hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生物学的環境修復技術の科学的基盤確立に関する研究

バイオレメディエーションの有効性、安全性を高めるためには、本技術が科学的知見の蓄積に基づいて実施されることが必要不可欠である。すなわち、本技術の科学的基盤確立が必須である。このため本研究では、分解に係わる微生物の全貌を明らかにするため、分解微生物ネットワークの構成微生物およびそれらの動的解明を行った。まず、テトラクロロエチレン(PCE)の直接的分解菌である異化的分解菌を特異的に検出するSIP-D(Stable Isotope Probing for Dissimilation)法の高度化を引き続き行い、標識炭素源の種類に関わらず常に検出される脱ハロゲン呼吸細菌が存在する一方、炭素源固有に検出される株も存在することが示され、有効なSIP-D法の実施には標識炭素源の混合物を用いることを提言した。次いで、分解微生物ネットワークを解明するため、前年度に引き続いてPCEの分解経路について検討し、当初想定していた分岐鎖的な分解経路の存在確立は極めて低く、PCE分解に係わる微生物ネットワークは比較的少数メンバーで構成され単純な相互間作用で成り立っているものと推定された。一方、油分解に係わる微生物ネットワークについてナフタレン分解を行い、SIP法、SIP-D改変法等を組み合わせた新規手法で解析した結果、直接的分解菌、間接的分解菌、非分解菌等で構成され、分解フェーズに伴って変動する微生物ネットワークを明らかにすることが出来た。さらに、他の環境汚染化合物(PAH)の分解に関しても、真菌と細菌の相互作用によって分解が促進されることも明らかとなり、以上の様に様々な微生物間で相互作用を持ちながら化合物分解が進行することは自然環境中では恐らく普遍的現象であり、今後はメタゲノミクスやメタボロミクス等の先端技術を駆使して環境微生物の生態解明がさらに進むことを展望した。異化的分解菌を特定的に検出するSIP-D(Stable Isotope Probing for Dissimilation)法の高度化には多少の検討余地が残されているものの技術的確立はほぼ終了した。また、分解微生物ネットワークの解明も石油分解、多環芳香族化合物に関しては順調に進行した。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初、揮発性有機塩素化合物の分解産物として予想されるハロ酢酸類、ハロアルコール類を化学分析手法で解析する事を計画したが、それらの分析技術が未完成であり、本研究に於いてもその開発を目指したが未だ困難である事に変わりはない。このため、当初計画を変更して解析に努めている。
農協経営の生産性変化に関する時系列分析

平成13年度(最終年度)に行った研究実績の概要は以下の通りである。1:課題本研究では北海道稲作地帯の農協を対象に農協の生産性変化を時系列的に計測し、さらに技術効率と技術変化を同時に分析することである。具体的な分析視点は以下の2点である。(1)農協の生産性はどのような水準で変化してきたか。(2)生産性の変化にはどのような要因が大きく影響しているか。2.分析方法と分析対象本研究では上記(1)を明らかにするためにMalmquist生産性指数を用いて農協の生産性変化を計測する.Malmquist生産性指数は距離関数を用いて考案されたもので生産性変化を技術効率変化と技術変化に分離できることから、(2)に関してはMalmquist生産性指数を技術効率変化指数と技術変化指数に分離し、どちらが生産性に大きく影響しているかを明らかにできる。分析期間は昭和57年度から平成3年度とする。データは当該年度の北海道『農業協同組合要覧』からピックアップした。3.分析結果分析から以下の点が明らかとなった。(1)生産性は年平均1.3%の上昇である。(2)技術効率変化は年平均1.0%の上昇で、技術変化は0.3%の上昇となり、相対的に技術進歩よりも技術効率の改善が生産性の向上に寄与している。以上の研究成果は2002年度日本農業経済学会大会(平成14年3月31日に茨城大学農学部で開催)において「農協経営における総要素生産性、技術効率および技術変化の同時分析-北海道稲作地帯における総合農協を事例として-」の題名で個別報告を行うことになっている。1.農協の生産性変化を分析するための理論と分析方法生産性の基本的な概念はFarrellの技術効率に基づくが、生産性変化の分析では複数年次のデータを計測するため、距離関数を用いてMalmquist生産性指数を作る。