hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大量並行シーケンスによるゲノムアッセイ

異常に関わる疾患として解明を進めているCoffin-Siris症候群はBAF複合体の5つのサブユニットをコードする遺伝子とBAF複合体の下流に位置する転写因子SOX11の点変異で惹起されることを解明することができた。この6つの遺伝子の中でARID1Bのみ欠失やtruncation変異を認めた。それ以外の5つの遺伝子ではいずれもミスセンス変異を呈した。平成28年度は、これらの遺伝子異常のコピー数解析を進め、現時点でCoffin-Siris症例の2例で遺伝子SMARCA2を含むゲノム領域の重複を認め、論文として発表した(Am J Med Genet Part A, 2017)。このことはBAF複合体の各サブユニットがそれぞれのタンパク量を最適化して複合体として調和を保って微細な転写調節を行っている可能性を示唆していると考えている。新たに導入した半導体シーケンサーIonProtonのシーケンス特性を明らかにするため同じ原理で既に導入済みである小型半導体シーケンサーIon PGMと異なる原理による合成シーケンス法(イルミナ社Miseq)の両者を用いてPCRアンプリコンのシーケンスの比較検討を行った。PGM及びMiSeqのシーケンス精度を詳細に検証するために、ベースコールクオリティの比較を行った。MiSeqはリード全体で平均クオリティスコア30(精度99.9%)以上を保っていたが、PGMはリードポジションの前半で平均クオリティスコア25以上を示し、リードポジション100付近では平均クオリティスコアは20(精度99%)であった。1リードあたりの平均シーケンスクオリティスコアの分散を調べた結果、PGMはクオリティスコア5から30の区間になだらかな台形の分布を示したが、MiSeqはクオリティスコア30以上にシャープな山形の分布を示した。それぞれのシーケンサーではリード長にも異なる傾向が認められた。PGMは想定リード長100 bpに対し60 bpから150 bpにリード長が分布していたが、MiSeqは想定リード長150 bpが正確に読まれていた。これらのシーケンス特性を考慮して解析に供する必要がある。転写サイクルの異常としてCoffin-Siris症候群がSWI/SNF複合体の異常で惹起されることを明らかにした。新規に導入した半導体シーケンサーIon Protonに関して、そのシーケンス特性の解析を明らかにする目的で既に先行して導入済みのIon PGMを用いて異なる原理(合成シーケンス法)の小型シーケンサーと比較検討したことで、コストの面で今後の解析の主役になることが期待されるIon Protonのシーケンス特性をいち早く明らかにすることが可能となった。機能的ゲノムアッセイにおいては他の計画班(山口班の田村ら)で行われたChip-seqの次世代シーケンスサポートを行いすでに結果を出すことができている。
ループ量子重力理論の初期宇宙揺らぎへの適用とＰＬＡＮＣＫ衛星による観測的検証

AdS/CFT対応のmassive gravityへの適用は、散逸系など物性分野への応用上重要である。しかし、dRGT massive gravityは理論内部だけでは決まらないnon-dynamicalな場を含む奇妙な理論となっているため、その自然な拡張であるbimetric gravityを基本としてAdS/CFT対応への応用を研究した。標準的なAdS/CFT対応では、GKP-Witten関係式を用いてバルクの重力理論から境界の物質場の情報を切り取るが、bimetric gravityにおいては、ふたつのmetricが存在するためGKP-Witten関係式からの情報の読み取リ方は明らかではない。そこで、ふたつのmetricそれぞれに対応して、ふたつの境界があるという描像でGKP-Witten関係式の解釈を行うことを提案し、その妥当性を探るためfirst order hydrodynamic limitにおける具体的な計算を行った。計算の結果、バルク側のbimetric gravityに対応して、境界側では2成分流体が出現することが明らかになり、各流体成分の圧力と粘性を具体的に求めた。この結果はbimetric gravityにおける、我々のGKP-Witten関係式の解釈方法の妥当性を強く示唆するものである。一方、dRGT massive gravityのAdS/CFT対応への応用の研究も行い、バルク側にdRGT massive gravityのみしか置かない場合は、境界側の流体の圧力が0となってしまい他の方法からもとめた値と一致せず、inconsistentな結果となることも明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、まず、ループ量子重力理論の経路積分形式に対応するspin-foam modelを用いて、宇宙の創生に関する研究を行った。ただし、今回は簡単のために時間1次元、空間2次元の3次元Euclidean時空でのspin-foam modelを用いてtopology changeを調べた。無の状態から球面やトーラス面などの異なるtopologyをもつ2次元面が生成される過程を調べて、それらの生成確率の比を計算した。しかし、計算の手法に不定性が残り、手法ごとに異なる計算結果が得られることが分かった。この点に関して、どの手法を用いるのが妥当かは現在研究中である。また、今年度はmassive gravityに関する研究も行った。現在の宇宙の加速膨張を説明しようとしたとき、gravitonの質量がゼロでない可能性が残り、このような重力理論はmassive gravityと呼ばれる。すると当然、gravitonの質量による初期宇宙揺らぎ等への影響も考えられ、量子重力の面からも興味深い。ただしmassive gravityにもいくつかの種類があり、純粋なmassive gravity以外にもbi-metric gravityやmulti-metric gravity等もある。しかし、これらが理論的にconsistentであるかどうかは自明の問題ではない。特にmulti-metric gravityについては、一部のクラスしかconsistentであることが示されていなかった。そこで、multi-metric gravityでの残りのクラスのconsistencyの研究を行った。結果として、それら残りのクラスがすべて、負の運動エネルギーを持った余分な自由度を含むinconsistentな理論であることを示して、multi-metric gravityにおいてconsistentなクラスを確定させた。重力を量子化した際に、重力を媒介すると考えられているのは重力子と呼ばれる粒子で、一般相対性理論では質量が0である。重力子に0でない質量を持たせた理論がMassive Gravity理論や、その発展型のBimetric Gravity理論である。Ads/CFT対応は、5次元の漸近的に反ドジッターな時空上の重力理論を用いて、4次元の物質場の理論の計算を行うもので、物質場の強結合領域が扱えるなどとして注目を集めてきた。また、近年では、物質場側の計算から始めて、量子重力をさぐるための道具としても注目を集めている。しかし、その研究のほとんどが、重力子の質量が0の場合である。そこで、Massive Gravity理論、及びBimetric Gravity理論を5次元の重力理論側において、Ads/CFT対応を考えた。計算の結果、Massive Gravity、Bimetric Gravityともに、重力子の質量が0である一般相対性理論のときには現れなかった発散項が出現することが分かり、これらを除くための相殺項の形を求めた。また、発散の除去には、重力子の質量項に対して、制限をかけなければならないことも分かった。これらにより、Massive Gravity、Bimetric Gravityを用いたAds/CFT対応の処方箋が求められた。

