hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低体重児出生に関わる胎盤機能障害への小胞体ストレスの関与および生育後疾患発症リスク

細胞小器官である小胞体に異常な蛋白質などが蓄積すると「小胞体ストレス」が生じる。本研究では、妊娠マウスに小胞体ストレスを負荷し、胎仔発育・胎盤機能に与える影響について検討した。母体への小胞体ストレス負荷は、(1)妊娠中期において胎仔・胎盤重量の著しい低下を引き起こし、後期では早産の確率を高めた。(2)連続的に小胞体ストレス負荷された胎盤では、血管形成の阻害や糖輸送遺伝子発現量の変動が認められた。(3)小胞体ストレス抑制剤処理は、胎仔発育・胎盤機能を回復させることが明らかとなった。母体へのある種の化学物質やストレス曝露は胎児の発育に影響するが、その感受性は母体がそれらに曝露される時期によって異なる。本研究ではまず、小胞体ストレッサーであるツニカマイシン(Tun)を異なる妊娠期(初期、中期、後期)に単回投与し、胎仔・胎盤影響に対して最も感受性が高まる時期を検討した。その結果、妊娠中期でのERストレス負荷が最も胎仔重量を低下させ、一方、妊娠後期でのTun処理は早産の確率を高めることを見出した。従って、ERストレスによる胎仔影響は妊娠期間中の負荷時期の違いにより感受性が異なることが示唆された。次いで、妊娠中期から分娩直前まで連日ERストレスを負荷することにより、母体・胎盤へ持続的にERストレスを負荷した場合の胎仔発育ならびに胎盤機能に与える影響について解析をおこなった。その結果、胎仔重量、胎仔重量ともにTunの用量依存的な低下が認められ、胎盤ではERストレスマーカーであるCHOPタンパク質発現量の上昇が認められた。このTun処理した胎盤の組織学的検索では、胎盤迷路部において栄養分や酸素の供給をおこなっている合胞体栄養膜細胞の過形成および正常な血管形成の阻害が観察された。これらの結果から、ERストレス負荷状態の胎盤では、母体から胎仔への栄養輸送能が低下している可能性が示唆された。実際、胎盤内および胎仔肝臓内グリコーゲン含有量の低下が認められた。さらに胎盤内で糖輸送を担っているSlc2a1(GLUT1)mRNA発現量はTun処理により用量依存的な減少を示したが、Slc2a3(GLUT3)mRNA発現量は用量依存的な増加を示した。以上、妊娠中期からの持続的な胎盤のERストレスは、胎盤内のグルコーストランスポーターの変調、栄養膜細胞の過形成および正常な血管形成の阻害を引き起こし、その結果として、胎仔への栄養供給を低下させ、子宮内での胎仔発育遅延を発症させる可能性が示唆された。低出生体重児は成長後、生活習慣病を高率に発症することが報告され、この予防策を検討することは次世代への健康被害を回避することになる。前年度では、母体への持続的な小胞体(ER)ストレス負荷が、胎盤内グルコース動態変化などを介した低出生体重児発症のリスク要因であることを見出した。本研究では、(1)ERストレス誘導性の子宮内胎仔発育遅延に対する化学シャペロン(タンパク質のフォールディングを補佐する機能を有する外来性物質群)の胎盤内グルコース動態改善を介した胎仔発育遅延回復の可能性、(2)胎生期ERストレス負荷されたマウスに高脂肪食を摂取させ生活習慣病発症リスクを検討した。1)化学シャペロンの一種である4-フェニル酪酸(4-PBA)処理は、ツニカマイシン(Tun)処理によって生じる胎仔および胎盤重量の低下を抑制した。また4-PBA処理した胎盤では、Tun処理によって生じたERストレス負荷レベルが低減され、合胞体栄養膜細胞の過形成範囲の縮小が観察された。さらに、4-PBAはTun処理によって生じた胎盤内グルコーストランスポーターの変調および血管形成に関わるアンジオポエチン/Tie系の発現量の低下の程度を抑制し、胎仔へのグルコース供給正常に近づけていることが示された。2)胎生期でERストレスを負荷された雄性マウスでは、対照群と比較してインスリン抵抗性獲得やアディポカインの発現変化が認められ、成獣後の耐糖能異常を始めとする生活習慣病リスクが高まることが示唆された。一方、これらの現象は、雌性マウスでは認められなかったことから、胎生期のERストレス負荷は、出生後の生活習慣病発症に性差を生じさせる原因となりうる可能性を示した。
本年度は、本研究課題に用いる実験装置である極低温冷却システム、および超伝導検出器の開発を推進した。極低温冷却システムは4 K機械式冷凍機とヘリウム4吸着型冷凍器の組み合わせにより0.8-1 Kの極低温環境を作ることで超伝導検出器を冷却し、テラヘルツ光子計数の実現を目指す。機械振動の影響を極力抑えるために、4 Kパルスチューブ冷凍機を導入するとともに、この冷凍機に対応したクライオスタットを新たに設計し、製作を開始した。クライオスタットの製作にあたっては、構成部品の製作のみを外注して、組み立ては国立天文台にて自ら実施することで経費節減を図った。クライオスタットの外装部を組み立てて真空試験を実施した結果、真空断熱に十分な真空度の達成を確認できた。冷却ステージや吸着冷凍器は次年度以降に引き続き実施する。超伝導検出器については、アンテナ結合型の超伝導SIS検出器の開発と、その性能評価を行った。SIS検出器の性能の要である極低温下でのリーク電流を、既存の液体ヘリウムクライオスタットと吸着冷凍器を組み合わせた測定系を用いて評価し、0.4 Kの極低温下で1-2 pAを達成していることが確認できた。これはテラヘルツ光子計数を実現するのに十分低いリーク電流である。このリーク電流は素子の冷却温度を上げると増加するが、最終的にはこれをヘリウム4吸着冷凍器の冷却温度である0.8-1 Kまで延ばすのが目標である。本年度はSIS素子の薄膜の厚さを調整し、0.8 K近くまで伸ばすことができた。次年度以降も改良を継続する。開発したSIS検出器のテラヘルツ光に対する応答を、黒体炉を用いて調べた。その結果、テラヘルツ光へ感度をもつことは確認できた一方、光学特性に改善の余地があることが判明した。次年度以降の開発および改良の課題である。これらの結果は受信機の国際会議や日本天文学会春季年会で発表した。パルスチューブ冷凍機対応のクライオスタットの製作については、設計から真空試験までは順調に進んだ。しかし、設計に時間を要したこと、また国立天文台MEショップが想定以上に混雑し作業日程の調整が必要だったこと等により、ここまでに当初の予想以上の時間がかかり、極低温部の組上げは次年度送りとなった。超伝導検出器に関しては、アンテナ結合の超伝導SIS検出器を開発し、極低温下で1-2 pAの低リーク電流が実現できたこと、および当初の予定より先行して光学試験を開始できたのは大きな進展であった。一方、動作温度および光学特性に課題が判明し、次年度以降も開発を継続する。光子計数のための読み出し回路については検討や評価が遅れており、次年度以降に更に強力に推進する。本研究課題では、主として前半の2年間で実験システムを構築する。