと必要のないものがあることが判明した。
持続可能な地域づくりのための里川カラーブランディング手法の開発

本研究では、色彩を活用した地域ブランド化の基礎的資料となる、地域らしさを表現するためのカラーパレットの制作を目指すこととした。そのために、地域らしさを構成するカテゴリーと具体的な事物を検討し、それぞれの事物のマンセル表色系における色彩値を明らかにした。対象地域として、全国各地と同様に持続可能な地域づくりが喫緊の課題のひとつである鹿児島県を取り上げた。(1)鹿児島県の現状の把握、(2)鹿児島県を象徴する事物の把握、(3)鹿児島県らしさの構造の検討、(4)鹿児島県を表現する色彩の検討、(5)鹿児島県らしい事物の色彩調査、(6)鹿児島県らしさを表現するカラーパレット制作、を試みた。持続的・自律的な社会を創生するため、地方自治体は色彩を活用した地域ブランディングを行なっている。しかし色名のみを記述したようなカラーブランディングが各地で行われれば、地域間で同じような色彩が重複して使用され、その固有性を幅広い顧客に十分に伝達できなくなる可能性がある。そこで、地方創生のためのカラーブランディング手法の開発を目的とし、全国各地と同様に地方創生が喫緊の課題のひとつである鹿児島県を対象として検討した。今年度は、1.固有色調査、2.景観色調査を行うこととした。鹿児島県の主な産業は畜産業や農業で、黒豚、黒砂糖など古くから「黒」のつく県産品が多い。そこで、固有色として黒に着目し、かごしまPR課の2名とともに103品目による黒資源候補から、固有性、知名度についてそれぞれ5段階評定を行い、その合計得点を参考にして計61品目、6つのカテゴリ(食材17項目、加工食品13品目、工芸品6品目、風俗・文化6品目、建築物等8品目、自然11品目)からなる鹿児島の黒リストを作成した。次に、分光測色計または視感測色のうち、対象の性質に応じてもっとも適切な方法を用い、マンセル値及びL*a*b*値の算出を行った。その結果、色相はRPBまで幅広く分布しており、多様な色相が示された。景観色調査について、対象地域を市内の「歴史と文化の道」地区に設定し、鹿児島市の協力を得ながら測色を開始した。今後は固有色及び景観色調査を継続し、県産品から景観づくりまで汎用性の高い「鹿児島の黒パレット」の制作を行い、地方創生のためのカラーブランディング手法の開発をすすめていく。固有色調査について、現在20程度の黒素材の測色を実施した。景観色調査について、対象地域の測色を2回実施した。おおむね計画通りに進展している。今年度は「鹿児島県の黒」とともに「鹿児島県の固有色」の調査を行った。県内の各自治体等発行による観光案内パンフレット等を参考にし、食(食品・食材)と観光(自然、建築、風俗、工芸品)のカテゴリによる測色対象を抽出した。分光測色計(コニカミノルタセンシング(株)製CR-20及びCM-5、またはJIS標準色票光沢版第9版JIS Z 8721準拠を用い、測色対象の性質に応じてもっとも適切な方法を選択し、マンセル値の算出を行った。いずれの場合も1点から複数点選択した。61種類の測色対象の色相は、Pを除くRRPまでの全色相に分布した。全体でYR(26.2%)がもっとも多く、続いてY(23.0%)、GY(16.4%)、R(8.2%)、PB(8.2%)、B(5.0%)、RP(5.0%)、G(1.5%)、N(3.3%)の順であった。この結果は、先行研究との類似性を示し、また他地域とは異なる様相を示した。本研究によって地域の魅力を表現するための地域独自のカラーパレット作成に向けた基礎的資料を構築することができた。固有色調査について、今夏までを目標に10程度の黒素材の測色を実施し、計30色程度からなる「鹿児島の黒パレット」を作成する。その際、得られた色彩のネーミングや関連情報の付与、表示の仕方などを検討していく。景観色調査について、今夏までを目標に「歴史と文化の道」地区における代表色を抽出する。次に、鹿児島の黒パレットを活用したサイン計画や商品のパッケージデザインなどの提案を行い、県産品から景観づくりまで活用可能な汎用性の高いパレット制作を目指す。
新しい心筋収縮力指標に関する基礎的研究

【目的】心臓のポンプ機能は心筋収縮力、前負荷、後負荷、心拍数により規定される。現在まで、他の因子から独立した心筋収縮力の指標を求める研究が数多くなされてきた。申請者は、最近、正常心や肥大心の等容性収縮期に於ける内心圧ー時間関係の検討から、dP/dtとPの対数(lnP)の間に直線関係dP/dt=Aln(P/Po)が成り立つことを見い出した。PoはdP/dt=0時のPすなわち理論上の拡張終期圧であり、Aはこの直線関係を定数である。本研究の目的は、種々の心収縮力状態における定数AーPo関係の基礎的検討することである。【方法】ウサギのランゲンドルフ潅流心を用いて実験を行なった。僧帽弁口から左心室にラテックスバル-ンを挿入し、生理食塩水の注入による等容性収縮と、マイクロマノメタ-を用いたhigh fidelityの心内圧の測定した。大動脈を通じた冠動脈の潅流液にdobutamine2ー10mg/kg/minを投与することにより、心収縮力を増加させた。また、潅流液の酸素濃度を低下させ心収縮力を低下させた。各々の心収縮力状態でバル-ンの拡張により拡張終期圧を変化させAーPo関係を検討した。【結果】この実験系において、いずれの状態においても、dP/dtとlnPの間にはr=0.93ー0.99のきわめて良好な直線関係がえられ、DP/dt=Aln(P/Po)が成立することが確認された。ある一定の心収縮力状態において、拡張終期圧したがってPoの上昇に伴い、Aも増加して、Aはそれ自身では独立した心収縮力の指標になりえないことが判った。一方、AーPo関係はPoの上昇に伴うゆるやかな上に凸の曲線関係で、この曲線関係は心収縮力の増加により左上方への移動が、心収縮力の低下により右下方への移動がみられた。AーPo関係の検討により後負荷に影響されない等容性収縮期心収縮力の評価が可能であると思われる。