一方、dRGT massive gravityのAdS/CFT対応への応用の研究も行い、バルク側にdRGT massive gravityのみしか置かない場合は、境界側の流体の圧力が0となってしまい他の方法からもとめた値と一致せず、inconsistentな結果となることも明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。ループ量子重力理論は非常に難解な理論であり、研究には時間がかかるが、今回は簡単なモデルを調べることでより現実的な系を調べるための第一歩とすることができた。また、massive gravityの方面からも同時に研究を行い、論文を1つ発表することができた。Massive GravityやBimetric Gravityといった、重力子が質量を持つ場合のAds/CFT対応の処方箋を与えることは出来、現在論文をまとめているところである。研究実績の概要の項で前述した、spin-foammodelを用いたループ量子重力理論の計算手法に現れた不定性の研究を行い、計算手法の確立を目指すとともに、ループ量子重力理論における時空の生成過程を調べる。また、massive gravityや、multi-metric gravityの方面からも同時に研究を行い、gravitonの質量が、初期宇宙揺らぎや量子重力効果に及ぼす影響を調べる。Massive Gravity、及びBimetric GravityにAds/CFT対応を適用した際に現れ資発散項の処理の仕方は分かったが、これらの物質場側の対応物が、物理的にどのような意味を持つかは、まだ不明である。よって、今後はまず、これらの解釈の問題について考える。また、この研究から、量子重力への示唆が得られないかについても研究を行う。
ノンコーディング遺伝子U50HGおよびU50snoRNAによるリンパ系機能制御

リンパ系組織で高発現するU50snoRNAの生理機能を明らかにする目的で、U50(mU50)欠損マウスを作出し、C57BL/6系統ヘバッククロスして表現型解析を行った。欠損マウスではmU50によるrRNAメチル化も減少しており、野生型と比してリンパ腫等の異常が有意に高まっていた。また、050HGプロモータ領域の解析では、リンパ系細胞でのU50発現におけるc-MYC,BLC6の関与を見出した。低分子核小体RNA(snoRNA)はリボソーム翻訳装置の成熟に働くノンコーディングRNAである。本研究では、ヒト悪性リンパ腫のt(3 ; 6)(q27 ; q15)染色体転座点6q15より同定された低分子核小体RNA(U50 snoRNA)およびホスト遺伝子U50HGについて、リンパ腫クローンおよび研究代表者らが作出したマウスオルソログmU50の欠損マウスモデルを用いて、リンパ細胞でのU50発現様式(U50HG転写)、実際のリンパ装置(胸腺・脾臓・リンパ節)におけるU50機能ユニットの組成および局在・動態、分子欠損によるリンパ系システムの異常と病態の解明を目指す。初年度では、当初の研究計画に沿って遺伝子欠損マウスの遺伝形質を整えるための同系統交配を10世代目まで継続し、最終的に雄性ヘテロ胚の凍結保存まで完了した。これまでに欠損型動物の表現型を70週齢まで経過観察するなかで、少数例ではあるが脾臓腫大と胸腺腫瘍の発症を確認した。これらの動物諸臓器は剖検後に病理組織診断と遺伝子発現解析に向けて保存している。加齢による臓器特異的なホスト遺伝子の転写活性(およびmU50発現)への影響を検証する目的では、週齢の異なる野生型/遺伝子欠損マウスにおけるNorthern解析を遂行した。その結果では、野生型においてリンパ系臓器でのmU50発現は60-70週齢においても維持されており、遺伝子欠損モデルでのmU50発現抑制も維持されていることを確かめた。現在、低分子RNA検出のためのリアルタイムPCR法とFISHによるmU50局在の同定、およびにヒトリンパ腫細胞株でのChIP法とレポーターアッセイによるU50HGの転写調節(c-MYCによる転写促進、BCL6による転写抑制)について最適な実験条件を設定している。本研究では、ヒト悪性リンパ腫のt(3;6)(q27;q15)染色体転座点6q15より同定された低分子核小体RNA (U50 snoRNA)およびホスト遺伝子U50HGについて、リンパ腫クローンおよび研究代表者らが作出したマウスオルソログmU50の欠損マウスモデルを用いて、リンパ細胞でのU50発現様式(U50HG転写)、実際のリンパ装置(胸腺・脾臓・リンパ節)におけるU50機能ユニットの組成および局在・動態、分子欠損によるリンパ系システムの異常と病態の解明を目指す。本年度では、初年度までにバッククロス(10世代)を完了したmU50欠損マウスおよびその臓器由来細胞の表現型解析を行った。欠損マウスの各臓器におけるmU50発現減少はノザンブロットで確認し、リアルタイムPCR解析では野生型の32分の1(約3%)まで減少していることも確かめた。mU50低発現状態は加齢個体(90週齢)でも同レベルに維持されていた。90週齢までの長期観察では、数例の脾臓腫大と胸腺腫瘍の発症を確認した。剖検時に何らかの異状を確認した個体はmU50欠損マウスで多く、野生型との有意差を認めた。末梢血性状・血球の加齢変化は両遺伝型間で同様のパターンを示した。mU50欠損によるリボースメチル化の変化を捉える目的では、各種臓器由来よりRNA抽出し、mU50snoRNA相補配列を持つリボソームRNA領域(C2613およびG2628)についてプライマーエクステンション法によりメチル化リボースを検出した。その結果、mU50欠損マウスでは観察した全ての臓器においてメチル化シグナルの減少が認められた。
腹臥位における褥瘡予防のためのマットレスの硬さの検討

手術室における体位別褥瘡発生率は、腹臥位が一番高い。そのため、本研究では腹臥位手術を受ける患者のために、褥瘡予防に有効なマットレスの硬さを検討する。方法は腹臥位で外力が加わった皮膚軟部組織の変形を、有限要素モデルによる応力解析を用いて検討する。具体的には、硬さの異なるマットレス上に腹臥位となった褥瘡好発部位の有限要素モデルを作成する。このモデルをもとに褥瘡好発部位の皮膚軟部組織の応力解析を行い、皮膚軟部組織の変形が少ない褥瘡予防に有効なマットレスの硬さを明らかにする。
株式公開における公開価格決定に関する研究