初年度の進捗をうけ、極低温冷却システムを確立するとともに、読み出し回路を含めたテラヘルツ帯の光子を高速で受ける超伝導検出器の開発を推進する。超伝導検出器については、初年度の開発および評価により明らかになった課題を克服すべく改良を継続する。産業技術総合研究所のCRAVITYにおいて超伝導検出器を引き続き開発し、国立天文台においては、開発した検出器を極低温に冷却し、黒体炉やサブミリ波フーリエ分光器等を用いて光学試験を実施する。極低温冷却システムは、クライオスタットの外装部が完成したことを受け、内部の極低温ステージの構築を進める。ここに超伝導SIS検出器や低温増幅器など組込み、外部の常温回路で信号を読み出せるようにするが、特にパルスチューブ冷凍機起源の振動や電磁ノイズについて慎重に確認しながらシステム構築を進める。また並行して、光子計数実験にむけて、光学系の検討や構築、読み出し回路、サンプラーの検討や開発にも取り組む。これらの研究開発の成果を、関連分野の研究者が集う国際会議や国内の学会年会において発表し、検出器システムの開発にフィードバックをかけるとともに、光子計数技術により新規に開拓される精密観測手法に関しても議論する。
次年度以降も改良を継続する。開発したSIS検出器のテラヘルツ光に対する応答を、黒体炉を用いて調べた。その結果、テラヘルツ光へ感度をもつことは確認できた一方、光学特性に改善の余地があることが判明した。次年度以降の開発および改良の課題である。これらの結果は受信機の国際会議や日本天文学会春季年会で発表した。パルスチューブ冷凍機対応のクライオスタットの製作については、設計から真空試験までは順調に進んだ。しかし、設計に時間を要したこと、また国立天文台MEショップが想定以上に混雑し作業日程の調整が必要だったこと等により、ここまでに当初の予想以上の時間がかかり、極低温部の組上げは次年度送りとなった。超伝導検出器に関しては、アンテナ結合の超伝導SIS検出器を開発し、極低温下で1-2 pAの低リーク電流が実現できたこと、および当初の予定より先行して光学試験を開始できたのは大きな進展であった。一方、動作温度および光学特性に課題が判明し、次年度以降も開発を継続する。光子計数のための読み出し回路については検討や評価が遅れており、次年度以降に更に強力に推進する。本研究課題では、主として前半の2年間で実験システムを構築する。初年度の進捗をうけ、極低温冷却システムを確立するとともに、読み出し回路を含めたテラヘルツ帯の光子を高速で受ける超伝導検出器の開発を推進する。超伝導検出器については、初年度の開発および評価により明らかになった課題を克服すべく改良を継続する。産業技術総合研究所のCRAVITYにおいて超伝導検出器を引き続き開発し、国立天文台においては、開発した検出器を極低温に冷却し、黒体炉やサブミリ波フーリエ分光器等を用いて光学試験を実施する。極低温冷却システムは、クライオスタットの外装部が完成したことを受け、内部の極低温ステージの構築を進める。ここに超伝導SIS検出器や低温増幅器など組込み、外部の常温回路で信号を読み出せるようにするが、特にパルスチューブ冷凍機起源の振動や電磁ノイズについて慎重に確認しながらシステム構築を進める。また並行して、光子計数実験にむけて、光学系の検討や構築、読み出し回路、サンプラーの検討や開発にも取り組む。これらの研究開発の成果を、関連分野の研究者が集う国際会議や国内の学会年会において発表し、検出器システムの開発にフィードバックをかけるとともに、光子計数技術により新規に開拓される精密観測手法に関しても議論する。
HGFによる肝幹細胞の分化増殖と再生医療への応用

肝細胞増殖因子(Hepatocyte growth factor, HGF)は、肝細胞などの種々の上皮細胞の増殖を促進させるだけでなく、肝の発生や胚性幹細胞および骨髄細胞の肝細胞への分化にも必須の因子と考えられている。oval cellは肝障害時に門脈域周囲に出現する肝前駆細胞の一つと考えられており、胆管細胞または肝細胞に分化する能力を有し、肝再生において重要な役割を果たしていると報告されている。本研究では2-acethylaminofluorene (2AAF)/部分肝切除(PH)ラットに遺伝子組み換え型ヒトHGFを投与し、HGFのoval cellの分化・増殖に及ぼす影響を検討した。6週齢のFischerラットに肝切除の1週間前から2-AAFを計5回経口投与し、70%部分肝切除後に浸透圧ポンプを用いて遺伝子組み換え型ヒトHGFを腹腔内に7日間持続投与した。2-AAF/PHラットにHGFを腹腔内持続投与すると、oval cellの増殖は促進され、免疫組織学的検討から、HGFはc-Kit、AFP、CK8およびCK18発現細胞をより早期に出現させた。さらに、抗体アレイによる解析で、HGF投与により肝細胞特異的蛋白の発現亢進が認められた。HGF投与によって血清および肝組織中ヒトHGFが上昇し、肝組織においてHGFのレセプターであるc-Metのチロシンリン酸化が亢進した。以上のことから、腹腔内投与されたヒトHGFがラット肝に作用し、HGFがoval cellの増殖のみならず肝細胞への分化をも促進する可能性が示唆された。すでに機能的に分化した肝細胞の再生をHGFが促進し、また肝幹細胞の分化・増殖をHGFが誘導することが考えられ、HGFを用いたより効率的な肝の再生・修復という全く新しい治療法の臨床応用の可能性が期待できる。肝細胞増殖因子(HGF)は肝細胞のみならず種々の上皮細胞に対して増殖促進作用を有し、多くの組織の再生因子あるいは発育因子と考えられている。一方、肝障害時には肝細胞や胆管細胞に分化する能力を持った小型肝細胞やoval cellが出現することが報告されている。本研究ではoval cellに対するHGFの影響をin vivoモデルを用いて検討するために、ラットに2-acetylaminofluorene(2-AAF)を経口投与した後に部分肝切除を行い(2-AAF/PHモデル)、肝切除施行時から遺伝子組み換え型ヒトHGFを腹腔内に持続投与した。HGF投与群では、HGF非投与群に比して門脈域周囲に出現する小型で卵円形の核を有した細胞から構成される好塩基性の領域が有意に増大した。免疫組織化学染色を用いた検討ではこれらの領域はAFP、c-Kit、CK18、CK19、c-Metを発現している不均一な細胞集団によって構成されていた。以上の結果から、HGFは成熟肝細胞のみならず、肝障害に出現する肝細胞や胆管細胞に分化する能力を持ったoval cellに代表される肝前駆細胞に対しても増殖促進作用を有することが考えられた。一方、EGFPを発現するトランスジェニック(Tg)ラットから骨髄細胞を採取し、2-AAF/PHモデルラットに移植したところ、移植したEGFP陽性骨髄細胞の障害肝への生着は明らかではなかった。これは正常肝そのものが自家蛍光を発しているためと考えられたため、EGFP Tgラットに変わるシステムとしてDPPIVをマーカーにしたシステムを立ち上げた。すなわち、DPPIV欠損ラットに移植したDPPIV(+)(野生型)細胞を検出すべくDPPIV組織化学染色法を確立した。