動物レンチウイルスのレセプターに関する研究

動物にはネコ免疫不全ウイルス(FIV),サル免疫不全ウイルスなど多くのレンチウイルス感染症が認められ,免疫不全症,脳炎,造血障害など様々な病態が認められる。これら動物レンチウイルス感染症の病理発生を解明するためには,ウイルスエンベロープとウイルスレセプターとの相互作用を検討することが重要である。そこで,FIVenv遺伝子の多様性と病原性との関連に重点を置いて研究を行なった。はじめに脳炎のため著名な強直性〓攣を示したFIV自然感染ネコの大脳,リンパ節,骨髄の各組織DNAからnestedPCR法によってFIVプロウイルスenv遺伝子(V3-V6領域)を増幅し,その塩基配列を決定した。各臓器から得られた合計15クローンを比較したところ,ほぼ均一なウイルスが得られ,この症例においては単一のpopulationのウイルスが各臓器に感染,増殖していることが示された。また,本例由来ウイルス(JN-BRI株)は,これまでの日本の分離株(TM2株)とは低い相同性しか示さず,系統解析においては神経病原性が示唆されているPetaluma株と近縁な関係にあることが注目された。つぎに,著しい骨髄抑制を示したFIV自然感染ネコの大脳,リンパ節,骨髄から,同様の方法によってFIVenv遺伝子を増幅し,その塩基配列を解析した。本例の各臓器由来の16クローンの間には、著しい遺伝的多様性が認められ,そのアミノ酸配列は最大11、1%の変異を示していた。また、これら16クローンのうち5クローンには,V3およびV5領域にin-frame stop codonが存在しており,neplication defectiveであることが明らかになり,その病原性との関連が示唆された。さらに,本例由来ウイルス(PTH-BM3株)は,TM2株が属するsubtype Bではなく,病原性が見出されるsubtype Aに属するウイルスであることが示された。ネコ免疫不全ウイルス(FIV)による細胞障害の発現機構に関して検討した結果、FIV感染においてはアポトーシスによって細胞死が誘導されることが示唆された。CRFK細胞の系では、TNFを添加するとFIV感染細胞においては細胞の縮小およびクロマチンの濃縮を伴った細胞死が認められるのに対し、FIV非感染細胞においては全く形態の変化が認められなかった。また、TNF添加FIV感染細胞の染色体DNAを電気泳動したところ、ヌクレオソーム単位に断片化していることが確認された。これらのことから、FIV感染による細胞の変化がアポトーシスの誘導と密接に関連することが明らかとなった。FIVレセプターを保有する細胞を生体内で証明するため、FIV抗体陽性ネコの末梢血単核細胞(PBMC)を免疫磁気ビーズによって分画した。PBMCを付着細胞、PanT(+),PanT(-),CD4(+),CD4(-)の分画に分け、その各分画から抽出したDNAについてPCR法によってFIVプロウイルスゲノムの増幅を行った。その結果、FIV感染ネコのPBMCにおいては、単球およびCD4(-)のT細胞が高率にFIVい感染していることが明らかとなった。重度の免疫不全症、脳症、および骨髄障害によって死亡したFIV感染ネコの剖検材料(脳、脾臓、リンパ節、骨髄)からDNAを抽出し、PCR法によってFIV env遺伝子の可変領域の増幅を行い、その塩基配列の解析を行っている。現在までのところ、脳症で死亡したネコ由来FIVが、リンパ球指向性のTM2株やPPR株よりも、Petalma株に類似していることが示唆されている。最近になって、英国のグループがCD9分子がFIVレセプターである可能性を示唆しており、我々の研究室でもネコCD9分子のクローニングを開始し、そのFIVレセプターとしての機能を解析する予定である。

動物にはネコ免疫不全ウイルス(FIV)、サル免疫不全ウイルス(SIV)など多くのレンチウイルス感染症が認められ、免疫不全症、脳炎、造血障害など様々な病態が認められる。これら動物レンチウイルス感染症の病理発生を解明するためには、ウイルスエンベロープとウイルスレセプターとの相互作用を検討することが重要である。本年度は、FIV env遺伝子の多様性と病原性との関連に重点を置いて研究を行った。はじめに、脳炎のため著明な強直性痙攣を示したFIV自然感染ネコの大脳、リンパ節、骨髄の各組織DNAからnestedPCR法によってFIVプロウイルスenv遺伝子(V3-V6領域)を増幅し、その塩基配列(896bp)を決定した。各臓器から得られた合計15クローンを比較したところ、ほぼ均一なウイルスが得られ、この症例においては単一のpopulationのウイルスが各臓器に感染、増殖していることが示された。