新規公開株式の公開価格は,これまでの統計的な計測からも日常的な経験からも高い収益率をもたらすと考えられている.この高収益率をもたらす原因をめぐって近年は,多くの理論モデルが考案されてきた.しかしながらそれらモデルの妥当性は,現実のデータをもとにして判断するほかなく実証的な研究は意義深いものになる.本研究は,1970年から1990年の期間に東京証券取引所に初めて公開された新規公開企業の,データを対象にしていくつかの観点から,公開価格の問題を分析したものである.公開価格の平均的な投資収益率は40%を超えており,同時期の市場全体の平均的な投資収益率1%程度に比べれば著しく高い収益率を記録した.これはどのような要因からもたらされるのかを次に検討してみた.市場からもたらされる要因とファンダメンタルズにもとづく要因とに分けて検証してみた.その中で最終的に有意であった変数は,一株当り株主資本,一株当り当期利益およびラグをもった公開価格収益率の平均値であった.ただし,前の二つは公開企業とその公開企業が所属する産業の平均値との差から計算された値である.次に,新規公開企業の公開後の価格は,公開時と同じように著しく高い状態を保持したまま推移していくのかという点を検討した.データを検討してみると名目的には公開後36ケ月間株価は上昇を続けていた.しかし別の基準で測定した場合には公開後も上昇し続けるとはいいがたいことが分かった.逆に収益が低下する傾向があることが観察された.その基準は,時価で評価したとき同規模の資本価値をもつ企業を選択して投資した場合の収益率と比較するというものであった.この収益低下の要因に関する仮説として,公開価格収益率が異常に高い企業について,公開後市場で調整されているためではないかという点を指摘できた.本年度は主にデータの収集とそれによるデータベースの作成に費やした。過去20年間に東証に新規に公開された企業のリストをつくり、個々の企業についての財務データと株式データを集めた。株式データは、公開後5ヶ年間の毎月の投資収益率について株価より計算、あるいは比較的容易に入手しうるものは既存の日証研の投資収益率データを採用した。公開株式の公開後の価格パフォーマンスがすぐれているか否かを決定するポイントは、比較する基準値として何を選択するかにある。今年度、東証が企業紹介で比較対象にしている類似企業の投資収益率を基準値として、公開価格のパフォーマンスを実証分析してみた。その結果は、新規公開株式が高い超過収益率をあげ続けているという結論を得ることができなかった。新規公開株のパフォーマンスは公開後少しづつ低下していることが観察できた。今後、もっと問題を掘り下げるため、時価基準での比較検討も予定してデータをそろえている。さらに、いくつかの角度からデータを分析して明確な結論が出せるようにしたい。新規公開株式の公開価格は,これまでの統計的な計測からも日常的な経験からも高い収益率をもたらすと考えられている.この高収益率をもたらす原因をめぐって近年は,多くの理論モデルが考案されてきた.しかしながらそれらモデルの妥当性は,現実のデータをもとにして判断するほかなく実証的な研究は意義深いものになる.本研究は,1970年から1990年の期間に東京証券取引所に初めて公開された新規公開企業の,データを対象にしていくつかの観点から,公開価格の問題を分析したものである.公開価格の平均的な投資収益率は40%を超えており,同時期の市場全体の平均的な投資収益率1%程度に比べれば著しく高い収益率を記録した.これはどのような要因からもたらされるのかを次に検討してみた.市場からもたらされる要因とファンダメンタルズにもとづく要因とに分けて検証してみた.その中で最終的に有意であった変数は,一株当り株主資本,一株当り当期利益およびラグをもった公開価格収益率の平均値であった.ただし,前の二つは公開企業とその公開企業が所属する産業の平均値との差から計算された値である.次に,新規公開企業の公開後の価格は,公開時と同じように著しく高い状態を保持したまま推移していくのかという点を検討した.データを検討してみると名目的には公開後36ケ月間株価は上昇を続けていた.しかし別の基準で測定した場合には公開後も上昇し続けるとはいいがたいことが分かった.逆に収益が低下する傾向があることが観察された.その基準は,時価で評価したとき同規模の資本価値をもつ企業を選択して投資した場合の収益率と比較するというものであった.この収益低下の要因に関する仮説として,公開価格収益率が異常に高い企業について,公開後市場で調整されているためではないかという点を指摘できた.
粒界構造解析・粒界制御

セラミックス、高融点金属のような本質的に脆性材料と考えられてきた材料の加工性を向上するためには粒界脆性を制御し超塑性を発現させることが有効である。本研究では超塑性を促進するための粒界設計・制御の基本原理を確立するために、個々の粒界の構造解析と粒界性格分布の統計的評価をうとともに、粒界構造解析を行ったバルク多結晶試料の機械試験を行い、微視的及び巨視的両面から超塑性特性を調査した。得られた結果の概要は以下の通りである。(1)粒界設計制御による脆性金属多結晶材料の加工性の向上:結晶粒径および粒界性格分布を系統的に変化させた多結晶モリブデン試料を用いて破壊挙動と粒界微細組織との関連を調べた。破壊強度は粒径に対してHall-Petchの関係で表される依存性を示した。また破壊強度の粒径依存性は粒界性格分布に依存し、低Σ対応粒界の存在頻度が小さくなるほど粒径依存性が大きくなること、さらに粒径が一定の条件では破壊強度は低Σ対応粒界の存在頻度の増加とともに上昇することなどを初めて明らかにした。一方Al-Li系合金の超塑性変形に伴う粒界微細組織の変化、キャビティの発生と粒界三重点性格との関連を調査した結果、超塑性変形過程において粒界性格の変質が起こり、粒界すべりが起こりやすいランダム粒界の割合が増加するとともにランダム粒界が連結した粒界三重点において優先的にキャビティが発生することを見出した。これらの粒界微細組織の定量的評価を基に超塑性発現のための最適な粒界微細組織に関する基本原理を示した。(2)セラミックスの粒界構造と超塑性変形挙動:微細粒SiC(7mol%Al_2O_3+2mol%Y_2O_3+1mol%CaO添加)の粒界構造を透過電子顕微鏡により観察し、超塑性変形の発現との関連を検討した。超塑性を示す試料においても25%程度の小角粒界と対応粒界が含まれており、超塑性変形により対応粒界の割合が減少する傾向にあることが認められた。また、Al_2O_3/TiC系の複合材料について、焼結温度やTiC添加量の異なる試料を作製し、超塑性変形挙動の検討を行うとともに、超塑性変形におけるTiC添加の役割を調べた。その結果、TiCを10mass%添加した試料の伸びが最も大きく、TiC添加量の増加にしたがってTiC粒子が凝集した組織となり変形中のAl_2O_3の粒成長を抑制することが明らかとなった。平成8年度においては、渡邊は多結晶材料の超塑性発現に深く係わる重要な粒界現象の粒界すべりと粒成長に影響すると考えられるいわゆる粒界性格分布および粒界の幾何学配置を定量的に評価しうる装置の、SEM-EBSP