Malmquist生産性指数は技術効率の変化と技術変化の2つの要素から構成され、実際の分析では生産性変化を技術効率の変化と技術変化に分離することによって、これら2つの要素がそれぞれどの程度生産性の変化に影響を及ぼしたかを明らかにできる。2.農協の生産性に関する実態調査平成12年度は計量分析を行う前に実態面から農協の生産性がどのような要因によって影響を受けたかを把握する必要がある。そこで農協の生産性変化に関し、JA北海道中央会が分析した北海道内の生産性が高い農協を9件調査した。その結果、生産性に影響を及ぼす要因として職員の資質向上を挙げる農協がほとんどであった。コンピューターなど電算化に関しては、生産性の向上に十分貢献していないと考える農協が多いことが分かった。3.平成13年度における課題(1)北海道における稲作地帯の農協を対象に分析期間を10年間としMalmquist生産性指数を計測する。その際、生産性変化を技術効率の変化と技術変化に分離し、2つの要素がどの程度生産性の変化に影響を及ぼしたかを明らかにする。(2)さらに平成12年度の実態調査を踏まえ、農協の生産性変化と技術効率の変化、技術変化がそれぞれどのような要因に関連していたかを回帰分析または相関分析などによって明らかにする。
サイトケラチン8,19,20mRNAを用いた血中癌細胞の検出

癌が転移した場合あるいは転移がなくても被膜を越えたりリンパ管侵襲を認めた場合,血中を癌細胞が循環する事が予測される。サイトケラチンは上皮性細胞のマーカーであり血液細胞などの間葉系細胞にはほとんど発現しない。サイトケラチンには20個のアイソタイプがあり,ケラチン8,19,20は単クローン性抗体により上皮性細胞のみに発現されていることがわかっている。サイトケラチン19mRNAの発現をヒトの癌細胞株である前立腺癌LNCaP,DU145,PC-3,膀胱癌YST-1,KK47,腎細胞癌TOS-1,ACHN,R4,精巣腫瘍NEC8,NEC14で調べたところすべての癌細胞でサイトケラチン19mRNAが発現していたが発現の程度は様々であった。特にヒト腎細胞癌TOS-1で強く発現し,正常ヒト末梢血の単核球10^6個にTOS-1細胞を段階的に希釈する系列で検討した結果TOS-1細胞1個まで検出できることがわかった。臨床例での検討ではサイトケラチン19mRNAが尿路性器癌患者の血中に認められ、膀胱癌では10例中3例が陽性で,2例は転移有り1例は転移のない局所浸潤性癌であった。腎盂尿管癌では6例中1例が陽性で肝,骨,リンパ節転移を認めたが1コースの化学療法後血中サイトケラチンmRNAは検出できなくなった。前立腺癌では7例中3例が陽性でいずれも骨転移を認めた。腎癌,精巣腫瘍,陰茎癌ではそれぞれ6例中3例、8例中1例,2例中2例が陽性で、陰茎癌の1例が転移を認めない例であった。一方、健常人9人ではいずれも血中にサイトケラチン19mRNAは検出されなかった。血中サイトケラチン19mRNAの検出により微小転移など潜在的な進行癌の検出にも役立つ可能性がある。
ナノ空間インターフェイスのバイオデザイン

本研究は、抗体分子が細胞表層,タンパク質表面,有機分子表面,無機材料表面を分子認識の場とできる発見から、その機能抗体断片を構成要素として、ソフト界面(細胞表面)とハード界面(工学材料表面)の幅広い素材間をナノレベルで正確に接合・アセンブリ制御できるバイオインターフェイス分子の創出を行い、がん細胞とリンパ球を架橋し高い細胞傷害性をもつ多重多価抗体やプラズモニック膜や金ナノ多孔質膜をボトムアップに構築可能な架橋抗体の設計手法を構築した。本研究では、様々な分子構造を認識でき得るタンパク質の抗体分子に着目し、その機能抗体断片を構成要素として接合対象素材によらず素材間をナノレベルで正確に接合・アセンブリ制御できるバイオインターフェイス分子を創出するプラットフォーム技術を開発する。そのために、本年度は下記の研究を行った。(1)diabody型二重特異性抗体の構造解析diabody型二重特異性抗体の小角X線散乱を測定し、二重特性抗体のドメイン配向設計の違いが散乱パターンにも現れることが分かった。そこで、タンパク質モデリングソフトウェアを用いて抗体断片の既知な結晶構造からdiabody型二重特異性抗体の構造を予測し、予測構造から小角X線散乱パターンをシミュレートした。その結果、予測された構造で実測の小角X線散乱をある程度再現できることが分かった。