また、本例由来ウイルス(JN-BR1株)は、これまでの日本の分離株(TM2株)とは低い相同性しか示さず、系統解析においては神経病原性が示唆されているPetaluma株と近縁な関係にあることが注目された。つぎに、著しい骨髄抑制を示したFIV自然感染ネコの大脳、リンパ節、骨髄から、同様の方法によってFIV env遺伝子を増幅し、その塩基配列を解析した。本例の各臓器由来の16クローンの間には著しい遺伝的多様性が認められ、そのアミノ酸配列は最大11.1%の変異を示していた。また、これら16クローンのうち5クローンには、V3およびV5領域にin-frame stop codonが存在しており、replication defectiveであることが明らかになり、その病原性との関連が示唆された。さらに、本例由来ウイルス(PTH-BM3株)は、TM2株が属するsubtypeBではなく、病原性が見出されるsubtypeAに属するウイルスであることが示された。
農作業用ロボットの純油圧マニピュレータとハンドの研究

油圧駆動マニピュレータは、パワーウェイトレシオ、重量物の取扱い、防塵、耐熱等対環境性に優れ、農業用に適している。このため純油圧マニピュレータとハンドを開発した。農業用ロボットとしては、複数の作業を実施することが要求されるが、複数の農作業を行うためにはまず1つの作業をこなす必要がある。そこで対象農作業として重量野菜であるスイカ収穫を選択し、室内実験に加えて、マニピュレータとハンドを市販の4輪バギーに搭載しては場実験を行った。マニピュレータは汎用性を考慮して前方下に作動領域を広くとった。運動学及び動力学的解析及びパラメータ同定を行い、電子油圧制御機器及び制御アルゴリズムの機能確認を行った。この結果本マニピュレータは実時間制御が可能で、位置決め精度、再現性とも農業用ロボットとして十分な性能を有していることが明らかとなった。スイカ収穫用ハンドの開発にあたってはスイカの形状調査を行い、グリッパの構造、電子油圧制御系を決定した。細かな問題点はあったが、スイカの把持が行えることは確認できた。スイカ収穫ロボットにはスイカの識別機能と収穫適期の判断が要求される。ほ場でのスイカの識別については、動面像処理による方法とRGB濃度分布の差による果実と葉の識別を組み合わせて果実の位置検出を行う方法を実施し、実用化の可能性を確認した。ほ場での収穫適期の判定の可能性を確認するため、成熟によるスイカの物理特性の変化とほ場での打撃時の波動伝播特性の変化を計測した。この結果個体差が大きく打撃だけで収穫適期を判定することは難しいとの知見を得た。走行部については、本研究の主課題ではないため、機能より早期に圃場実験を行うことを重視したので、別途研究を実施する必要がある。農業用ロボットの特徴としては、1)移動できること、動力源がエンジンであること、2)外界が認識できること、3)耐環境性に優れていること、4)先端荷重が大きいこと、5)各種の農作業に対応できる汎用性を有していること、6)安価であること、7)精度はセンチメ-タ単位でよいこと、が考えられる。移動を前提とし、動力源をエンジンとするロボットとしては、油圧ロボットが有利であり、耐環境性を考慮すると防塵に有利である関節型マニピュレ-タが有利である。先端持ち上げ荷重としては肥料袋を処理できることを目標に20kgfとして、このため回転型の油圧モ-タではなく圧力を直接荷重に変換するためパワ-ウェイトレシオに優れている油圧シリンダ-を使用し、果実収穫用だけでなく他の作業も行うことができるようにして汎用性を持たせるため、マニピュレ-タの自由度を5自由度として前方に広いワ-クスペ-スを確保した。このような設計仕様を基づき、高さ1150mm、腕の長さ800mmの油圧シリンダ-駆動関節型5自由度マニュピレ-タとハンドを設計、製作した。関節角度の検出にはロ-タリエンコ-ダ用い、油圧シリンダ-の制御バルブにはサ-ボ弁と比例弁を用いた。製作したマニピュレ-タをマルチタスク機能で駆動させるため、OSー9ボ-ド上にて制御アルゴリズム及び制御プログラムを開発し、外界が認識用のロボットの目としてCCDカメラを取り付け、画像処理により対象物を認識し室内で模擬果実を収穫するテストを完了した。平成2年度の研究計画は、油圧マニピュレ-タとハンドの設計・製作、制御用アルゴリズム、制御用基本プログラムの作成であったが、すべて予定通り終了することができた。本研究にて開発している純油圧マニピュレ-タの特徴の一つは重量物(先端持ち上げ荷重20kgf)の運搬が可能なことである。この特徴を発揮するため,汎用性の拡張の前に当初の作業目標をスイカ収穫として,新たにスイカ収穫用の純油圧ハンドとスイカ認識システムを開発した。