本システムを用いることで移植細胞を追跡することが可能となったため、DPPIV(+)の骨髄細胞および(小型)肝細胞を移植したDPPIV欠損ラットにHGFを投与し、骨髄細胞および肝前駆(幹)細胞の分化・増殖に及ぼすHGFの影響の検討を進めている。肝障害時に出現するOval cellは肝前駆細胞の一つと考えられており、胆管細胞または肝細胞に分化する能力を有し、肝再生において重要な役割を果たしている。肝細胞増殖因子(Hepatocyte growth factor, HGF)は、肝の発生や胚性幹細胞および骨髄細胞の肝細胞への分化にも必須の因子であることが報告されている。本研究では、2-acethylaminofluorene(2AAF)/部分肝切除(PH)ラットに遺伝子組み換え型ヒトHGFを投与し、HGFのoval cellの分化・増殖に及ぼす影響を検討した。2-AAF/PHラットにHGFを腹腔内持続投与したところ、oval cellの増殖が促進され、HGF群ではc-Kit、AFP、CK8およびCK18発現細胞がコントロール群と比較してより早期に出現した。また、肝切除後8日目の肝組織中における蛋白発現の網羅的解析を、380種類のモノクローナル抗体がスライドグラス上に配置された抗体アレイを用いて検討すると、HGF群では、154種類の蛋白の発現がコントロール群よりも亢進し、そのうち28種類の蛋白の発現は1.75倍以上の亢進を示した。HGF投与群で高値を示した蛋白のなかには細胞周期関連蛋白やアポトーシスに関連する蛋白が含まれ、肝細胞特異的と考えられるretinol-binding proteinやaldehyde dehydrogenaseが、HGF投与によって発現亢進していた。以上のことから、HGFはoval cellの増殖と肝細胞への分化を促進する可能性が考えられた。
自殺予防介入の普及と適応に関する研究ガイダンスの開発

自殺予防介入の普及と適応に関する研究ガイダンスを作成した。ガイダンスは、日本および世界で自殺予防の実践活動を行う、精神科医、臨床心理師、ソーシャルワーカー等に対してインタビューを行い、フィードバックを得た。事例として、ゲートキーパー(GKT)研修について検討した。1つ目として、GKTの介入の有用性について、ランダム化比較試験(RCT)、前向き介入研究を対象に調査した。また、GKTの内容の相違についても調査した。文献データベースを用いた系統的レビューを行い、以前の関連する系統的レビューの文献も対象とした。結果、343報を抽出、該当する研究は10のRCT、6つの介入研究であった。介入研究では一定のエビデンスがあったが、RCTでの効果は不確で、知識や自己効力感への効果でさえ不確かな結果もあった。RCTの質は不明もしくは低いものがほとんどであった。GKTはさまざま種類があり、開発した対象と異なる対象で行う場合は、同じことが実現できるか研究が必要であること、今後は研究のプログラムの標準化を行い、質の高いRCTが必要であることを明らかにした。2つ目として、日本での国の自殺予防政策の発信とGKTの普及の関連について調査した。系統的レビューの方法を用いて、国や地方自治体の自殺予防の資料、Pubmed、医中誌の研究報告を調査した。結果、全ての自治体がGKTについて報告し、80%以上の地方自治体が専用のホームページを設定していた。しかし、自治体独自の取り組みやプログラムの評価の情報は限られていた。122の研究報告があり、2011年から14年に急増していた。ただ該当した研究報告では、妥当性のあるアウトカム指標を用いたものはほとんどなかった。日本の国の政策発信とゲートキーパーの普及は関連していることが明らかになった。しかし、ゲートキーパーの知見の統合や評価は課題であることも明らかになった。普及と適応に関する研究の理論的背景、応用例について、関連する資料(図書、会議録、報告書、学術論文等)の情報を収集した。国際自殺予防学会、日本自殺予防学会に参加し、情報収集を行った。さらに、日本および世界で自殺予防の実践活動を行う、精神科医、臨床心理師、ソーシャルワーカー等に対して、ガイドラインの認知、ガイドラインでのエビデンスと実践活動のギャップについて、個人、施設、システムの要因から、インタビューを実施した。インタビューで収集した情報を元に、ガイダンスの概要案、概念モデルの案を作成、検討を行った。また、欧米で開発された普及と適応のガイダンスについての情報収集を行い、ガイダンス開発の担当者に連絡をとり、議論を行った。欧米で開発された普及と適応のガイダンスの日本語化の了承を得た。現在、ガイダンス本文、報告のためのチェックリストなどの翻訳作業を行っている。自殺予防の普及と適応の事例として、複数の文献データベースを用いて、日本および世界で行われている自殺予防ゲートキーパー研修の系統的レビューを行った。日本を対象としたレビューにおいて、日本の自殺対策の施行とゲートキーパー研修の普及と適応の関係について分析した。分析結果については、国際自殺予防学会にて発表予定である。また、妊産婦の自殺行動についての系統的レビューを行った。系統的レビューは系統的レビューの事前登録にシステム(PROSPERO)に計画を登録し、研究の透明性を確保した。普及と適応に関する研究理論についてPub med等の文献データベース、Google Scholar等のインターネットでの検索を行い、関連する資料や文献等の情報を収集した。国際自殺予防学会、日本自殺予防学会に参加し、研究者、実務家からの情報収集を行った。収集した情報を元に、ガイダンスの概要案、概念モデルの案を検討した。欧米で開発された普及と適応に関するガイダンスの担当者と連絡をとり、議論を行った。欧米で開発されたガイダンスの日本語化の了承を得た。現在、翻訳作業を行っている。事例として、日本および世界で行われている自殺予防ゲートキーパー研修の系統的レビューを行った。日本を対象としたレビューにおいて、日本の自殺対策の施行と、ゲートキーパー研修の普及と適応について分析した。さらに自殺予防の実践活動を行う、精神科医、臨床心理師、ソーシャルワーカー等に対して、エビデンスとのギャップについてのインタビューを実施した。ガイダンスの概要案、概念モデルに反映する情報を得ることができた。普及と適応に関する研究ガイダンス案の作成を行った。前年までの調査を元にガイダンスの大項目、中項目、構成の概要案、概念モデル案の作成と検討を行った。これらについて、日本および世界で自殺予防の実践活動を行う、精神科医、臨床心理師、ソーシャルワーカー等に対して予備的なインタビューを行い、フィードバックを得た。さらに、国際自殺予防学会、日本自殺予防学会に参加し、情報収集を行った。昨年度に継続して、我が国および海外での自殺予防介入の普及と適応の事例として、ゲートキーパー研修、妊産婦への対策について、文献データベース(Pubmed, Psychlit,医中誌、Cinii等)、インターネット(Google、Google scholar等)を用いた系統的レビューによる検索を行った。該当する報告を収集し、研究デザインや統計学的事項の課題を検討を行った。日本を対象としたレビューにおいて、日本の自殺対策基本法、大綱の施行との関係について分析した。基本法、大綱の施行後に、報告が増加し、対策が実施されていったことが示された。ただし、対策に対する評価が十分ではない可能性が示唆された。我が国における妊産婦の自殺行動、自殺予防対策についての系統的レビューを行った。