また、昨年度作製したがん細胞とリンパ球を架橋するdiabody型二重特異性抗体の結晶の作製を試みたところ、微結晶レベルであるが結晶形成が観測された。(2)工学材料特異的抗体断片の構造解析昨年度に求めたNMR解析に必要な抗体濃度を用いて、酸化亜鉛表面に特性を有する抗体断片の炭素,窒素,水素の化学シフト値を帰属することに成功した。そして、亜鉛イオンに対する抗体の結合挙動をNMRで追跡する系を構築することができた。(3)二重特異性抗体の機能解析示差走査熱量測定によるタンパク質の構造安定性評価及び表面プラズモン共鳴と等温滴定カロリーメータを用いた標的分子への結合評価技術を用いて、diabody型二重特異性抗体の機能解析を行った。その結果、フォーマットの違いが蛋白質の構造安定性と標的分子結合特性に与えることが分かった。材料表面特異的抗体を用いた二重特異性抗体も作製し、粒子間の架橋速度を用いることによってその結合強度を評価できることも分かった。(1) diabody型二重特異性抗体の構造・機能解析1diabody型: 1種は微結晶レベルであるが結晶形成の再現性をとることに成功した。また、別の1種については、結晶構造解析が可能な大きさの結晶まで成長させることに成功した。2非diabody型:がん特異的ラクダ抗体ドメインを融合した抗リンパ球一本鎖Fvの二重特異性抗体について、小角X線散乱による配向構造解析を行った。その結果、scFvが会合し、新規な形態を持つ型の二重二価の構造を形成していることが分かった。3機能解析: diabody・非diabody型二重特異性抗体を用いてがん細胞傷害試験を行い、二重特異性抗体の架橋構造と傷害機能間の相関を取ったところ、従来の傷害性の10^4倍活性が強い抗体を取得することに成功し、高活性な抗体が持つ構造と傷害機能の相関があることが分かった。(2)工学材料特異的抗体断片の機能解析これまで取得した有機・無機材料に特異的なペプチド・抗体の平衡結合定数を算出した。その際に、溶液中のイオン強度を変化させて行ったところ、イオン強度の変化によって、結合力が変化することが分かった。(3)タンパク質フォーマットを利用した二重特異性抗体の設計抗体分子骨格を母体として高次多重特異性を持つ非diabody型抗体の設計を行った。がん特異的ラクダ抗体単ドメインを融合した抗リンパ球一本鎖Fvの二重特異性抗体を融合したところ、二重二価の二重多価抗体を作製することに成功し、細胞傷害性が従来の二重特異性抗体の10^4倍を示すことが分かった。(1)細胞表面に特異的な抗体断片の人工選択操作による取得へ向けた抗原調製:リンパ球の表面に存在する受容体の可溶性断片を大腸菌で発現させたところ、不溶性の凝集体として発現したが、巻き戻し操作によって目的活性を持つ可溶性断片を調製することに成功した。(2)ペプチド移植と分子進化成熟操作による材料高親和性抗体の作製:ペプチド移植と分子進化工学を組み合わせた抗体取得法を利用して、金属やセラミックスに結合する抗体断片の取得を行った。その結果、ペプチドの状態では数μM程度の平衡解離定数であったものを平衡解離定数が206 nMまで向上させることに成功した。また、酸化すずを対象として、特定結晶面に優位に結合するペプチドの取得にも成功した。(3)取得抗体断片の構造解析:抗EGFR抗体とEGFRの共結晶作製を行い、結晶化に必要な最適条件を検討したところ、標的分子であるEGFRの構造的均一性が結晶作成に重要であることがわかった。

また、酸化亜鉛結合性抗体をNMRで測定したところ、各原子の化学シフト値を帰属できる分解能を持つスペクトルを得られる見込みができた。(4)二重特異性抗体の機能解析:二重特異性分子のフォーマットの違いによる構造安定性を示差走査熱量測定にて評価したところ、構造安定性と機能安定性に有意義な相関は見られなかった。また、フォーマットにおける結合特性の変化についても表面プラズモン共鳴と等温滴定カロリーメータでも行ったが、二重特異性分子にしても各要素の抗原結合性は変化しないことが分かった。本研究では、様々な分子構造を認識でき得るタンパク質の抗体分子に着目し、その機能抗体断片を構成要素として接合対象素材によらず素材間をナノレベルで正確に接合・アセンブリ制御できるバイオインターフェイス分子を創出するプラットフォーム技術を開発する。そのために、本年度は下記の研究を行った。(1)二重特異性抗体を用いたがん細胞傷害試験1diabody型:これまで作製した104種のdiabody型二重特異性抗体についてがん細胞傷害試験を行い、抗体の物性と細胞傷害活性の相関ルールを抽出することに成功した。