スイカ収穫用ハンドのスイカとの接触部には,ゴム(粘弾性体)と水(液体),空気(気体)を組み合わせたパッドを取り付け,スイカを傷つけることなくハンドリングできるように配慮した。スイカのハンドの位置制御はサ-ボ弁と比例弁を用い,フィンガの位置制御とパッド圧力制御が協調して行える制御回路を開発した。スイカの認識について,これまでの農業用ロボットはカラ-情報にて葉と果実の認識,あるいは果実の熟度の認識を行ってきたが,スイカの場合果実と葉が同色であるため,カラ-情報によるスイカの認識が不可能である。このため,車載を想定した扇風機の風により葉を動かし,静止画像(スイカ)と動画像(葉)の区別によりスイカを認識する新しい方法を採用した。開発した動画像処理アルゴリズムにて葉と区別してスイカが認識できた。マニピュレ-タの制御については,本補助費で購入したOS-9のマルチタスク機能により,5つの関節駆動用のシリンダの協調制御が可能となり実用化に一歩近づいた。平成3年度の研究計画の達成については,新たな油圧ハンドの製作,画像認識アルゴリズム及び制御プログラムの作成については予定通り達成でき,ベンチテストにて機能確認が行えた。しかしハンドの試作,画像処理アルゴリズムの開発等の要素技術に時間を費やしたため,油圧マニピュレ-タの車載及び実作業での確認が平成4年度送りとなった。油圧マニピュレータの特徴は持ち上げ荷重が大きいことである。このため本研究の対象作業をスイカ収穫としてスイカ収穫用の油圧ハンドを試作,油圧マニピュレータとハンドを市販のバギーに搭載したスイカ収穫ロボットを製作,これを用いてほ場実験を行った。この結果ハンドの先端に取り付けた衝撃吸収用のパッドがスイカ把持時に土と干渉する等,細かな問題点はあったが,マニピュレータとハンドについては位置決め精度,再現性とも農業用ロボットとして十分な性能を有していることが明らかとなった。選択収穫を実施するためには,ロボットが自らほ場でスイカの収穫適期を判定することが要求される。このため熟度によるスイカの物理特性と打撃時の波動伝播特性の変化を計測した。1軸試験によりスイカの縦弾性係数は測定でき,成熟に伴う変化の傾向は一致したが値の個体差は大きかった。打撃により生じる波動の速度変化は,縦弾性係数を密度で除した値の平方根の傾向と一致したが,個体差が大きく打撃だけで熟度を判定することは難しい。室内実験にて成功した動画像処理によるスイカ識別は,ほ場では葉が多く,室内実験のままでは識別は困難であったが,スイカの果実と葉のRGB濃度分布の差による識別と,動画像処理を組み合わせれば識別できる可能性が高いことが明らかとなった。マニピュレータの位置保持精度に関して,油圧制御弁の内部リークによるマニピュレータのハンティング現象は,制御弁の固有振動数によるものではなく,流体力によるものであることを明らかにした。またマニピュレータのパラメータ同定を行い動特性を把握した。これにより所定の位置保持機構のソフト面での改善対策による性能向上が計れた。
女性の男性型脱毛症におけるアンドロゲンレセプターを介した病態に関する研究

女性の正常頭部皮膚組織片を6名分入手し、培養毛乳頭細胞におけるアンドロゲンレセプターのタンパク質をウエスタンブロッティング法にて確認した。正常女性のアンドロゲンレセプターは男性と比較し極少量ながらもタンパクレベルにて全例で存在していた。しかし培養毛乳頭細胞を用いアンドロゲンレセプターの細胞内イメージング解析では、男性ホルモンの刺激によりアンドロゲンレセプターの核内への移行は反応するタイプと全く反応しないタイプにわかれ、この割合は1:2の割合であった。細胞増殖実験では、男性ホルモンによる毛乳頭細胞の増殖抑制効果は示さず、培養上澄みのTGF-β量の変化もリガンド投与前後で差は見られなかった。よって、女性の頭部毛乳頭細胞はアンドロゲンレセプターを有しているが少量であり、男性とは感受性がことなり細胞増殖への作用が小さいことが確認された。本研究では、アンドロゲンレセプターの感受性や発現量の調節機構の差異が、男性型脱毛症(androgenetic alopecia:以下AGA)の発症や性差、さらには発症後の進行速度の重大な決定要素ではないかと考え、女性のAGA患者の病態を解明することを目的とする。まず、女性のAGA患者と健常女性の毛包において、アンドロゲンをエストロゲンに変換する酵素の存在に差があるか検討し、並行して女性のAGA患者と健常者より採取した毛乳頭細胞を角化細胞と共培養して、毛乳頭依存的な角化細胞の増殖に対するアンドロゲンの作用を細胞増殖実験にて検討する。そこで2070歳の頭部皮膚腫瘍切除術を受ける患者に同意を得た上で、切除組織内の正常皮膚組織片を収集中である。得た組織は新鮮凍結切片作成と初代培養を施行し、アロマターゼの量的比較を免疫染色にて検討し、継代46の培養細胞にて細胞増殖実験およびアンドロゲンレセプターの細胞内イメージング解析を並行して施行している。しかし、女性のAGAのサンプルの収集が進んでおらず、今後も引き続き、サンプルの収集につとめる予定である。本研究では、アンドロゲンレセプターの感受性や発現量の調節機構の差異が、男性型脱毛症(androgenetic alopecia:以下AGA)の発症や性差、さらには発症後の進行速度の重大な決定要素ではないかと考え、女性のAGA患者の病態を解明することを目的としていた。そこで女性のAGA患者の毛包におけるアンドロゲン作用を検討する予定も、女性のAGA患者のサンプル収集がはかどらなかったため、健常女性の頭部毛包におけるアンドロゲン作用の検討を行った。正常頭部皮膚組織片より毛乳頭細胞の初代培養を施行し、継代46の培養細胞にてアンドロゲンレセプターのタンパク質をウエスタンブロッティング法にて確認し、アンドロゲンレセプターの細胞内イメージング解析を施行した。しかし細胞内イメージング解析では男性ホルモンの刺激にてアンドロゲンレセプターの核内への移行は男性ホルモンに反応するタイプと全く反応しないタイプにわかれ、この割合は1:2の割合であった。毛乳頭細胞における細胞増殖実験では、男性ホルモンによる増殖抑制効果はなく、培養上澄みのTGF-β量の変化も見られなかった。以上より、女性の頭部毛乳頭細胞はアンドロゲンレセプターを有しているものの、量が少なく、感受性も男性とはことなる結果となった。今後、AGAの家族歴の有無、頭部の部位別等にて統計解析し、論文化予定である。女性の男性型脱毛症患者のサンプル収集がはかどっていない。患者が少ないことが原因としてあげられる。