オンライン結晶方位・粒界性格自動解析装置(Orientation Imaging Microscope, OIM)を用いて、超塑性を示すジルコニア・イットリア多結晶試料における粒界性格分布と異常粒成長を示した粗大粒を囲む粒界の性格との関連について予備的調査を行った。FE-SEMにOIMを組み込むことにより、サブミクロンの結晶粒径をもつ多結晶セラミックスに対して個々の結晶粒の方位解析および粒界性格解析が可能であることが確かめられ、また異常粒成長を示した粒がランダム粒界まで囲まれていることを見出した。これらの予備的調査により平成9年度に予定されている粒界解析・制御にもとづく超塑性の促進のための実験的研究の準備が整った。また、井関は非酸化物セラミックスのSiCにAl_2O_3,Y_2O_3.CaOを添加した焼結体の圧縮変形試料での粒界微細組織のTEM観察を行い、液相の貯まったポケットの成長を認め、超塑性の素過程である粒界すべりに粒界相の存在が大きな役割を果たすことを明らかにした。また第2相の存在により変形中の粒成長を抑制できるが予想されている。本研究は、セラミックス、高融点金属のような本質的に脆性材料と考えられてきた材料に注目し、個々の粒界の構造解析と粒界性格分布の統計的評価を行い、さらに粒界構造解析を行った試料について機械試験を行うことにより、微視的及び巨視的両面から超塑性変形の発現機構、超塑性を促進するための粒界設計・制御の基本原理を確立することを目的としている。1.超塑性変形発現のための組織最適化超塑性変形の発現には、粒界すべりの促進と粒界破壊の抑制という粒界組織の最適化が重要である。当該年度は、Al-Li系合金(2091合金)を用いて、粒界微細組織を制御した試料について超塑性変形挙動を調査するとともに、粒界破壊を顕著に起こすMo多結晶を用い、破壊挙動と粒界微細組織との関連を検討した。その結果、(1)加工熱処理によって得られる微細粒組織では、粒径の減少とともに低Σ対応粒界の存在頻度が高くなるために、結晶粒の微細化が必ずしも粒界すべりを促進するとは限らないこと、(2)粒界破壊の制御には、低Σ対応粒界の存在頻度を高めることが有効であり、高頻度のランダム粒界の導入は、むしろ超塑性伸びを低下させる可能性もあることなどが明らかとなった。2.セラミックスの微構造と力学的性質微細粒SiC(7mol%Al_2O_3+2mol%Y_2O_3+1mol%CaO添加)の微構造をTEMにより観察し、超塑性変形の発現との関連を検討した。平均粒径110nmのSiCは1973K、ひずみ速度の条件で超塑性挙動を示した。TEM観察を行った結果、粒界には厚さ1nm以上の粒界相は観察されなかった。しかし、同じ試料をプラズマエッチング後にFE-SEMで観察したところ、粒界相が観察される粒界と観察されない粒界とが混在していた。結晶粒の方位解析の結果、対応粒界が少なからず含まれていること、さらに超塑性変形後も変形前の粒界構造がほぼ保たれていることが判明した。1.超塑性変形発現のための組織最適化当該年度は、Al-Li系合金(2091合金)の超塑性変形過程における動的な粒界微細組織変化を調査するとともに、超塑性の発現に最適な組織を得るための方法の一つとして、外部作用を利用した組織制御プロセスの開発をめざした純鉄圧粉体の磁場中焼結を行った。得られた結果は以下の通りである。(1)Al-Li系合金においては、変形過程において粒内転位が粒界に吸収され、ランダム粒界の割合が増加することにより超塑性が発現した。
ポリユビキチン鎖の連結特異的な検出法の構築と病理組織への応用

ユビキチンは標的タンパク質に多様な様式で結合することでタンパク質分解、シグナル伝達など多彩な細胞機能を発揮する。我々は、ユビキチンのN末端Metを介する直鎖状ポリユビキチン鎖を生成するユビキチンリガーゼ(LUBAC)を同定し、これが炎症や免疫制御に重要なNF-κB経路を制御することを同定した。さらに本研究で我々は、脱ユビキチン化酵素のA20がC末端7番目のジンクフィンガー領域(ZF)で直鎖状ユビキチンに特異的に結合することでNF-κB活性化を阻害することを見いだし、A20ZF7と直鎖状ユビキチンの共結晶構造解析を解明した。A20ZF7を3分子連結したタンパク質は、直鎖状ユビキチンに高親和性の分子プローブと応用可能である。ユビキチンは標的タンパク質に多様な様式で結合することでタンパク質分解、シグナル伝達、DNA修復、メンブレントラフィックなど多彩な細胞機能を発揮する。我々は、ユビキチンのN末端Metを介する新規「直鎖状ポリユビキチン鎖」を生成するユビキチンリガーゼ(LUBAC)を同定し、LUBACが炎症応答や免疫制御に重要なNF-κBシグナル経路を制御することを同定した。しかし、直鎖状ユビキチンに対する抗体を作製したものの検出感度は高くなく、細胞レベルの直鎖状ユビキチン検出に用いることは難しかった。そこで本研究で我々は、細胞内で直鎖状ユビキチン生成を特異的に検出、測定する系の構築を目指した。まず我々は、脱ユビキチン化酵素のA20がC末端7番目のジンクフィンガー(ZF)領域で直鎖状ユビキチンに特異的に結合することでNF-κB活性化を阻害することを同定した。A20 ZF7と直鎖状ユビキチンの共結晶構造解析を行ったところ、ZF7はKd = 9 μMという高親和性に直鎖状ユビキチンに結合するが、単量体のユビキチンや、Lys残基で連結したポリユビキチン鎖には結合しないことを明らかにした。さらに、A20 ZF7を3分子タンデムに連結したタンパク質は、より多くの直鎖状ポリユビキチン鎖に結合可能であり、これを細胞内に発現するとNF-κB経路は抑制されるが、MAPキナーゼ活性化へは影響しないことが分かった。同様に、NEMOの直鎖状ユビキチン認識ドメイン(UBANドメイン)を用いたタンデム結合体も単量体UBANに比べて、より強い直鎖状ユビキチンのセンサータンパク質として利用可能であった。これらの結果から、我々はA20 ZF7やUBANのタンデム連結タンパク質が新たな直鎖状ユビキチン識別分子プローブとして応用可能であることを示した。我々は、直鎖状ポリユビキチン鎖を生成するユビキチンリガーゼ複合体LUBACを見いだし、LUBACが生理的には古典的NF-κBシグナル制御を司ることを報告した。さらに本年度の研究で我々は、HOIL-1LとHOIPという2つに加えて、LUBACの新規サブユニットとしてSHARPINを同定し、SHARPIN欠損マウスは重篤な慢性皮膚炎を発症するが、この原因がLUBAC複合体の減少に伴うNF-κB活性化の低下に起因することを明らかにした(Nature, 2011)。また、癌細胞におけるLUBACの役割を解析し、LUBACは骨肉腫細胞の肺転移に関わることを報告した(Int. J.Oncl., 2012)。加えて、LUBACの構成サブユニットの構造解析にも着手した(Biomol. NMR Assign., in press, EMBO Rep., in press)。萌芽研究で目的とした新たな直鎖状ユビキチン結合センサーとして我々は、A20という脱ユビキチン化酵素のC末端に存在するzincfinger7(ZF7)を同定した。A20 ZF7は直鎖状ユビキチンに特異的に結合することを生化学解析に加え、結晶解析により明らかにした(投稿中)。A20-ZF7をタンデムに3個連結すると直鎖状ユビキチンへの親和性が増大し、これをdoxycyclineで誘導する細胞では、TNF-α処理によってNF-κBシグナルは抑制されるがMAPキナーゼの活性化は影響を受けないことを見いだした。この結果は、ZF7のタンデム結合体が細胞内で直鎖状ポリユビキチン鎖と相互作用するセンサーとして機能し、NF-κB経路の活性化を特異的に抑制していることを示唆してる。全く新しいユビキチン鎖