構成要素としては、リンパ球結合ドメイン要素としてはCD3に結合することが重要であり、がん細胞結合ドメイン要素としては、結合エピトープの箇所とそれに対する親和性の強度が重要であることが示された。2非diabody型:がん特異的ラクダ抗体ドメインを融合した抗リンパ球一本鎖Fvの二重特異性抗体のがん細胞傷害試験として、がん細胞を三次元的に凝集させた腫瘍モデルを作製し、傷害試験を行った。その結果、の二重特異性抗体は腫瘍モデルに対しても優位な傷害活性を示すことが分かった。さらに、in vivoでの傷害試験もおこなって、in vitroとの相関も得られた。(2)二重特異性抗体を用いたナノ粒子アセンブリこれまで取得した有機・無機材料に特異的なペプチド・抗体を用いて、金属とセラミックスの粒子間の接合とアセンブリを行った。金と酸化亜鉛のナノ粒子のヘテロアセンブリにおいては、粒子が凝集しても金粒子由来のプラズモン共鳴が失活しない薄膜を作製することに成功し、金粒子と酸化亜鉛粒子の比率を変えることによってプラズモン特性も変化させるプロセスを提案することができた。さらに、その薄膜から金の多孔質膜を作製する手法も開発し、その触媒機能が従来よりも向上していることも示された。当初の予定通り、これまで作製したがん治療用二重特異性抗体のがん細胞傷害試験を達成し、一部前倒しでそれからのルール抽出を達成することができている。in vivoでの活性評価においても、これまでよりも傷害性が向上した二重特異性抗体を取得することに成功しており計画通りの進捗と理解している。また。工学材料特異的抗体に関しては、昨年度の課題であった工学材料特異的抗体から作製する二重特異性抗体の調製量の向上についても解決することができ、金属とセラミックス粒子のアセンブリをや触媒機能をもつ多孔質膜の作製に成功しており、目標を達成していると考えている。
脳膿瘍分離レンサ球菌が産生する抗菌ペプチドの機能解析

小児脳膿瘍から分離されたStreptococcus intermedius TYG1620株の抗菌活性物質Lanthionine産生系(Interocin)を以下の方法にて生物学的および分子構造学的に解析した。抗菌活性を示す細菌種を薬剤耐性菌(MRSA等)を中心に株単位で詳細に検討し、ブドウ球菌属全般に抗菌活性を示したものの、至適な対象菌とは言い難い結果であった。そこで、鼻腔に常在するS. intermediusの本来の競合菌種を鼻腔常在菌に有ると仮定し、鼻腔常在菌を血液寒天培地で集団として培養し、その培養菌液とTYG1620を混合培養することで増殖阻害を示す対象菌種の特定をメタゲノム解析法にて実施した。LactobacillusおよびBifidobacterium属に増殖阻害の効果が見られた。さらに腸内細菌叢由来の菌種でも検討した結果、Lactococcus lactisに対し有意に増殖を抑える傾向が示唆された。上記の鼻咽頭および便由来由来の増殖阻害実験を総合して、病原細菌であるS. intermediusは常在菌と競合して有用な菌種との生存戦略で優位にたとうとしている可能性が示唆された。さらにS. intermedius TYG1620の培養上清の逆相HPLC低分子画分をHeLa培養細胞に添加すると特徴的な細胞死を見出し、低分子の病原性因子の存在も示唆された。今後、TYG1620が産生する抗菌活性および細胞毒性を両面から追跡し、周りの常在性細菌を排除しながら病原性を発揮するメカニズムに迫りたいと考えている。抗菌活性を示す対象菌種の特定に近づきつつ有るが、その特異性を精査するための抗菌ペプチド増産および精製法の準備に時間を要したが、HPLC等の精製機器類が整備され、抗菌活性・病原性を示す標品の精製準備がととのった。Interocin高純度品の精製法の最適化および抗菌活性の作用機序解析・平成30年度での精製手順の簡略・迅速化を目指し、限外濾過法や逆相クロマトグラフィー等の最適化を試みて、あらゆる精製法の組合せを検討する。MS/MSによる質量分析にて純度の確認とともに正確な分子量を特定する(受託解析)。抗菌活性を示す細菌種を対象に、MIC値の半分量(sub-MIC)を暴露させ、転写量の増減をRNA-seqにて判定し、阻害点と推測される代謝経路を特定する。(これまでの知見上、細胞壁もしくは膜構造の阻害が推測されている)Interocinの毒性評価・動物実験の前に各種培養細胞にて乳酸脱水素酵素(LDH)を指標にした毒性評価を行う。