細胞の粘弾性特性を考慮に入れた蝸牛内振動増幅メカニズムの解明

内耳蝸牛内のコルチ器は,音の機械振動を電気信号に変換し,聴神経を介して脳へと伝える働きを有する.その際,コルチ器内に存在する聴覚の感覚細胞である外有毛細胞は,機械信号を増幅すると考えられおり,このような増幅振動メカニズムが聴覚の鋭敏性の源である可能性が高い.これまで,実験・数値解析の両面からメカニズム解明が試みられており,近年は特に,数値解析による解明が主として行われてきた.これまで構築されてきたコルチ器の数値解析モデルの特徴は,蝸牛内各部位の機械的特性を弾性と仮定しているところにある.しかし一方で,コルチ器を構成する外有毛細胞は,粘弾性特性を有することが報告されている.従って,より現実に近い数値解析を行うためには,コルチ器のモデル化にあたり,コルチ器各部位の粘弾性特性を考慮に入れる必要がある.そこで本研究では,まず初めに粘弾性特性が既知であるシリコンゴムに対し,昨年度構築した粘弾性特性計測システムを用い,粘弾性特性を計測した.さらに計測値を既知の値と比較した結果,本システムを用いた計測方法は粘弾性特性計測に有用であることが確認された.次に外有毛細胞の粘弾性特性を計測するとともに,それを考慮に入れた細胞振動モデルを構築した.そして,振動の周波数応答を解析した結果,特に細胞の粘性が大きく寄与し,高周波数ほどみかけの硬さが増すことがわかった.蝸牛は周波数弁別機能を有し,高周波数を感知する基底回転側の細胞ほど大きな力を発生すると予測されているが,これには細胞の粘性特性も関与していることが示唆された.内耳蝸牛内のコルチ器は,音の機械振動を電気信号に変換し,聴神経を介して脳へと伝える働きを有する.その際,コルチ器内に存在する聴覚の感覚細胞である外有毛細胞は,機械信号を増幅すると考えられおり,このような増幅振動メカニズムが聴覚の鋭敏性の源である可能性が高い.これまで,実験・数値解析の両面からメカニズム解明が試みられており,近年は特に,数値解析による解明が主として行われてきた.これまで構築されてきたコルチ器の数値解析モデルの特徴は,蝸牛内各部位の機械的特性を弾性と仮定しているところにある.しかし一方で,コルチ器を構成する外有毛細胞は,粘弾性特性を有することが報告されている.従って,より現実に近い数値解析を行うためには,コルチ器のモデル化にあたり,コルチ器各部位の粘弾性特性を考慮に入れる必要がある.そこで本研究では,まず初めにマイクロメートルオーダでの粘弾性特性を計測することが可能な装置を構築し,コルチ器を構成する各要素の粘弾性特性を評価することを試みる.そして,その結果を基にコルチ器の粘弾性モデルを構築し,数値解析により蝸牛の振動増幅メカニズム解明を試みる.本年度得られた結果は以下の通りである.1.本年度本申請により購入したピエゾリニアステージおよびそのコントローラ,超高精度レーザ変位計および既存の小型振動発生機を組み合わせ,マイクロメートルオーダーでの評価が可能な機械特性計測装置を構築した.2.既知の粘弾性特性を有するシリコン材料に対し,上記1のシステムを用い,機械特性の計測を行った.その際,粘弾性パラメータを得るための数値モデルを構築し,得られたパラメータとシリコン材料の既知の粘弾性特性を比較することにより,粘弾性特性計測システムの精度向上を試みた.内耳蝸牛内のコルチ器は,音の機械振動を電気信号に変換し,聴神経を介して脳へと伝える働きを有する.その際,コルチ器内に存在する聴覚の感覚細胞である外有毛細胞は,機械信号を増幅すると考えられおり,このような増幅振動メカニズムが聴覚の鋭敏性の源である可能性が高い.これまで,実験・数値解析の両面からメカニズム解明が試みられており,近年は特に,数値解析による解明が主として行われてきた.これまで構築されてきたコルチ器の数値解析モデルの特徴は,蝸牛内各部位の機械的特性を弾性と仮定しているところにある.しかし一方で,コルチ器を構成する外有毛細胞は,粘弾性特性を有することが報告されている.従って,より現実に近い数値解析を行うためには,コルチ器のモデル化にあたり,コルチ器各部位の粘弾性特性を考慮に入れる必要がある.そこで本研究では,まず初めに粘弾性特性が既知であるシリコンゴムに対し,昨年度構築した粘弾性特性計測システムを用い,粘弾性特性を計測した.さらに計測値を既知の値と比較した結果,本システムを用いた計測方法は粘弾性特性計測に有用であることが確認された.次に外有毛細胞の粘弾性特性を計測するとともに,それを考慮に入れた細胞振動モデルを構築した.そして,振動の周波数応答を解析した結果,特に細胞の粘性が大きく寄与し,高周波数ほどみかけの硬さが増すことがわかった.蝸牛は周波数弁別機能を有し,高周波数を感知する基底回転側の細胞ほど大きな力を発生すると予測されているが,これには細胞の粘性特性も関与していることが示唆された.