特異的なセンサープローブの開発に成功し、NF-κB制御に利用可能であることを示すことができ、細胞レベルでも使用可能であることが明らかになった。当初計画より早く、この部分に関して既に論文として投稿中であり、良好に進展していると考えている。平成24年度には、下記の計画にて研究を推進する(1)ユビキチン鎖プローブの高感度化:平成23年度の研究によって得られたポリユビキチン鎖プローブのリピート数を最適化するとともに反応系の高感度化を行い、細胞や標本レベルが測定可能な測定系を確立する。(2)細胞内のポリユビキチン鎖生成のイメージング解析:GFPと融合したユビキチンセンサープローブを用いて、細胞をTNF-αやIL-1βなどの炎症性サイトカインで処理した場合における直鎖ポリユビキチン鎖生成をイメージング解析する。(3)病理組織におけるポリユビキチン鎖生成の解析:NF-κB活性化は慢性炎症、癌などの病態に深く関連する。そこで、病態における直鎖やLys63ポリユビキチン鎖生成の寄与を明らかにするため、病理組織における直鎖状やLys63ポリユビキチン鎖生成の検出のために開発した手法を応用する。我々はB型肝炎とLUBACとの連関を既に見いだしており、肝炎の癌部と非癌部におけるポリユビキチン鎖生成を解析することで、慢性炎症における役割を明らかにする。また、慢性皮膚炎やリウマチ組織についても解析を行う。(4)直鎖、Lys63ポリユビキチン鎖形成の阻害剤スクリーニングへの基礎検討:直鎖やLys63ポリユビキチン鎖形成を阻害することでNF-κB活性化を阻止する物質はリウマチなどに対する有効な治療薬となる可能性がある。そこで、FRET法を応用して阻害剤スクリーニングの基礎検討に着手する。分配予定額1300千円のうち、700千円分を物品費として一般試薬、プラスティック類、細胞培養用試薬などの購入に充てる。学会出張など国内旅費に300千円、人件費謝金に150千円、その他(印刷費など)に150千円を予定している。
エキゾチック多重α状態の核半径研究

近年、軽い原子核の励起状態に、複数のα粒子が弱く束縛した「多重αクラスター構造」の存在が議論されており、更に原子核にΛ(ラムダ)粒子を投入して得られる「エキゾチック原子核系」にまで、多重αクラスター構造の存在が議論されてきている。これらの多重αクラスター状態の特徴の一つとして、核半径の異常増大が指摘されていたが、それを実証することはこれまでほぼ不可能であった。本研究では、多重α状態を生成する反応断面積に着目し、その振る舞いから核半径の異常増大を実証しようとするものである。これまでは主に12Cの励起状態に形成される3αクラスター状態に注目した分析を行ってきた。具体的にはα+12C非弾性散乱により12Cの3α回転状態を終状態として励起する反応チャンネルに注目し、その微分断面積の振る舞いから3α回転状態の核半径増大を具体的に指摘することに成功した。研究成果がある程度まとまってきたため、今年度は国際会議報告、論文執筆に集中し、「SOTANCP4」(5月アメリカ)、「EXON2018」(9月ロシア)、「WNCP2019」(11月中国)、「NN2018」(12月大宮)等で報告した。これらの報告を通し、先行研究を進めてきたロシアのモスクワ大学の実験グループとの間で議論が度々なされ、分析方法と結果の解釈についての意見交換がなされた。申請者の研究手法とロシアグループのそれとは概念的には類似しているが、核半径の定量的な評価方法については根本的に異なっており、統一的な見解は得られなかった。今後両者の相違点を分析し、国際的なコンセンサスを得ることが重要であると思われる。一方、昨年度より進めていた13C + K- --> 13ΛC +π-反応についても分析を継続している。国内グループが進めた黒玉模型を併用することにより、K-粒子が核半径の13ΛC原子核の核半径変化に敏感であることが判明した。平成30年度は平成29年度に遅れがでてしまった16O=4α系の分析を進めるべく、準備を進めた。4α系の分析を進めるためには、α+16O-->α+4α反応の微分断面積の実験データが必要不可欠である。この実験データは既に得られていたが、解析が終了していなかったため、実験グループと連携し、実験データの分析について討論を行った。その結果、実験データの分析が進み、その数値データを提供してもらう段階に至った。また理論的な分析方法についても議論し、計算のチャンネル設定や微分断面積の分析方法等といった計算の具体策を決定するに至った。しかしながら、α+16O系の反応計算はまだ進んでおらず、それは今年度の進めるべき課題である。反応計算が進まなかった理由は、実験データの整備にやや遅れが生じたこともあるが、16Oの遷移密度の整備にもやや時間を要したためである。遷移密度は本研究での理論計算の入力となるため、なるべく高精度なものを準備する必要があった。現在、16Oの遷移密度をある程度整備することができたので、これから理論計算に入ることが可能である。一方、α+12C非弾性散乱の分析について国際会議で報告を行い、ロシアの実験グループと複数回討論を繰り返したが、分析方法と結果の解釈等については一致した見解を得ることができなかった。この不一致を解消するため、昨年度は新たな論文執筆に着手したこともあり、新規の理論計算を進める余裕があまり無い状況であった。本年度はα+16O系の理論計算を進めるとともに、α+12C系の新たな論文を執筆する予定である。また、昨年度に平成30度計画を前倒しして着手した13C + K- --> 13ΛC +π-反応の論文執筆は進んでいるため、こちらは予定通りである。α+16O系には遅れが生じており、13C+K-系は予定通りの進捗となったので、全体としてはやや遅れている状況である。本研究課題の研究期間は最終年度にあるため、申請者が目指すべきことは以下の二点である。すなわち、1.多重α状態の核半径増大の系統的分析、2.核半径増大の実証に関する国際的なコンセンサス、である。1に挙げた系統的な分析としては、12C=3αを超えた系において同様な分析を展開することである。3αクラスター状態の次の典型例として挙げられるのが16O=4α系であるため、少なくともこの系に対する分析を進めることが望ましい状況である。理論計算の遂行には16O系の遷移密度の整備が必要不可欠であるため、遷移密度計算を担当している関東学院大学のグループと引き続き連携して研究を継続する。2に指摘した国際的なコンセンサスについては、先行研究を進めているロシアグループとの見解の一致を得ることが最重要であると考えている。申請者はこれまで複数回の国際会議で報告を行ってきたが、参加者からの意見は概ね良好であり、申請者の分析方法や結果の解釈については一定の支持が得られていると自負している。しかしながら、αクラスター状態の核半径増大は、原子核物理の基本的課題の一つであるため、その分析方法・解釈において国際的なコンセンサスを固めることが重要であると申請者は考えている。αクラスター状態を励起する反応断面積の振る舞いから核半径の増大を評価する際、規準となる反応チャンネルを別途指定する必要があるが、この基準チャンネルの設定について、申請者とロシアグループの間で見解が完全に分かれてしまった。