報告は自殺予防に関する報告全体の1%程度と少なく、内容も総説や症例報告がほとんどであった。さらに、欧米で開発された普及と適応のガイダンスの日本語化を行った。現在、翻訳の確認作業を行っている。また他の領域での普及と適応に関する研究の検討を行った。ガイダンスの概念モデルについては、概要、構成案までが作成できた。我が国での自殺予防介入の普及と適応の事例として、ゲートキーパー研修、妊産婦への対策について収集および分析を行い、国際学会、国内学会で報告した。国際的な事例について、ゲートキーパー研修については、収集、分析作業がほぼ終了した。今年度、国際学会で報告、論文化の予定である。妊産婦については、分析作業を行っており、年度内には終了する予定である。自殺予防介入の普及と適応に関する研究ガイダンスを作成した。ガイダンスは、日本および世界で自殺予防の実践活動を行う、精神科医、臨床心理師、ソーシャルワーカー等に対してインタビューを行い、フィードバックを得た。事例として、ゲートキーパー(GKT)研修について検討した。1つ目として、GKTの介入の有用性について、ランダム化比較試験(RCT)、前向き介入研究を対象に調査した。また、GKTの内容の相違についても調査した。文献データベースを用いた系統的レビューを行い、以前の関連する系統的レビューの文献も対象とした。結果、343報を抽出、該当する研究は10のRCT、6つの介入研究であった。介入研究では一定のエビデンスがあったが、RCTでの効果は不確で、知識や自己効力感への効果でさえ不確かな結果もあった。RCTの質は不明もしくは低いものがほとんどであった。GKTはさまざま種類があり、開発した対象と異なる対象で行う場合は、同じことが実現できるか研究が必要であること、今後は研究のプログラムの標準化を行い、質の高いRCTが必要であることを明らかにした。2つ目として、日本での国の自殺予防政策の発信とGKTの普及の関連について調査した。系統的レビューの方法を用いて、国や地方自治体の自殺予防の資料、Pubmed、医中誌の研究報告を調査した。結果、全ての自治体がGKTについて報告し、80%以上の地方自治体が専用のホームページを設定していた。しかし、自治体独自の取り組みやプログラムの評価の情報は限られていた。122の研究報告があり、2011年から14年に急増していた。ただ該当した研究報告では、妥当性のあるアウトカム指標を用いたものはほとんどなかった。日本の国の政策発信とゲートキーパーの普及は関連していることが明らかになった。しかし、ゲートキーパーの知見の統合や評価は課題であることも明らかになった。継続して普及と適応に関する研究理論について関連する資料、文献等を収集する。海外の関連する学会、セミナーなどに参加し、情報収集を行う。
マクロファージによる化学修飾リポ蛋白の認識とコレステロール蓄積機構との相関

動脈硬化初期病巣の泡沫細胞形成にマクロファージが関与する.この泡沫化,即ち,細胞内コレステロールエステルの蓄積メカニズムとして,化学修飾リポ蛋白質を活発に取り込むマクロファージのスカベンジャーレセプターの特異性が注目されている.本レセプターは種々の化学修飾LDL(低密度リポ蛋白質)をリガンドとして認識し,一般にアセチルLDLレセプターと総称される.詳細な蛋白構造が既知のアルブミン(牛血清)のリジン残基をマレイル化したマレイルアルブミンは本レセプターの効果的なリガンドになる.また,蛋白に導入されたマレイル基は酸性状態で解離させ得る.我々はこれらの事実に着目し, (I)化学修飾に伴う負電荷の増加とレセプター認識の関係,特に本レセプターとリガンドとの結合反応がデキストラン硫酸など種々のポリアニオンによって著名な阻害を受けるポリアニオン感受性との関係, (II)レセプター認識にとって重要なリガンドの構造特性の二点につき解析し,以下の結果を得た.アルブミンの59個のリジン残基の28個以上をマレイル化すると,リガンド活性が発現し, 37個の修飾で最大活性に達する.このマレイルアルブミン標品を脱マレイルアルブミンのそれの約2倍であるが,結合後のライソゾーム内分解活性では両者に有意の差はない.即ち,マレイル化して,修飾リジン数を14個に減少させても,リガンド活性に変化は見られない.アレイルアルブミンのマクロファージへの結合量は脱マイレルアルブミンのレセプターへの結合部位は二つあり,一つは細胞内分解系と共役しており,他方は共役しておらず,恐らくポリアニオン結合部位と考えられる.また,アルブミンをブロムシアン分解し,得られる分子量一万のアルブミンペプチドをマレイル化するとリガンド活性が同様に発現することから,化学修飾によって生じる局所的なドメインがレセプター認識に必須と考えられる.動脈硬化初期病巣の泡沫細胞形成にマクロファージが関与する.この泡沫化,即ち,細胞内コレステロールエステルの蓄積メカニズムとして,化学修飾リポ蛋白質を活発に取り込むマクロファージのスカベンジャーレセプターの特異性が注目されている.本レセプターは種々の化学修飾LDL(低密度リポ蛋白質)をリガンドとして認識し,一般にアセチルLDLレセプターと総称される.詳細な蛋白構造が既知のアルブミン(牛血清)のリジン残基をマレイル化したマレイルアルブミンは本レセプターの効果的なリガンドになる.また,蛋白に導入されたマレイル基は酸性状態で解離させ得る.我々はこれらの事実に着目し, (I)化学修飾に伴う負電荷の増加とレセプター認識の関係,特に本レセプターとリガンドとの結合反応がデキストラン硫酸など種々のポリアニオンによって著名な阻害を受けるポリアニオン感受性との関係, (II)レセプター認識にとって重要なリガンドの構造特性の二点につき解析し,以下の結果を得た.アルブミンの59個のリジン残基の28個以上をマレイル化すると,リガンド活性が発現し, 37個の修飾で最大活性に達する.このマレイルアルブミン標品を脱マレイルアルブミンのそれの約2倍であるが,結合後のライソゾーム内分解活性では両者に有意の差はない.即ち,マレイル化して,修飾リジン数を14個に減少させても,リガンド活性に変化は見られない.アレイルアルブミンのマクロファージへの結合量は脱マイレルアルブミンのレセプターへの結合部位は二つあり,一つは細胞内分解系と共役しており,他方は共役しておらず,恐らくポリアニオン結合部位と考えられる.また,アルブミンをブロムシアン分解し,得られる分子量一万のアルブミンペプチドをマレイル化するとリガンド活性が同様に発現することから,化学修飾によって生じる局所的なドメインがレセプター認識に必須と考えられる.