北太平洋中層水の空間規模変動特性の実態と大気大循環場との関係解明

北太平洋の亜表層(水深約200mから1000m)に,鉛直塩分極小層で特徴づけられる中層水が存在する.本研究では,気象庁により観測された東経137度定線資料(1972年から2008年)を用い,中層水の断面積変動を調べた.その結果, 10年周期で変動していることがわかった.そこで,風応力駆動の海洋1. 5層モデルを作成した結果,この10年周期変動は, 2種類のアリューシャン低気圧変動(強弱変動と南北位置変動)に対する海洋の傾圧応答の結果であることがわかった.北太平洋の亜表層(水深約200mから1000m)に,鉛直塩分極小層で特徴づけられる中層水が存在する.本研究では,気象庁により観測された東経137度定線資料(1972年から2008年)を用い,中層水の断面積変動を調べた.その結果, 10年周期で変動していることがわかった.そこで,風応力駆動の海洋1. 5層モデルを作成した結果,この10年周期変動は, 2種類のアリューシャン低気圧変動(強弱変動と南北位置変動)に対する海洋の傾圧応答の結果であることがわかった.本年度は,気象庁により観測・整備された東経137度定線資料を用いることで,北太平洋中層水の断面積変動特性を明らかにすることを目指した.1972年から2008年までの長期間にわたり解析を行った結果,東経137度を横切る中層水断面積は約10年周期で変動することがわかった.そこで,各緯度帯での層厚変動を調べたところ,北緯26度以北の海域で,その10年周期変動が顕著に現れることがわかった.次に,中層水断面積変動要因に迫るために,鉛直密度構造に着目した.結果,中層水断面積の増減は,その下部の渦位変動で説明されることがわかった.すなわち,断面積増加期には,中層水下部の鉛直密度勾配が小さくなり,低渦位化していた.一方,減少期には,高渦位化していた.この物理機構に迫るために,鉛直密度プロファィルにノーマルモード解析を適用した.結果,中層水下部の渦位変動は,第一次傾圧鉛直モードで説明されることがわかった.本年度で得られた成果は,Ocean Science Meetingで発表した.北大西洋にも中層水は分布する.この中層水変動を理解するためには直上の大気変動場を明らかにする必要がある.そこで,北大西洋冬季の風応力変動特性を調べた.回転経験的直交関数解析・特異値分解解析等の統計的手法を使用した結果,冬季風応力変動は北大西洋振動(NAO)等の主要な大気テレコネクションパターンによりもたらされることを明らかにした.上記成果は,国際学術雑誌(Journal of Atmospheric Science誌)への掲載が決定した.北太平洋中層水上部には亜熱帯モード水が分布している.中層水を含む水塊構造を解明するためには,亜熱帯モード水の振る舞いを明らかにする必要がある.そこで,亜熱帯モード水の形成量変動を調べた.結果,アリューシャン低気圧変動に対する傾圧応答の結果として,主水温躍層深度が変わることでモード水の形成量が変動することを明らかにした.上記成果は,国際学術雑誌(Geophysical Research Letter誌)に掲載された.本年度は,気象庁により整備された東経137度定線観測資料を用いることで,北太平洋中層水の断面積変動特性を調べた.37年間(1972-2008年)にわたり解析を行った結果,中層水断面積は顕著な増加傾向を示すことがわかった.これは,中層水の低塩分化傾向を反映した結果であった.つづいて,線形トレンド成分を除去し,断面積時間変動特性を調べた.その結果,顕著な10年周期変動成分が抽出された.この変動特性を理解するために,鉛直密度構造を調べた-その結果,断面積変動は,中層水下部の渦位分布によることがわかった.すなわち,断面積増加は,中層水下部の低渦位化によりもたらされていた.この物理機構に迫るために,密度の鉛直プロファイルにノーマルモード解析を適用した.その結果,この渦位変動は第一次鉛直モードとして説明されることがわかった。次に,この鉛直モードの励起に果たす大気循環場の役割を調べるために,風応力駆動の海洋1.5層モデルを作成した.その結果,この鉛直モードは,北太平洋中央部で発達するアリューシャン低気圧に対する海洋の傾圧応答の結果であることがわかった。本成果はCLIVARWGOMD-GSOP Workshopで発表し,国際学術誌(Journal of Oceanography誌)に掲載された.また,北太平洋中層水は,日本南岸を流れる黒潮の影響を大きく受けることが予想される.そこで,東経137度定線資料を用いて,黒潮流量の時系列を作成した.黒潮流量は,約10年周期で変動しており,アリューシャン低気圧に対する海洋の傾圧応答の結果であることがわかった,本成果は国際学術誌(Journal of Oceanography誌)に掲載された.中層水は,北大西洋にも分布しており,その変動特性を理解するためには大規模大気循環場を解明することが必要である.そこで,北大西洋風応力場に対し,様々な統計解析(特異値分解解析等)を駆使した結果,北大西洋振動等の主要な大気テレコネクションによることがわかった.本成果は国際学術誌(Journal of Atmosphere Science誌)に掲載された.
英語が使える日本人のための発音指導