この見解の不一致を解消するためには、核構造計算で得られる「核半径」と反応計算で得られる「微分断面積」といった二種類の観測量の間の関係を明確に示す必要があると思われる。一般に核半径と反応断面積は遷移密度を介して結びつくが、この遷移密度の役割を具体的に示す論文を発表することが国際的なコンセンサスを得ることに繋がると考えている。近年、軽い原子核の励起状態に、複数のα粒子が弱く束縛した「多重α構造」の存在が議論されており、更に原子核にラムダ粒子を投入して得られる「エキゾチック原子核」にまで、多重α構造の研究が進展してきている。これらの「エキゾチックな多重α系」に共通の特徴として、その核半径の異常増大が指摘されているが、半径増大を実証することはこれまで不可能であった。本研究では、申請者が独自に考案した分析手法をエキゾチック多重α系の生成反応に適用し、その核半径の異常増大現象を実証することを研究目的とする。本年度は、12Cの3α状態に注目し分析を進めた。まずα+12C非弾性散乱により12Cの3α回転状態を終状態として励起する反応チャンネルに注目し、その散乱微分断面積から核半径が増大している証拠を捉えることを試みた。具体的には、まずα+12C非弾性散乱に対する散乱断面積の計算を行い、実験データの再現に成功した。次に3α回転チャンネルに対するα散乱角度分布を分析し、それには通常の回転励起よりも顕著な収縮構造が生じることを実証した。更にそこから3α回転状態の核半径を評価し、12Cの基底状態よりも顕著に増大していることを実証した。これらの成果はPhysical Review Cに受理され、現在発表が進められている。更に同様な分析をラムダハイパー核である13ΛC系に対して行った。13ΛCは12CにΛ粒子を投入して得られる系であり、12Cの3α状態と同様、3α+Λ状態の核半径増大が予想されている。この問題に対し、13ΛCの生成反応、13C + K- -->13ΛC + π-反応の散乱断面積を計算し、3α+Λ状態の核半径が12C+Λ状態よりも顕著に増大していることを実証した。同時に、3α+Λ状態を生成する反応断面積の大きさについても定量的な評価を行っている。13ΛCに関する成果については現在論文を執筆中である。平成29年度は主に16O、20Ne系の計算を進めることが主な研究計画であった。16Oについては一部分析を進められたが、20Neについては分析が進まなかった。この理由は、科研費応募時に投稿中であった12Cの論文の査読過程に時間がかかり、更にそれに関連した分析にも予想以上の時間がかかってしまったためである。12Cの論文を投稿したところrefereeからの批判を受け、また同時に進めた学会発表等を通じて幾つかの問題点を指摘された。それらを考慮して問題点を改善し、論文にまとめるのに予想以上の時間がかかってしまったため、当初の計画が進まなかった。しかしながら、12Cの論文は最近になってPhysical Review Cに受理され、また本研究を支持する実験研究者も増え、実際に検証実験も行われるようになってきた。従って12Cの分析をより深めることは、長期的は意義が大きかったと考えている。一方、12Cの分析が進展したことにより、平成30年度に予定していた13ΛCの分析を進めることができたので、その点は進捗が進んだといえる。
抗PSA抗体をキャリアーとした転期性前立腺癌に対する標的放射線・遺伝子治療

まずPSAを産生する転移性前立腺癌の実験モデルの確立を試みた。我々はマウス皮下では増殖できないとされるLNCaP細胞(PSAを産生するホルモン感受性ヒト前立腺癌由来細胞)がマウス精巣内では100%生着、増殖することを見いだした(Int J Oncol 1997)。LNCaP細胞は精巣よりマウス血液中を循環し、肝、肺、脾などにおいて補足されRT-PCR法によってPSAのmRNAが検出されていることを確認した。また移植3ヶ月後には約50%に肉眼的に明らかなリンパ節転移が観察された。従ってこのモデルにおいては移植細胞数を調整することにより重量90mgの小組織内に様々な程度の癌病巣を再現することが可能であり、さらに微小転移巣も対象としてRI標識抗PSA抗体およびHSV-CD遺伝子を結合した抗PSA抗体の腫瘍集積性、抗腫瘍効果に関する詳細なデータが蓄積されるものと確信する。いっぽうホルモン不応性となった前立腺癌の骨転移は極めて難知性であり臨床上最も問題となっている。そこでホルモン不応性ヒト前立腺癌由来細胞:PC3細胞を用いて受精鶏卵に転移モデルの樹立を試みた。浮遊細胞を静脈内投与することで肝、骨に100%の確率で微小転移の形成を確認し、かつ微少転移の程度をPCR法により半定量的に検出する方法を確立した(Eur Urol,in press)。in vitroにおけるCD遺伝子導入前の5FUに対する感受性はLNCaP>DU-145>PC-3であった。
通電による排水処理生物反応槽の生物叢制御と廃水処理システム構築への適用