津波被災地の大規模復旧事業が生態系に与える短・中期的影響の総合的解明

宮城県仙台湾沿岸から福島県相双地域の平野部の復旧事業が行われている区域で気象,地下水動態・水質,植生,植物相,遺伝的多様性,都市計画に関して,観測,調査,解析を開始した。気象に関して日本全域をカバーする過去10年間の3次元大気データを収集・解析し,少なくとも5kmスケールでは震災による土地被覆変化に由来する気温や風速の変化は検出できないことを明らかにした。地下水動態・水質に関して,仙台市宮城野区新浜地区において,貞山運河付近の表流水を2箇所で採水し分析するとともに,既存井戸6箇所の地下水について定期的に現場水質測定と室内水質分析を行った。また,既存井戸2箇所に絶対圧型自記水位計を設置し,30分間隔で地下水位と地下水温の連続観測を開始した。併せて,滞留時間分析用の試料も4地点で採取した。植生に関して,南蒲生の砂浜海岸エコトーンで植生調査とドローンによる画像取得を実行し,過去のデータと比較して,植生変遷と微細地形の不均一性の実態および自律的再生にかかわるそれらの意義を検討した。また宮城県仙台湾沿岸から福島県相双地域の復旧事業が行われている砂浜海岸地域の状況を改めて確認した。防潮堤,海岸林の復旧完了直後で今後の変化を追跡しやすい相馬市松川浦に3本の調査測線を設定し,植生調査を実施して今後の追跡を開始した。福島県相馬市のヒヌマイトトンボ生息地の震災前から復旧事業後までの植生や土地利用の変化を大学紀要で報告した。植物相に関して海岸防災林内に設けた保護区3箇所の調査を進めるとともに,福島県内の津波被災地の絶滅危惧種の概況を大学紀要で報告した。都市計画に関して,防災緑地や海岸防災林の整備計画・状況などについて整理するとともに,福島県いわき市豊間地区の住民を対象として防災緑地に関するアンケート調査やヒアリング調査を行った。予定通り,宮城県仙台湾沿岸から福島県相双地域の平野部の復旧事業が行われている区域で,気象,地下水動態・水質,植生,植物相,遺伝的多様性,都市計画に関して,観測,調査,解析を開始することができた。初年度にもかかわらず,論文4報,学会発表10件の成果があがっている。津波被災地で活動する他の2件の研究プロジェクトと共同でフォーラム「海辺復興と多重防御生態系サービス・暮らし・地域づくりを考える」を開催し,市民,自治体職員,研究者など50名が参加するなど,関連する団体との連携を進めることができ,普及・啓発も着手できた。地元紙福島民友には「全国植樹祭会場に隣接する希少生物の楽園環境に配慮した復興事業」という記事を寄稿した(2018年5月2日掲載)。また,福島県版レッドリスト(ふくしまレッドリスト(2018年版))に本研究で得られた絶滅危惧種の状況が反映されるなど,自治体の環境行政への具体的な貢献もあった。このように,本研究の2つの目的「(1)生態系全般にかかわる資料およびデータを収集し,記録として残し,土地利用・都市計画も含めた多様な視点から,震災前や震災直後からの変化を分析すること」,「(2)得られた知見を元に,災害科学・水工学的観点も加えて,これらの変化がもたらす悪影響を軽減する方策,あるいは影響を活かしたより良い環境の創生を検討し,積極的に社会に発信していくこと」に関して,一年目にもかかわらず,すでに一定の成果が上がっているものと考えられる。このような理由で本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。2019年度は,宮城県仙台湾沿岸から福島県相双地域の平野部の復旧事業が行われている区域で,気象,地下水動態・水質,植生,植物相,遺伝的多様性,都市計画に関して,計画通り観測,調査,解析を継続していく予定である。研究2年目になるので,初年度のデータと比較するなどの経年変化に関する解析も新たに進める。得られた成果は学会等で発表し,論文等にまとめるとともに,積極的に普及・啓発をはかる。好評であった,津波被災地で活動する他の団体との共同のフォーラムなども,継続して行いたい。また,得られた成果をもとにした,国や自治体などの行政への貢献にも,引き続き力を入れていきたいと考えている。研究計画の変更は特にない。平成30年度は,初年度ということもあり,研究を遂行する上で必要な許可申請や関係する国や自治体への協力要請に時間がかかってしまったが,今年度は経験を活かして,より短期間にすませ,より早い時期に調査にいけるよう,体制を整えたいと考えている。

また宮城県仙台湾沿岸から福島県相双地域の復旧事業が行われている砂浜海岸地域の状況を改めて確認した。防潮堤,海岸林の復旧完了直後で今後の変化を追跡しやすい相馬市松川浦に3本の調査測線を設定し,植生調査を実施して今後の追跡を開始した。福島県相馬市のヒヌマイトトンボ生息地の震災前から復旧事業後までの植生や土地利用の変化を大学紀要で報告した。植物相に関して海岸防災林内に設けた保護区3箇所の調査を進めるとともに,福島県内の津波被災地の絶滅危惧種の概況を大学紀要で報告した。都市計画に関して,防災緑地や海岸防災林の整備計画・状況などについて整理するとともに,福島県いわき市豊間地区の住民を対象として防災緑地に関するアンケート調査やヒアリング調査を行った。予定通り,宮城県仙台湾沿岸から福島県相双地域の平野部の復旧事業が行われている区域で,気象,地下水動態・水質,植生,植物相,遺伝的多様性,都市計画に関して,観測,調査,解析を開始することができた。初年度にもかかわらず,論文4報,学会発表10件の成果があがっている。津波被災地で活動する他の2件の研究プロジェクトと共同でフォーラム「海辺復興と多重防御生態系サービス・暮らし・地域づくりを考える」を開催し,市民,自治体職員,研究者など50名が参加するなど,関連する団体との連携を進めることができ,普及・啓発も着手できた。地元紙福島民友には「全国植樹祭会場に隣接する希少生物の楽園環境に配慮した復興事業」という記事を寄稿した(2018年5月2日掲載)。また,福島県版レッドリスト(ふくしまレッドリスト(2018年版))に本研究で得られた絶滅危惧種の状況が反映されるなど,自治体の環境行政への具体的な貢献もあった。このように,本研究の2つの目的「(1)生態系全般にかかわる資料およびデータを収集し,記録として残し,土地利用・都市計画も含めた多様な視点から,震災前や震災直後からの変化を分析すること」,「(2)得られた知見を元に,災害科学・水工学的観点も加えて,これらの変化がもたらす悪影響を軽減する方策,あるいは影響を活かしたより良い環境の創生を検討し,積極的に社会に発信していくこと」に関して,一年目にもかかわらず,すでに一定の成果が上がっているものと考えられる。