英語が使える日本人の育成という文部科学省のテーマに賛同し、「英語が使える日本人のための発音指導」というプロジェクトを上記の期間で進めた。発音指導の理論的背景は英語音声学であるので、そのメッカ的存在であるロンドン大学音声学・言語学科に足を毎年運んだ。同学科の主任John C. Wells教授、及び音声学専門のM. Ashby教授の両氏に面接を申し込み有益な情報を得た。印象に残っているのは中国からの留学生は発音記号を読めるのに日本からの留学生は発音記号を読めないということだった。第2年目はJohn C. Wells教授に日本にお呼びし、聖徳大学で英語音声学の講義をしていただいた。teach-erの音節境界など、今後の発音表記(IPA+表記法)に大変参考になった。発音記号は日本の中等教育で教えていないのは、自立的学習者を育成する上で大きな障害になり得るので、英語発音練習帳を作成した。その内容は文部科学省検定教科書1巻SunshineEnglish Courseの本文をIPAで表記ており、学習者はそれを普通の正書法に直す練習を行うことにした。発音指導には到達目標が必要であり、それは筆者が英語音声学者のレディング大学Peter Roach教授と作成した10段階100項目を含めた小冊子を発行した。さらにこれまでの英語教育の教室でいつも学習者の困難点である弱点リストを1冊の本にまとめ、現代英語の発音辞典-発音のコツとクリニックという題で発行した。確立した自信の持てる発音を基盤として、英語の基本2000語を従来の英和方式でなく、近似カナ表記で発音を示し、定義を英語で表現できるために、Cambridge International Oictionary OfEnglishに準拠して、英英和辞典を発行した。以上の研究の結果、卒業論文を近似カナ表記を選んだ国立の大学生、近似カナ表記をクラスで実験してくれた学会のメンバーなどがさらに音声指導の有効性を追求する結果になっている。今後はさらに研究を深め、3・3四角形など日本語との繋がりによって英語がより自信をもって使える日本人を育成していきたいと思う。実績を効果的にあげるために、いくつかの学術団体と提携して研究・実験を進めることにした。発音の指導については、アイリス英語教育学会(日本学術会議公認団体)で月例英語発音資格講座を年12回行った(8月は2日間の特別セミナー)。3月にはどれだけ成果が上がったかを参加者一人一人を測定した。その結果、全員英語発音の最低のノルマをクリアしていることが分かったので、英語発音熟達度証明書を発行することができた。測定法は、音調・リズム・強勢と母音・子音・語間連結と子音連結・同化・弱化・脱落に分けて行った。報告書には詳細を記述するが、子音連結が特に難しいので、被験者自身の反復練習によって強化されなければならないことが明らかになった。もう一つの提携学術団体は、英語発音表記学会である。日本人は視覚がすぐれているせいか、発音記号や強勢表記や音調表記を活用すれば、かなり発音を向上させられることが明らかになった。綴り字依存の音声学習は、綴り字の規則が複雑のため、自信のつく音声表現は望みにくい。やはり、上記のように、発音記号の活用が望まれる。発音記号を読めない学習者をどうするかという問題を避けて通ることはできない。島岡は発音記号と併用する「近似カナ表記」を確認するためにいくつかの試みをした。まずロンドン大学で英語音声学夏期講座を受講すると共に、同大学で行われた音声学会で発表し、また、John C.Wells及びMichael Ashby教授にそれぞれ面接し、両専門家の音声に関する考え方を確認した。Wells教授は、中国から来る留学生は発音記号を読めるのに、日本からの留学生は発音記号を読めないと述べた。島岡が開発している「近似カナ表記」はよい架け橋になることが期待される。島岡より前はカタカナでは英語の音声を表せないものと考えられていたが、島岡式では1音は「^ヌル」、r音は「_ウル」で表し、f音はv=ヴの方式で、「ウ゚」の方式で示してある。島岡は帰国後、小冊子3点を出版し、発音学習と発音指導の手がかりを与えた(リスト参照)。さらにこれまでの英語教育の教室でいつも学習者の困難点である弱点リストを1冊の本にまとめ、現代英語の発音

辞典-発音のコツとクリニックという題で発行した。確立した自信の持てる発音を基盤として、英語の基本2000語を従来の英和方式でなく、近似カナ表記で発音を示し、定義を英語で表現できるために、Cambridge International Oictionary OfEnglishに準拠して、英英和辞典を発行した。以上の研究の結果、卒業論文を近似カナ表記を選んだ国立の大学生、近似カナ表記をクラスで実験してくれた学会のメンバーなどがさらに音声指導の有効性を追求する結果になっている。今後はさらに研究を深め、3・3四角形など日本語との繋がりによって英語がより自信をもって使える日本人を育成していきたいと思う。
自己反応性熱ショック蛋白反応性T細胞の抗腫瘍活性の検討

本研究では、自己反応性熱ショック蛋白(HSP)反応性T細胞による抗腫瘍活性について検討を行った。まず我々は、自己反応性であり、結核菌由来の65kDーHSP反応性T細胞株(BASL1)を、正常BALB/cマウスより樹立した(Matsuzaki,G.et al.Int.Immunol.3.215ー220,1991)。また、BASL1より、同一の抗原特異性を示すT細胞クロ-ンBASL1.1を確立した。BALB/c由来の線維肉腫であるMethAを、BASL1またはBASL1.1とともに皮下投与した場合MethA単独で投与した場合に比べ著しい腫瘍増殖の抑制が認められた。またMethA単独投与群では全例に腫瘍生着が認められたが、MethA+BASL1.1投与群では、70%のマウスで完全な腫瘍排除が認められた。さらに、抗結核菌65kDーHSP抗体であり、結核菌65kDーHSPの哺乳類でのhomologueである60kDーHSPを認識することが報告されている単クロ-ン抗体ML30によりMethAを免疫染色した結果、MethAに60kDーHSPが強く発現されている事が判明した。以上の結果から、自己HSP反応性T細胞は、HSPを発現した腫瘍細胞に対し抗腫瘍活性を持つことが判明した。この抗腫瘍活性のメカニズムを検討したところ、IFNγによるマクロファ-ジ活性化を介したcytostasis、ILー2による腫瘍局所での腫瘍抗原特異的CTL誘導が重要である事が判明した。HSPは、腫瘍化や、ウイルス感染などのストレスが生じたさいに発現が増強することが知られている。正常固体にこのような自己HSP反応性T細胞が存在していた事、自己HSP反応性T細胞が抗腫瘍活性を示したことから、このHSP反応性T細胞を用いて腫瘍特異抗原が不明な腫瘍を治療するが可能と考えられる。また、細菌由来のHSPが強いimmunogenであることが知られており、人為的なHSP反応性T細胞の誘導による腫瘍治療の可能性も示唆された。