排水処理と電気エネルギー回収が可能な微生物燃料電池(MFC)が期待されている。生物反応槽内部に電気回路があることで特有の微生物群集が形成されるものと考えられる。しかし、下水等では、MFCを十分に活用できるほどには有機物濃度が高くなく、MFCの特性を活かした廃水処理システムの構築は未だなされていない。本研究では、通電環境の改善の具体的手法として、微生物付着担体としても活用でき、かつ有機物の濃縮回収能力を有する活性炭を、負極に組み込むことで、低濃度有機排水にも適用できる通電リアクターの開発を試みた。活性炭の添加により処理能力を維持し発電や汚泥削減もできるシステム構築が可能となることを明らかにした。微生物燃料電池反応を生物反応器の内部状況把握ならびに電気による制御用として活用する新規制御システムの開発に関する基礎的検討を実施する。今年度は微生物燃料電池反応を汚泥処理へ適用することを試みて、下水汚泥(返送汚泥)を有機物基質とした反応器の作成と基礎的反応特性の把握を行った。反応器には面状に編み込んだ炭素繊維をカソード、アノード両電極に活用して、リアクター底部は汚泥層としてそこにアノードを設置し、一方で上部はカソードとして水面上部から酸素供給を行うことで酸化反応を行わせるものである。反応器底部のアノード近傍においては、攪拌機を設置して、アノードへの物質(有機物)供給が拡散律速などとならないように適度な表面流速を生じさせて運転を行った。下水汚泥を対象とした場合には約二週間程度で反応が活発化すること、その後一か月程度は継続して安定的に発電現象が観察されることを確認した。また、より濃度の濃い汚泥(濃縮汚泥、脱水汚泥)への適用を試みた小規模反応器も設置して、汚泥の分解特性をリアルタイムで把握できる微生物燃料電池反応器も設定して運転を行い、発電状況について把握した。室温における運転においては、湿潤状況下で反応が継続すること、湿潤状況を維持することがまずは必要であること、発電量は汚泥が有する化学的エネルギー(例えばメタン発酵を行い、その燃焼等により得られるエネルギー)と比較してごく一部の量に過ぎないことを定量的に示した。一方でこのことは少しの内部エネルギーの活用で反応器内の微生物反応特性を把握できることを意味しており、微生物燃料電池のエネルギー回収ではない特性活用(リアクターの状況把握と制御への適用)に有効であることを示唆するものであることを明らかにした。下水汚泥を対象とした反応器の運転を開始し、その基礎的な生物反応(微生物燃料電池反応)について知見を得た。再現性を確認しており、応用研究に向けた基礎的環境を整備した。具体的な操作とその反応を確認する段階に現時点では移行できているものの、年度内での実施までには至らなかったため、区分判定としてはやや遅れているとの判断をしたが、回復は可能であるものである。前年度に引き続き、微生物燃料電池リアクターを運転した。本年度は、より安定的な運転状況を現出させ、通電制御実験を確実に実施するために十分な規模である有効容積約6LのMFCリアクターを用いた。また電気制御の適用性を高めるために、活性炭の投入効果について検討を行った。結果の一例として、活性炭を陰極に用いたケースでは、活性炭を利用していないケースと比較して、721倍程度の高いクーロン効率が得られることが確認された。活性炭の利用によりMFCの発電能力の大きな上昇があることが分かった。一方、COD除去能力に関しては活性炭の有無でそれほど大きな差は得られなかった。2週間運転後のSS、リン濃度の差から活性炭を利用したケースではリン蓄積細菌の繁殖によりリン除去能力があることが示唆された。活性炭投入という比較的安価で容易な手法により、MFCの効率を向上させうることが明らかになった。リアクター内の微生物保持量分析結果により、活性炭の投入によりリアクターの微生物保持特性が向上したことが、活性向上の直接的な要因であることが明らかになった。微生物量をより多く保持できることは、通電制御やモニタリングシステムとしての活用において、安定性や再現性も同時に向上させうることが示唆された。前年度は、リアクター立上げに少々時間がかかったが、今年度は複数のリアクターを運転して、種々の運転条件、制御条件における実験データを収集して、安定した反応を得るための条件や、運転特性を把握することができた。通電制御のために、廃水処理特性とあわせて、検討事項を実施できており、3年の実施研究としては、順当に進捗できているものと考えている。曝気や汚泥処理に多くのコストがかかる従来の生物学的好気性排水処理システムに対して、排水処理を行いつつ電気エネルギーを取り出せる微生物燃料電池(MFC)が期待されている。また、バイオリアクター内部に電気回路があることで特有の微生物群集が形成されるものと考えられる。しかし、下水などでは、MFCを十分に活用できるほどには有機物濃度が高くなく、MFCの特性を活かした廃水処理システムの構築は未だなされていない。このリアクターの排水処理機構の解析を目的として、有効容積約6Lのリアクターを作成し、グルコースを主とした人工排水による半連続運転を行い、負極部分への活性炭の使用の有無について比較するとともに、用いた活性炭の吸着特性を調べた。

その結果、活性炭を負極に用いた場合、用いない場合と比較してMFCの溶解性CODの除去能力は同等であることや発電効率が上昇すること等を定量的に示した。また、微生物群集に影響を与える電子受容体に関する検討も行った。具体的には硝酸イオンの存在がアノード電極に与える影響や、酸素の供給速度の影響について調査した。硝酸イオン濃度が高く、酸素の供給速度が速いほど、クーロン効率は低下するものの、有機物は迅速に除去されること、高濃度の硝酸イオンの供給は、微生物の電流生産活動を抑制したが、適切な範囲内であれば、電流の生産と脱窒反応は同時に発現させることを確認した。電流生産がない条件に比べ、電流生産がある条件、さらには酸素の供給速度が遅い条件や脱窒反応において、除去される有機物量に対する菌体の収率は低くなると予測され、汚泥生成の少ないシステム構築の可能性も明らかにした。排水処理と電気エネルギー回収が可能な微生物燃料電池(MFC)が期待されている。生物反応槽内部に電気回路があることで特有の微生物群集が形成されるものと考えられる。しかし、下水等では、MFCを十分に活用できるほどには有機物濃度が高くなく、MFCの特性を活かした廃水処理システムの構築は未だなされていない。本研究では、通電環境の改善の具体的手法として、微生物付着担体としても活用でき、かつ有機物の濃縮回収能力を有する活性炭を、負極に組み込むことで、低濃度有機排水にも適用できる通電リアクターの開発を試みた。活性炭の添加により処理能力を維持し発電や汚泥削減もできるシステム構築が可能となることを明らかにした。生物反応器を複数基運転して、生物内部反応のリアルタイム状況把握と、生物反応への阻害物質流入時への応答確認、通電を強制的に実施した時の応答についての詳細かつ多ケースでの実験を通じた知見収集・整理を予定通り実施する。また菌叢解析も併せて実施し、長期間運転での菌叢形成についても調査を行う。通電によるバイオリアクターとしての制御を微生物群集解析を主として実施していく。同時に、廃水流入特性のモニタリングシステムとしての可能性を、電圧・電流の変化特性のパターンを整理し評価する。水環境工学研究は予定通り実施しており、また情報収集等に係る経費もほぼ予定通り実施している。ただし、予定謝金を支払うまでの学生等による補助等の実施には至らなかったため、その分の差額が生じた。実験の消耗品が予定よりも長く使用することが可能であったため。次年度への繰り越しを行い、次年度に併せて使用する。次年度の消耗品として活用する。
渦構造の制御によるターボ機械羽根車の広帯域騒音低減化技術の開発