このような理由で本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。2019年度は,宮城県仙台湾沿岸から福島県相双地域の平野部の復旧事業が行われている区域で,気象,地下水動態・水質,植生,植物相,遺伝的多様性,都市計画に関して,計画通り観測,調査,解析を継続していく予定である。研究2年目になるので,初年度のデータと比較するなどの経年変化に関する解析も新たに進める。得られた成果は学会等で発表し,論文等にまとめるとともに,積極的に普及・啓発をはかる。好評であった,津波被災地で活動する他の団体との共同のフォーラムなども,継続して行いたい。また,得られた成果をもとにした,国や自治体などの行政への貢献にも,引き続き力を入れていきたいと考えている。研究計画の変更は特にない。平成30年度は,初年度ということもあり,研究を遂行する上で必要な許可申請や関係する国や自治体への協力要請に時間がかかってしまったが,今年度は経験を活かして,より短期間にすませ,より早い時期に調査にいけるよう,体制を整えたいと考えている。
海中用多足歩行ロボットに関する研究

本研究は水中歩行ロボットの開発に関するものである.今回は水中における歩行を実験により検証したものである.通信においてPLCモデムを用いることにより,専用の電気・光複合線を用いた通信システムに比べ安価で拡張性の高い通信が可能となる.今回はクロール歩行に最低限必要な4本で歩行を行った点が特徴である.また水深3mでのロボットの動作は良好に歩行を行った.その結果,4足クロール歩行で直線歩行・局地回転などの動作を行うことができた.本研究は水中歩行ロボットの開発に関するものである.今回は水中における歩行を実験により検証したものである.通信においてPLCモデムを用いることにより,専用の電気・光複合線を用いた通信システムに比べ安価で拡張性の高い通信が可能となる.今回はクロール歩行に最低限必要な4本で歩行を行った点が特徴である.また水深3mでのロボットの動作は良好に歩行を行った.その結果,4足クロール歩行で直線歩行・局地回転などの動作を行うことができた.近年,トルク,高速性が向上したブラシレスRCサーボモータを油漬けにすることにより,10MPaの高水圧下においても動作が可能なことを確認した。また同様に1チップマイコンでは60MPaの圧力下においても動作することが確認された。陸上で歩行可能な4足多足システムを開発し,実験を行なった。その結果直進歩行に成功した。またODEを使ったシミュレーションシステムを開発し動作可能なシステムが構築できた。本年度は,センサー類の耐圧特性についても調査を行なう予定である。水中でのホバリングについてはシミュレータでは良好な結果が出ず本年度実際のロボットにセンサーをつけ水中において歩行とともに実験する予定である。また,部分油漬けの水中用ブラシレスモータは設計がほぼ終了したので,本年度は動作が可能となろう。ブラシレスRCモータで作ったロボットの脚を油漬けし,高水圧下で稼動させることが本年度の目標となる。本手法を使うことにより簡易型の多足歩行ロボットの開発が期待される。センサーについては,陸上においてGPS,加速度センサー,磁気センサーの動作を確認しネットワークを組むところまでできた.今後の展開は明るいといえる。今後の展開として,アクチュエータ(RCサーボモータ)とセンサ(GPS,etc)を統合したネットワークシステムの構築を行なう.これにより,高度な動作(ホバリング)が可能になり,自己位置確認のようなソフトウエア上の機能の向上も図られる.よってソフト面・ハード面からの発達が期待される。本年度は主として、多足歩行ロボットのネットワークの構築に力をいれた。電力線を用いたPLCモデムによる船上装置の通信と水中部の通信を研究した。また、水中部のCPUをSH2に変えOSのインプリメントとOSの改造によりイーサーネットワークの接続を可能にした。以上により、水中部のコントローラをTCP/IPで制御できるようになり、多彩な行動が可能となった。また、イーサーネットをインターフェイスとする機器(たとえば、Webカメラ等)の接続と通信が可能になった。また脚の部分もネットワークを用いて制御できるようになった。とくに、SH2マイコンの制御OSに手を加え、リアルタイム性とネットワーク、ファイルシステムを持った小型のリアルタイムOSとなった。また、産業用ネットワークSPI、I2Cが利用できるようにデバイスドライバを作成した。その他には、電子デバイス(1chipマイコン等)の水圧による動作への影響を調査した。近年の電子デバイスの性能は圧力に対しても強くなっており、PIC16F84Aでは5000mの圧力下でも動作することが確認できた。このことは、簡単な均等圧構造で今までは動作ができなかったLSIを利用できることを示した。これはカニロボットのような複数の電子デバイスを制御するシステムには、大きなメリットである。今後この構造を生かした設計を行い、耐圧容器の減少を図ることができる。アウトロータ型のブラシレスモータは試験装置の作成に手間取ったこと、ソフトウエアのつめが甘かったこともあり動作はしたものの水中に入れられるレベルには達しなかった水中用に4脚12自由度のロボットを作成し,3mの水深において歩行試験を行った.水中においてクロール歩行ができることを確認した.歩行のほかにその場での回転等を行うことができた.水中ロボットで移動形態に歩行を選択したものは少ない.またその中でも水中で6足(クモ型)・8足(えび型)は水中での事例があるが4足(カメ形)で歩行した例は少ない.また,水中での移動スピードは約75m/hと遅いが,水中においても安定したクロール歩行を実現することができた.また陸上でも同様にクロール歩行した.このことは,将来において水流がある場所や,地底が不安定なところにおいてもこのロボットが移動できる可能性ができたと考えられる.歩行ロボットとコントローラ間の通信にPLCモデムを使ってTCP/IP通信を行った.その結果AC100Vの電源に85Mbpsの信号をのせ歩行ロボットの角度・角速度のようなセンサー情報のほかに,動画等をコントローラ部に伝送することができた.これにより最大180mのケーブル長で55Mbpsの通信が可能となった.ブラシレスモータを新規に開発はせず,安価で制御特製の良いRCブラシレスサーボモータを油漬けすることにより防水効果をえる形とした.また今回は水深が3mと浅かったがより大深度においては,基本構成は変化せず耐圧容器を作成すればよいと思われる.今回は水深が浅いため防水容器により実験を行った.