細胞毒性が低いことが示唆された場合には、次年度にてマウス動物実験にて毒性評価の追加解析を行う。LactobacillusおよびBifidobacterium属に増殖阻害の効果が見られ、病原細菌であるS. intermediusは常在菌として有用な上記菌種との生存戦略で優位にたとうとしている可能性が示唆された。実験対象は鼻腔常在菌のみであったが、LactobacillusおよびBifidobacterium属への抗菌活性が優位であれば、腸内細菌叢由来の菌種でも検討すべきであると示唆された。阻害効果を詳細に検討するため、高発現用恒常プロモーターの転写制御下にInterocinオペロン(10 kb)を組込み、大腸菌もしくはBrevibacillusの発現系にて組換え体の増産を試みたが、親株であるS. intermedius TYG1620を勝る抗菌活性は得られずヘテロ発現系の作成は失敗に終わった。TYG1620株もしくは近縁種における大量コピー数による増産を検討すべきだと思われる。抗菌活性を示す対象菌種の特定に近づきつつ有るが、その特異性を精査するための抗菌ペプチド増産および精製法の準備に時間を要した。特にHPLC等の精製機器類の整備が遅れてしまったことが原因である。次年度(H30)にて、抗菌活性のある標品を単離し、更なる追加解析を実施したい。

LactobacillusおよびBifidobacterium属に増殖阻害の効果が見られた。さらに腸内細菌叢由来の菌種でも検討した結果、Lactococcus lactisに対し有意に増殖を抑える傾向が示唆された。上記の鼻咽頭および便由来由来の増殖阻害実験を総合して、病原細菌であるS. intermediusは常在菌と競合して有用な菌種との生存戦略で優位にたとうとしている可能性が示唆された。さらにS. intermedius TYG1620の培養上清の逆相HPLC低分子画分をHeLa培養細胞に添加すると特徴的な細胞死を見出し、低分子の病原性因子の存在も示唆された。今後、TYG1620が産生する抗菌活性および細胞毒性を両面から追跡し、周りの常在性細菌を排除しながら病原性を発揮するメカニズムに迫りたいと考えている。抗菌活性を示す対象菌種の特定に近づきつつ有るが、その特異性を精査するための抗菌ペプチド増産および精製法の準備に時間を要したが、HPLC等の精製機器類が整備され、抗菌活性・病原性を示す標品の精製準備がととのった。Interocin高純度品の精製法の最適化および抗菌活性の作用機序解析・平成29年度での精製手順の簡略・迅速化を目指し、限外濾過法や逆相クロマトグラフィー等の最適化を試みて、あらゆる精製法の組合せを検討する。MS/MSによる質量分析にて純度の確認とともに正確な分子量を特定する(受託解析)。抗菌活性を示す細菌種を対象に、MIC値の半分量(sub-MIC)を暴露させ、転写量の増減をRNA-seqにて判定し、阻害点と推測される代謝経路を特定する。(これまでの知見上、細胞壁もしくは膜構造の阻害が推測されている)Interocinの毒性評価・動物実験の前に各種培養細胞にて乳酸脱水素酵素(LDH)を指標にした毒性評価を行う。細胞毒性が低いことが示唆された場合には、次年度にてマウス動物実験にて毒性評価の追加解析を行う。Interocin高純度品の精製法の最適化および抗菌活性の作用機序解析・平成30年度での精製手順の簡略・迅速化を目指し、限外濾過法や逆相クロマトグラフィー等の最適化を試みて、あらゆる精製法の組合せを検討する。(理由)年度末納品等にかかる支払いが平成30年4月1日以降となったため、当該支出分については次年度の実支出額に計上予定。平成29年度分についてはほぼ使用済みである。(使用計画)上記のとおり。(理由)年度末納品等にかかる支払いが平成31年4月1日以降となったため、当該支出分については次年度の実支出額に計上予定。平成30年度分についてはほぼ使用済みである。
核DNA量と増殖関連因子発現度からみた肺癌悪性度と化学療法有用性の検討