翼端渦のような縦渦構造が翼面と干渉することによって発生する翼面圧力変動が広帯域騒音を支配するという観点から,渦構造を制御して渦と翼面の非定常干渉を抑制することにより,翼面圧力変動を減少させて羽根車の広帯域騒音の低減化を実現する新技術の開発を企図して,本研究課題ではプロペラファンを供試羽根車とし,まず翼端渦の制御を行わない場合の渦流れ構造およびその非定常挙動,ならびに空力騒音と密接に関係した翼面圧力の時間変化に及ぼす渦構造の非定常挙動をLDV計測による実験解析とLESによる数値解析により調べた.その結果,プロペラファンの羽根車流れでは翼端渦と翼前縁剥離渦が大規模な渦構造として形成されること,両者のうち翼端渦が流れ場を支配していること,翼端渦は周方向に発達し,隣接翼の圧力面と干渉してスパイラル形の渦崩壊を起こすこと,この渦崩壊により翼端渦は翼間内を大きく蛇行して隣接翼先端部の圧力面と非定常的な干渉を起こす結果,この干渉領域で極めて大きな翼面圧力変動が生じること,渦崩壊に伴う翼端渦の非定常変動は翼前縁剥離渦の変動をも引き起こし,前縁剥離渦に沿った翼面圧力も大きな時間的変動を呈すること,翼端渦の崩壊に起因した上記の翼面圧力変動の強さは翼前縁剥離泡内で生じる圧力変動の10倍程度であることが明らかになった.以上の結果を踏まえて,すなわちプロペラファンでは翼端渦が空力騒音を最も支配していることから,翼端渦の巻上がりを抑制するシュラウドを考案し,そのシュラウドを装着した供試羽根車周りの流れ場をLDVにより計測した.その結果,翼端渦の強さが制御されて弱くなり,翼端渦に起因した非定常性が低下して,ファシの空力騒音も低減化されることが明らかにされた.翼端渦のような縦渦構造が翼面と干渉することによって発生する翼面圧力変動が広帯域騒音を支配するという観点から,渦構造を制御して渦と翼面の非定常干渉を抑制することにより,翼面圧力変動を減少させて羽根車の広帯域騒音の低減化を実現する新技術の開発を企図して,本研究課題ではプロペラファンを供試羽根車とし,まず翼端渦の制御を行わない場合の渦流れ構造およびその非定常挙動,ならびに空力騒音と密接に関係した翼面圧力の時間変化に及ぼす渦構造の非定常挙動をLDV計測による実験解析とLESによる数値解析により調べた.その結果,プロペラファンの羽根車流れでは翼端渦と翼前縁剥離渦が大規模な渦構造として形成されること,両者のうち翼端渦が流れ場を支配していること,翼端渦は周方向に発達し,隣接翼の圧力面と干渉してスパイラル形の渦崩壊を起こすこと,この渦崩壊により翼端渦は翼間内を大きく蛇行して隣接翼先端部の圧力面と非定常的な干渉を起こす結果,この干渉領域で極めて大きな翼面圧力変動が生じること,渦崩壊に伴う翼端渦の非定常変動は翼前縁剥離渦の変動をも引き起こし,前縁剥離渦に沿った翼面圧力も大きな時間的変動を呈すること,翼端渦の崩壊に起因した上記の翼面圧力変動の強さは翼前縁剥離泡内で生じる圧力変動の10倍程度であることが明らかになった.以上の結果を踏まえて,すなわちプロペラファンでは翼端渦が空力騒音を最も支配していることから,翼端渦の巻上がりを抑制するシュラウドを考案し,そのシュラウドを装着した供試羽根車周りの流れ場をLDVにより計測した.その結果,翼端渦の強さが制御されて弱くなり,翼端渦に起因した非定常性が低下して,ファシの空力騒音も低減化されることが明らかにされた.翼端渦のような縦渦構造が翼面と干渉することによって発生する翼面圧力変動が広帯域騒音を支配するという観点から,渦構造を制御して渦と翼面の非定常干渉を抑制することにより,翼面圧力変動を減少させて羽根車の広帯域騒音の低減化を実現する新技術の開発を企図して,この初年度ではプロペラファンを供試羽根車とし,まず翼端渦の制御を行わない場合の渦流れ構造およびその非定常挙動,ならびに空力騒音と密接に関係した翼面圧力の時間変化に及ぼす渦構造の非定常挙動をLDV計測による実験解析とLESによる数値解析により調べた.その結果,プロペラファンの羽根車流れでは翼端渦と翼前縁剥離渦が大規模な渦構造として形成されること,両者のうち翼端渦が流れ場を支配していること,翼端渦は周方向に発達し,隣接翼の圧力面と干渉してスパイラル形の渦崩壊を起こすこと,この渦崩壊により翼端渦は翼間内を大きく蛇行して隣接翼先端部の圧力面と非定常的な干渉を起こす結果,この干渉領域で極めて大きな翼面圧力変動が生じること,渦崩壊に伴う翼端渦の非定常変動は翼前縁剥離渦の変動をも引き起こし,前縁剥離渦に沿った翼面圧力も大きな時間的変動を呈すること,翼端渦の崩壊に起因した上記の翼面圧力変動の強さは翼前縁剥離泡内で生じる圧力変動の10倍程度であることが明らかになった.次年度では,以上の結果を踏まえて,翼端部から吹き出しを有する羽根車を試作し,翼端からの放出渦の制御を実施して,渦構造の制御が空力騒音の低減化に及ぼす効果を調べる予定である.

翼端渦のような縦渦構造が翼面と干渉することによって発生する翼面圧力変動が広帯域騒音を支配するという観点から,渦構造を制御して渦と翼面の非定常干渉を抑制することにより,翼面圧力変動を減少させて羽根車の広帯域騒音の低減化を実現する新技術の開発を企図して,本研究課題ではプロペラファンを供試羽根車とし,まず翼端渦の制御を行わない場合の渦流れ構造およびその非定常挙動,ならびに空力騒音と密接に関係した翼面圧力の時間変化に及ぼす渦構造の非定常挙動をLDV計測による実験解析とLESによる数値解析により調べた.その結果,プロペラファンの羽根車流れでは翼端渦と翼前縁剥離渦が大規模な渦構造として形成されること、両者のうち翼端渦が流れ場を支配していること,翼端渦は周方向に発達し,隣接翼の圧力面と干渉してスパイラル形の渦崩壊を起こすこと,この渦崩壊により翼端渦は翼間内を大きく蛇行して隣接翼先端部の圧力面と非定常的な干渉を起こす結果,この干渉領域で極めて大きな翼面圧力変動が生じること,渦崩壊に伴う翼端渦の非定常変動は翼前縁剥離渦の変動をも引き起こし,前縁剥離渦に沿った翼面圧力も大きな時間的変動を呈すること,翼端渦の崩壊に起因した上記の翼面圧力変動の強さは翼前縁剥離泡内で生じる圧力変動の10倍程度であることが明らかになった.以上の結果を踏まえて,すなわちプロペラファンでは翼端渦が空力騒音を最も支配していることから,翼端渦の巻上がりを抑制するシュラウドを考案し,そのシュラウドを装着した供試羽根車周りの流れ場をLDVにより計測した.その結果,翼端渦の強さが制御されて弱くなり,翼端渦に起因した非定常性が低下して,ファンの空力騒音も低減化されることが明らかにされた.