無細胞系ナノ構造化生物機能システムの開発

研究では、転写および酵素反応を定量的に解析、スクリーニングする新規な実験系を確立することを目的とした。それにより従来にない膨大なライプラリーの作製と短時間でのスクリーニングを可能とし、合成生物学における重要な分子パーツである、酵素やDNAポリメラーゼープロモーターの新規セットを探索し、有用酵素創出の基盤技術をつくり上げることを目標としている。以下に今年度の成果を列挙する。1)酵母由来Dアミノ酸オキシダーゼ(DAO)を、活性ある形での無細胞タンパク質合成系を確立し、さらにDNA結合タンパク質との融合タンパク質として合成させ、マイクロビーズ上でのHRPとの連続反応により、酵素活性をハイスループットに測定させる系を構築した。2)結合するDNA配列が異なるscCro変異体を複数作製し、それらの結合DNAに対する親和性を測定した。3)トランスグルタミナーゼをDNA結合タンパク質scCroとの融合タンパク質として無細胞タンパク質合成系で発現させ、活性体として発現させることに成功した。4)HRPの無細胞タンパク質合成系により活性体として発現に成功し、それをマイクロビーズ上に提示させ、酵素活性を指標としたセルソーターを用いたハイスループットスクリーニング方法を確立した。5)RNAポリメラーゼープロモーター配列の無細胞タンパク質合成系を用いたクリーニングシステムの構築した。以上の研究成果は、合成生物学的アプローチに欠かせない新規タンパク質・転写プロモーターの開発に大きく寄与するものである。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、転写および酵素反応を定量的に解析、スクリーニングする新規な実験系を確立することを目的としている。それにより従来にない膨大なライプラリーの作製と短時間でのスクリーニングを可能とし、合成生物学における重要な分子パーツである、DNAポリメラーゼープロモーターの新規セットを探索し、有用酵素創出の基盤技術をつくり上げることを目的としている。1 ) Dアミノ酸オキシダーゼのEnzyme-TRAIN構築:酵母由来Dアミノ酸オキシダーゼ(OAO)を対象として、本システムへ適合させることを試みた。まず本酵素の無細胞タンパク質合成系を確立し、さらに大腸菌内でDNA結合タンパク質との融合タンパク質として合成することに成功した。さらにscCroと結合するDNA配列が異なる変異体の構築にも成功した。2) TGaeのEnzyme-TRAIN構築:TGaseをDNA結合タンパク質との融合タンパク質として無細胞タンパク質合成系で発現させ、活性体として発現させることに成功した。現在それらをビーズ上に提示し、その活性をフローサイトメーターにより検出できるシステムを開発中である。3) T7RNAポリメラーゼのEnzyme-TRAINの構築:無細胞転写反応をDNA上に固定したT7RNAポリメラーゼにより行う反応系のDNAを合成し、現在実験条件を検索中である。4)特定のDNA配列に強く結合するDNA結合タンパク質を2種類構築し、それらの各DNA配列に対する結合定数を測定した。5)HRPの無細胞タンパク質合成系により活性体として発現に成功し、それをマイクロビーズ上に提示させ、酵素活性を指標としたセルソーターを用いたハイスループットスクリーニング方法を確立した。当初の予定通り、DAOおよびTGaseについてDNA結合タンパク質との融合タンパク質の形で、活性体として無細胞及び生細胞中で発現を確認している。またそれらのビーズ上へのDNA配列を介した提示にも成功している。DAO、HRPおよびTGaseをDNA上に配置し、分子間の距離を制御した酵素反応を行わせるシステムを構築し、新規酵素創成システムとして有効であることを示す。また植物由来ファージタイプRNAポリメラーゼおよびT7RNAポリメラーゼ変異体を用いて、新規プロモーターをスクリーニングする。
単一生細胞におけるmRNA発現解析法を用いた細胞活動(分化・発生過程)の探究

本研究では、当研究室において開発した技術である単一生細胞から原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy, AFM)で細胞内容物を微小量採取しmRNA発現をRTPCRにより増幅し検出する方法(single cell nanoprobe method、SCN法)の技術向上とそれによる細胞活動の探索を目的としている。SCN法の利点は、AFMの高い位置制御機能を利用しているため、細胞の傷害を少なくすることができ、同一の細胞を殺すことなく繰り返し調べることが出来ることである。本年度は主に、SCN法とin situハイブリダイゼーション法の比較を行った。in situハイブリダイゼーション法は、固定した細胞に目的mRNAに相補的なRNAプローブにより検出する方法である。これらを比較することにより、長所と短所を調べた。具体的な方法は、単一生細胞におけるベータアクチンmRNAの発現を、まずSCN法で細胞のいろいろな部分で調べ、SCN法終了後すぐに同一の細胞をホルムアルデヒトで固定しin situハイブリダイゼーション法により解析し、それらの結果を比較した。それらの結果はよく一致しており、高い相関性が確かめられた。このことにより、SCN法は細胞全体のmRNA発現を一度に調べることは出来ないが、細胞を殺さず調べられる利点があり、細胞内の局所的なmRNA発現変化を調べることに有用であると考えられ、また既存の方法の欠点を補えるものであり、単一細胞の研究における新たな方法をもだらした結果となった。本研究では、当研究室において開発した技術である単一生細胞から原子間力顕微鏡で細胞内容物を微小量採取しmRNA発現をRT-PCRにより増幅し検出する方法(single cell analysis)の技術向上とそれによる細胞活動の探索を目的としており、本年度は技術向上を主に行った。この方法では、細胞を殺さずmRNA発現を調べられるので、繰り返し実験を行うことにより同一の生細胞のmRNA発現変化を経時的に調べられる利点がある。しかし、同時に検出できるmRNAは2種類までであった。そこで、二つの方法でより多くの種類のmRNA発現の検出を試みた。一つは採取したmRNAを多種類のプライマーで増幅する方法である。この方法では、5種類のmRNAまで同時に単一生細胞から検出することに成功した。もう一つは、採取されたmRNAすべてを網羅的に解析するため、antisense RNA増幅法による増幅を試みた。antisense RNA増幅法では、mRNAより作成したT7プロモーターを含んだcDNAを精製する必要があり、採取されるmRNAは大変微小量なので通常の精製法では困難であった。そこで、逆転写反応時にビオチン修飾したプローブを用い、アビジンビーズで回収する方法で精製を行い増幅した。この方法で1pgから100fgのtotal RNAまた単一生細胞から採取した微小量のmRNAからantisense RNAの増幅に成功した。しかしながら、実用化するためにはantisense RNAの増幅効率を大きく向上させなくてはならない。