肺癌の生物学的悪性度を把握することは容易ではなく、TNM分類に基ずく病期分類では十分ではない。本研究では肺癌の浸潤・増殖能を直接反映しうる因子として、線維芽細胞増殖因子(Fivroblast Growth Factor,以下FGF)とそのレセプター(以下FGF-R)の肺癌における発現と、病理組織学的因子・DNAploidyならびに予後との関係を検討し、予後予測因子としての有用性を検討した。根治切除手術が行われ予後の判明している肺腺癌90例を対象とし、これらのパラフィン包埋切片を用い、免疫組織学的手法によってFGFとFGF-Rの発現を調べた。また、同じ組織のPropidium Iodine蛍光染色単離細胞試料を作成し、flowcytometryによって核DNA量を測定した。FGFおよびFGF-Rの発現ならびにDNAploidyと予後の関係、それぞれ因子の相関性を検討した。その結果、(1)FGFとFGF-Rはともに病期・リンパ節転移およびDNAploidyと有意に相関した。(2)FGFとFGF-Rの発現性は予後と相関した、(3)多変量解析では、FGFとFGF-Rの発現性は組織分化度・病期・DNAploidyとともに独立した予後因子であった。以上より、FGFとFGF-Rの発現性は肺癌予後予測因子として有用であるとの結論を得た。また、FGFおよびFGF-Rの転写・発現とDNA量の関係を明らかにすることは、肺癌の増殖調節機構の一端を解明し、より正確な悪性度の把握と有効な治療法の開発の一助となると期待できる。肺癌新鮮凍結標本を材料に、Nouthern blottingによってFGFおよびFGF-RのmRNAの発現増幅を確認したので、解析検討を加えてゆく予定である。
自然免疫におけるMHCクラスIb拘束性CD8T細胞の役割

抗原特異的エフェクターCD8T細胞誘導におけるインターロイキン(IL)-15の関与を明らかにするためIL-15トランスジェニック(Tg)マウスおよびIL-15ノックアウト(KO)マウスに卵白アルブミン産生Listeria monocytogenes(rLM-OVA)を感染させ抗原特異的CD8T細胞の動態を検討した。抗原特異的CD8T細胞は、MHCクラスIa拘束性CD8T細胞をOVA_<257-264>ペプチドK^b四量体、MHCクラスIb拘束性CD8T細胞をホルミル化ペプチドH2-M3四量体による染色で調べた。感染後の抗原特異的エフェクターCD8T細胞は、MHCクラスIbおよびMHCクラスIa拘束性CD8T細胞共に、いずれの時期においてもIL-15Tgマウスで増加しIL-15KOマウスで低下していた。しかし、OVA_<257-264>T細胞レセプターTgマウスのCD8T細胞(OT-I細胞)を移入し前駆細胞を同数にしてからrLM-OVAを感染させた場合、エフェクターOT-I細胞の絶対数はIL-15KOマウスおよびIL-15Tgマウスでコントロールマウスと顕著な差を認めなかった。このことから一次免疫応答でIL-15は抗原特異的エフェクターCD8T細胞の誘導には関与せず、むしろナイーブCD8T細胞の分化の段階でIL-15が関与している可能性が考えられた。今後更なる検討が必要である。次に、二次応答におけるエフェクターCD8T細胞誘導におけるIL-15の関与を明らかにするためOT-I細胞を正常マウスに移入後rLM-OVAを感染させメモリー細胞を作製し、その細胞をIL-15TgマウスまたはIL-15KOマウスに移入後再感染させそれぞれのマウスでの二次応答を検討した。二次感染後メモリーOT-1細胞の絶対数および細胞分裂の動態はIL-15TgマウスおよびIL-15KOマウスともにコントロールマウスと顕著な差を認めなかったが、二次感染早期から細胞傷害活性がIL-15Tgマウスで増加しIL-15KOマウスで低下していた。また、rLM-OVA免疫マウスに二次感染早期にリコンビナントIL-15を投与したところ非投与群と比べて著明な菌の排除を認めた。以上のことからIL-15はメモリー細胞の維持のみならず二次感染早期のメモリー細胞の細胞傷害活性の誘導に重要な役割を担っていることが明らかとなった。抗原特異的EffectoeCD8T細胞誘導におけるIL-15の関与を明らかにするためIL-15トランスジェニック(Tg)マウスおよびIL-15ノックアウト(KO)マウスに卵白アルブミン産生Listeria monocytogenes(rLM-OVA)を感染させ抗原特異的CD8T細胞の動態を検討した。また、抗原特異的CD8T細胞の細胞傷害活性を調べるためペプチドパルスした脾臓細胞を標的細胞とし感染マウスに移入しin vivo killer活性を調べた。感染後の抗原特異的Effector CD8T細胞は、MHCクラスIbおよびMHCクラスIa拘束性CD8T細胞共に、いずれの時期においてもIL-15Tgマウスで増加しIL-15KOマウスで低下していた。感染早期のin vivo killer活性もIL-15Tgマウスで増加しIL-15KOマウスで低下していた。