乱流拡散火炎の混合過程における膨張加速と高粘度化の効果

本研究は,乱流拡散火炎における非平衡過程について実験的・理論的に解析し,それらが乱れ生成および乱流混合に及ぼす作用を定量評価することによって燃焼制御の指針を示す.そのために,膨張加速と高粘度化の作用を実験的に調査し,それらを記述する理論の確立を目指して主に次の項目について研究を実施した.(1)高粘度化に伴う混合阻害効果相互相関PIVにより噴流火炎内のガス流動を計測し,とくに火炎帯近傍の流動および渦度の分布を測定した.得られた結果に基づいて火炎帯の変形および燃料-空気の乱流混合について検討し,火炎帯のすぐ内側には正負の高い渦度が分布して反応物を内部に引き込むが,同時に高粘度化のため乱れ渦はすばやく減衰することなどを示した.(2)ガス流動の時間的・空間的解析上記の相互相関PIVの手法を短時間で繰り返し実施し,各点の速度の時間変化を捉える方法を示すとともに,噴流火炎および非燃焼噴流内のガス流動計測に適用した.これのよって,平均流速,乱れ強度のみならず乱れの時間スケール等の統計量を求めることができた.(3)バロクリニックトルクによる火炎面変形過程乱れ渦生成および火炎面変形に及ぼす密度変化の作用を明らかにするために,流動および火炎面の変形を渦度輸送式を用いて計算し,乱れ渦生成過程に及ぼす密度変化,膨張および動粘度の作用を検討する.圧力勾配もしくは密度勾配が大きいほど火炎面は大きく変形を受けるとともに発熱が加速することを明らかにした.本研究は,乱流拡散火炎における非平衡過程について実験的・理論的に解析し,それらが乱れ生成および乱流混合に及ぼす作用を定量評価することによって燃焼制御の指針を示す.そのために,膨張加速と高粘度化の作用を実験的に調査し,それらを記述する理論の確立を目指して主に次の項目について研究を実施した.(1)高粘度化に伴う混合阻害効果相互相関PIVにより噴流火炎内のガス流動を計測し,とくに火炎帯近傍の流動および渦度の分布を測定した.得られた結果に基づいて火炎帯の変形および燃料-空気の乱流混合について検討し,火炎帯のすぐ内側には正負の高い渦度が分布して反応物を内部に引き込むが,同時に高粘度化のため乱れ渦はすばやく減衰することなどを示した.(2)ガス流動の時間的・空間的解析上記の相互相関PIVの手法を短時間で繰り返し実施し,各点の速度の時間変化を捉える方法を示すとともに,噴流火炎および非燃焼噴流内のガス流動計測に適用した.これのよって,平均流速,乱れ強度のみならず乱れの時間スケール等の統計量を求めることができた.(3)バロクリニックトルクによる火炎面変形過程乱れ渦生成および火炎面変形に及ぼす密度変化の作用を明らかにするために,流動および火炎面の変形を渦度輸送式を用いて計算し,乱れ渦生成過程に及ぼす密度変化,膨張および動粘度の作用を検討する.圧力勾配もしくは密度勾配が大きいほど火炎面は大きく変形を受けるとともに発熱が加速することを明らかにした.本研究では,乱流拡散火炎における非平衡過程について実験的・理論的に解析し,それらが乱れ生成および乱流混合に及ぼす作用を確認・定量評価するとともに,実際の燃焼場における燃料-空気混合過程に適用することによって燃焼制御の指針を示すことを目的とする.本年度は混合過程に及ぼす膨脹加速と高粘度化の作用を実験的に調査し,それらを記述する理論の確立を目指して主に次の項目について研究を実施した.(1)拡散火炎の安定性解析乱れ発生の理論を構築する目的で,発熱界面に及ぼす熱流体力学的不安定機構の作用を理論的に解析した.すなわち,二次元せん断火炎および同軸層流拡散火炎の支配方程式を基礎として微小変動に対する応答関数を導くことによって乱れが増幅あるいは減衰する条件を調べ,燃焼波面に固有な不安定と変動の開始条件,乱れ生成波数ならびに層流化機構を明らかにした.(2)高粘度化に伴う混合阻害効果相互相関PIVにより噴流火炎および非燃焼噴流内のガス流動を計測し,とくに火炎帯近傍の流動および渦度の分布を測定した.得られた結果に基づいて火炎帯の変形および燃料-空気の乱流混合について検討し,火炎帯のすぐ内側には正負の高い渦度が分布して反応物を内部に引き込むが,同時に高粘度化のため乱れ渦はすばやく減衰することなどを示した.(3)噴流火炎内ガス流動の時間的PIV計測乱流拡散火炎内の現象理解や乱流および燃焼モデル構築のための基礎データを得るために,相互相関PIVの手法を用いて多数の瞬時の速度空間分布を求める方法を示すとともに,噴流火炎および非燃焼噴流内のガス流動計測に適用して平均流速,乱れ強度等の時間的統計量を求め,乱れ特性解析の可能性を示した.本研究課題では,乱流拡散火災における非平衡過程について実験的・理論的に解析し,それらが乱れ生成および乱流混合に及ぼす作用を確認・定量評価するとともに,実際の燃焼場における燃料-空気混合過程に適用することによって燃焼制御の指針を示すことを目的とする.そのために本年度は以下のような研究を実施した.(1)噴流火災内ガス流動解析噴流火災内のガス流動を明らかにするために,画像の相互相関に基づいて流速を測定する方法(PIV)によって計測した.これによって,噴流火災内の瞬間流速分布および乱れ特性量を求めるとともに,従来の時間平均処理では不明であった乱れ渦の挙動を明らかにした.(2)ガス流動の時間的・空間的解析上記の相互相関PIVの手法を短時間で繰り返し実施し,各点の速度の時間変化を捉える方法を示すとともに,噴流火災および非燃焼噴流内のガス流動計測に適用した.

これによって,平均流速,乱れ強度のみならず乱れの時間スケール等の統計量を求めることができた.(3)バロクリニックトルクによる火災面変形過程乱れ渦生成および火災面変形に及ぼす密度変化の作用を明らかにするために,流動および火災面の変形を渦度輸送式を用いて計算し,乱れ渦生成過程に及ぼす密度変化,膨張および動粘度の作用を検討する.圧力勾配もしくは密度勾配が大きいほど火災面は大きく変形を受けるとともに発熱が加速することを明らかにした.