ω3系脂肪酸による抗癌剤毒性発現抑制効果の検討

食道癌の化学療法はFP療法が標準治療とされているが、より高い奏功率を有するレジメンの確立が期待され、FAP(Adriamycin、CDDP、5-FU)、DCF(Docetaxel、CDDP、5-FU)療法が注目されている。高い奏効率を有する反面、副作用(特に血液毒性)の発現率が高いことが標準化に向けての課題である。化学療法の有害事象対策として、以前より経腸栄養剤の有用性について注目し、先行研究では経腸栄養剤の使用により血液毒性を軽減したことを報告している。今回そのメカニズムとして、経腸栄養剤に含まれるω3系脂肪酸の作用に着目し、その効果を明らかにすることを目的とした。ω3系脂肪酸は抗炎症作用、免疫賦活化作用をはじめ様々な機能の報告があるが、細胞膜への作用や、血球細胞の機能改善などの報告もある。そこで、ω3系脂肪酸が血液毒性の軽減に関与すると考え、抗癌剤副作用モデルマウスにω3系脂肪酸を投与し、血液毒性の軽減効果を検討した。ω3系脂肪酸投与マウス群では、末梢血の白血球、リンパ球の減少を有意に抑制した。また骨髄中の細胞を評価したところ、骨髄細胞の減少を有意に抑制していた。フローサイトメトリーでの検討では骨髄中の細胞分画に違いは認めなかった。さらにω3系脂肪酸の骨髄細胞への直接作用を検討した、ω3系脂肪酸を骨髄細胞に添加し培養すると、骨髄細胞の増殖を促進する傾向を認めた。また、末梢血血球細胞への直接作用を検討するため、ω3系脂肪酸をヒトリンパ球に添加し培養すると、抗癌剤によるリンパ球減少が抑制された。さらにそのメカニズムとして、骨髄中のSCFとFGF-1高値が関連していることが示された。
一様流中で運動する円柱まわりの非定常境界層のはく離機構について

一様流中で、円柱が静止している場合と流れを横切って振動する場合および静止流体中で円柱が突然出発する場合の円柱近傍の流れについて詳細な可視化実験を行い、境界層の特性値(排除厚、形状係数、外縁速度、表面せん断応力)が円柱の方位角と時間によって変化する状況を明らかにした。そして、これらの三つの場合のはく離点近傍における境界層の特性値を対比し、最近の理論的研究が示唆する境界層方程式の特異点との関連について考察を加えた。主要な実験結果は、次のようにまとめられる。1.レイノルズ数Reが10^3程度の流れでは、いずれの場合の境界層にも、境界層方程式の特異点の存在を示唆する明確な特異現象は認められない。2.「振動円柱」の場合には、はく離点が上流に移行する場合のはく離点近傍の流れは、静止円柱の場合と大きくは変わらない。しかし、はく離点が下流に移行する場合には、静止円柱の場合とは異なり、表面せん断応力の消失点と円柱表面からの色素線のはく離点は一致しない。3.「出発円柱」のはく離点近傍の流れ(Re=10^310^4)の変化が、可視化実験により明らかにされた。Reが大きいほど、円柱表面のより近い位置にはく離渦(一次渦)が形成され、二次渦が形成されるまでの時間間隔は短かくなり、はく離点も上流に移行する。本実験よりさらにReが大きい場合には、一次渦と二次渦は同時に形成され、その発生時点は、理論が示唆する境界層方程式の特異点の発生時点に一致する可能性がある。そして、この時点の境界層は、定常流の場合と異なり、下流の二次渦の形成によって上流の境界層が突変的に円柱表面から離脱するものと考えられる。さらに、円柱が流れ方向に振動する場合についても同様な実験を行ったが、円柱背後の渦構造はきわめて複雑に変化し、はく離点の移動も著しく、境界層の特性値の測定ができなかった。一様流中で,円柱が静止している場合と流れを横切って振動する場合および静止流体中で円柱が突然出発する場合の円柱近傍の流れについて詳細な可視化実験を行い,境界層の特性値(排除厚,形状係数,外縁速定,表面せん断応力)が円柱の方位角と時間によって変化する状況を明らかにした.そして,これらの三つの場合のはく離点近傍における境界層の特性値を対比し,最近の理論的研究が示唆する境界層方程式の特異点との関連について考察を加えた.主要な実験結果は,次のようにまとめられる.1.レイノルズ数Reが10^2程度の流れでは,いずれの場合の境界層にも,境界層方程式の特異点の存在を示唆する明確に特異現象は認められない.2.振動円柱の場合には,はく離点が上流に移行する場合のはく離点近傍の流れは,静止円柱の場合と大きくは変わらない.しかし,はく離点が下流に移行する場合には,静止円柱の場合とは異なり,表面せん断応力の消失点と円柱表面からの色素線のはく離点は一致しない.3.出発円柱のはく離点近傍の流れの変化が, Re=10^310^4の可視化実験により明らかにされた. Reが大きいほど,はく離渦(一次渦)の円柱表面のより近い位置に形成され,二次渦が形成されるまでの時間は短くなり,はく離点も上流に移行する.

本実験よりさらにReが大きい場合には,一次渦と二次渦は同時に形成され,その発生時点は,理論が示唆する境界層方程式の得意点の発生時点に一致する可能性がある.そして,この時点の境界層は,定常流の場合と異なり,下流の二次渦の形成によって上流の境界層が突発的に円柱表面から離脱するものと考えられる.今後,円柱が流れ方向に振動する場合についても同様な実験を行い,円柱背後の渦構造とはく離点近傍の非定常境界層に関する実験事実をさらに蓄積する予定である.一様流中で円柱が静止している場合と、一様流を横切って振動する場合及び静止流体中で突然出発する場合の円柱表面近傍の流れについての可視化実験を継続するとともに、本年度は、円柱が一様流中で流れ方向に振動する場合についての可視化実験を行った。特に、はく離点近傍における境界層の特性値(排除厚、形状係数、外縁速度、表面せん断応力)の変化に注目し、理論的研究の示唆する境界層方程式の特異点の発生時点との関連について考察した。主要な実験結果は次のようである。1.流れ方向に振動する円柱背後の渦構造はきわめて複雑に変化し、はく離点の移動も著しく、境界層の特性値を知るには実験方法にさらに工夫を加える必要がある。2.レイノルズ数Reが10^3程度の流れでは、いずれの場合の境界層にも、境界層方程式の特異点の存在を示唆するような明確な特異現象は認められない。3.「振動円柱」の場合には、はく離点が上流に移行する場合のはく離点近傍の流れは、静止円柱の場合と大きくは変わらない。しかし、はく離点が下流に移行する場合には、静止円柱の場合とは異なり、表面せん断応力の消失点と円柱表面からの色素線のはく離点は一致しない。4.「出発円柱」のはく離点近傍の流れ(Re=10^310^4)の変化が、可視化実験により明らかにされた。Reが大きいほど、円柱表面のより近い位置にはく離渦(一次渦)が形成され、二次渦が形成されるまでの時間間隔は短かくなり、はく離点も上流に移行する。本実験よりさらにReが大きい場合には、一次渦と二次渦は同時に形成され、その発生時点は理論が示唆する境界層方程式の特異点の発生時点に一致する可能性がある。そして、この時点の境界層は、定常流の場合と異なり、下流の二次渦の形成によって上流の境界層が突変的に円柱表面から離脱すると考えられる。