しかし、OVA_<257-264>TCR TgマウスのCD8T細胞(OT-I細胞)を移入し前駆細胞を同数にしrLM-OVAを感染させた場合、移入したMHC class Ia拘束性CD8T細胞はIL-15KOマウスおよびIL-15Tgマウスでコントロールマウスと顕著な差を認めなかった。このことから一次感染におけるIL-15の関与についてはまだ結論が得られていない。次に、再感染におけるメモリー細胞の二次応答に対するIL-15の関与を明らかにするためOT-I細胞を正常マウスに移入後rLM-OVAを感染させメモリー細胞を作製し、その細胞をIL-15TgマウスまたはIL-15KOマウスに移入し再感染させそれぞれのマウスでの二次応答を検討した。二次感染後その絶対数はIL-15TgマウスおよびIL-15KOマウスともにコントロールマウスと顕著な差を認めなかったが、二次感染早期から細胞傷害活性がIL-15Tgマウスで増加しIL-15KOマウスで低下していた。以上のことからIL-15はメモリー細胞の維持のみならず二次感染の早期のメモリー細胞の細胞傷害活性の誘導に重要であることが明かとなった。

抗原特異的CD8T細胞は、MHCクラスIa拘束性CD8T細胞をOVA_<257-264>ペプチドK^b四量体、MHCクラスIb拘束性CD8T細胞をホルミル化ペプチドH2-M3四量体による染色で調べた。感染後の抗原特異的エフェクターCD8T細胞は、MHCクラスIbおよびMHCクラスIa拘束性CD8T細胞共に、いずれの時期においてもIL-15Tgマウスで増加しIL-15KOマウスで低下していた。しかし、OVA_<257-264>T細胞レセプターTgマウスのCD8T細胞(OT-I細胞)を移入し前駆細胞を同数にしてからrLM-OVAを感染させた場合、エフェクターOT-I細胞の絶対数はIL-15KOマウスおよびIL-15Tgマウスでコントロールマウスと顕著な差を認めなかった。このことから一次免疫応答でIL-15は抗原特異的エフェクターCD8T細胞の誘導には関与せず、むしろナイーブCD8T細胞の分化の段階でIL-15が関与している可能性が考えられた。今後更なる検討が必要である。次に、二次応答におけるエフェクターCD8T細胞誘導におけるIL-15の関与を明らかにするためOT-I細胞を正常マウスに移入後rLM-OVAを感染させメモリー細胞を作製し、その細胞をIL-15TgマウスまたはIL-15KOマウスに移入後再感染させそれぞれのマウスでの二次応答を検討した。二次感染後メモリーOT-1細胞の絶対数および細胞分裂の動態はIL-15TgマウスおよびIL-15KOマウスともにコントロールマウスと顕著な差を認めなかったが、二次感染早期から細胞傷害活性がIL-15Tgマウスで増加しIL-15KOマウスで低下していた。また、rLM-OVA免疫マウスに二次感染早期にリコンビナントIL-15を投与したところ非投与群と比べて著明な菌の排除を認めた。以上のことからIL-15はメモリー細胞の維持のみならず二次感染早期のメモリー細胞の細胞傷害活性の誘導に重要な役割を担っていることが明らかとなった。
アリールハイドロカーボン受容体と造血幹細胞のシグナルクロストークに関する研究

アリールハイドロカーボン受容体(AhR)は、19912年に、Burbachら、Hoffmanら、そしてEmaらによって、相次いでクローニングされた分子量約9万の生理的リガンドの不明な異物認識受容体タンパク質であり、basic helix-loop-helix(bHLH)構造を含む転写活性化機能をもっている。このものの認識配列Xenobiotic responsiveelement(XRE)はチオレドキシン(Trx)遺伝子の発現調節領域にみいだされるなど、生体内酸化とも関連することが、京大ウイルス研の増谷らによって示されている。当研究者らによって明らかになった点は、このAhR欠失(KO)マウスが、(1)AhRの欠失状態、即ち、細胞周期を抑制する何らかの生理的リガンドからのシグナルが欠失状態の時、幹細胞の内未熟な分画では、細胞周期亢進性に、より分化した前駆細胞系ではそのNegative feedbackの結果としての抑制性変化としてとらえられることを見いだした点、(2)酸化的ストレス機構をみるベンゼンを投与したAhR-KOマウスでは造血毒性が消去されることを見いだした点、(3)実際にベンゼン曝露したとき、p21の発現がwild typeマウスでは上がるのに対して、AhR-KOではこの発現上昇が観察されないことを見いだした点、(4)さらにこのようなAhRシグナルの関与下でのベンゼンの酸化的ストレスが、Trxの過剰発現系で、同じく、しかし別の機構をもって緩和されることを見いだした点などの諸点にわたっている。以上の要点は既に発表済みであり、それらの別刷りは冊子体に添付した。残された課題としては、このAhRシグナルを介したベンゼンに代表される造血抑制機構に関与する正確な責任代謝酵素系を明らかにし、同シグナルのネットワークに介在する分子種の物質的動態を裏付ける研究であるが、これについては、継続性して研究を進める中で、改めて研究費の申請なども進めてゆきたい。アリールハイドロカーボン受容体(AhR)を介するシグナルが、造血並びに造血前駆細胞に与える影響を当初の計画に沿って進めた。1)AhR遺伝子欠失マウスの交配・維持;AhR遺伝子欠失マウスをすすめた。樹立時129とC57BL/6のF1由来のものを、C57BL/6に戻し交配を開始し、5代に達した。一部は、次項2)の実験に利用を開始した。2)AhRを介するシグナルの造血幹細胞に与える影響に関する解析;C57BL/6マウスはダイオキシンによってRustarらの報告と一致して骨髄細胞並びに骨髄造血幹細胞の一過性の激減と、その後のovershoot、ならびに、回復過程を示した。回復過程におけるoscillationalな変化は放射線などでも観察されるものでダイオキシンでは新規の観察である。他方DBA/2マウスにおけるBenzene暴露の不応性に着目してAhRの野生型および欠失マウスにBenzeneの暴露を行った。その結果、ホモ欠失マウスでは見られない種々の血球の減少が、野生型で観察された。CFU-GMコロニー生成率についても同様であったので、これがAhRを介した細胞周期抑制作用であることが示唆された。こうした細胞周期抑制作用は、RbがAhRのプロモータ領域に結合域を持つことが分かっているので、これに関連した検索を進めることとした。3)造血細胞の増殖・分化系を用いた解析;本申請者らが開発したヒトIL-3受容体導入骨髄細胞由来前B

細胞系は造血の増殖分化制御系としてヒトIL-3における自己増殖、またIL-7による分化型増殖を示すので、これを用いてダイオキシンの影響を観察した。当該B細胞コロニー形成におけるダイオキシンの影響は、細胞分化の抑制に傾き、自己増殖性の未分化型コロニーの比率を増す方向で作用した。アリールハイドロカーボン受容体(AhR)を介するシグナルが、造血並びに造血前駆細胞に与える影響を当初の計画に沿って進めた。1)AhR遺伝子欠失マウスの交配・維持;AhR遺伝子欠失マウス(東北大学・藤井義明教授由来)のC57BL/6に戻し交配を進め、9代に達した。Gouzaresが作成したAhR欠失マウスでは、C57BLに戻し交配を進めると、ホモ欠失マウスの生産率が低下するとの情報を得たが、当所にて維持しているマウスにおいては、現在までのところ目立った比率の低下は観察していない。一部は、次項2)の実験に利用を開始した。2)AhRを介するシグナルの造血幹細胞に与える影響に関する解析;前年度までに、DBA/2マウスにおけるBenzene暴露の不応性に着目して,AhRの野生型および欠失マウスにBenzeneの暴露を行い、ホモ欠失マウスでは見られない種々の血球の減少を、野生型で観察した。培養性血液前駆細胞(CFU-GM)のコロニー生成率についても同様であった。本年度は、この背景として、(1)ベンゼン投与後AhRの蛋白レベルでのup-regulationを観察した。(2)ベンゼンの代謝産物による反応性を観察し、AhR欠失マウスでも野生型と同様、血球細胞やCFU-GMの減少を認めた。これらのことから、ベンゼンの代謝にあたってはCyp2E1が主であるとされるが、このCyp2E1の誘導にAhRが関与することを示唆する。3)造血細胞の増殖・分化系を用いた解析;本申請者らが開発したヒトIL-3受容体導入骨髄細胞由来前B細胞系を用いた反応系について、前年度までに得られたダイオキシンによる分化の抑制傾向の分子基盤を検討する目的で、当該コロニーの遺伝子発現を観察するべく、検体採取をおこなった。1)AhR遺伝子欠失マウスの交配・維持(児玉・平林):ここで用いるAhR遺伝子欠失マウス(AhR-KO)は、藤井義明東北大学教授らが新規に樹立したもの(129とC57BL/6のF1のホモ欠失兄妹交配)の供与を受け、当所にて骨髄移植実験のために遺伝的背景を均一にする目的でC57BL/6への戻し交配をしながらヘテロ欠失マウスとして維持している。造血幹細胞動態解析の結果、培養性前駆細胞については、単位時間あたりの細胞回転分画が大きいものの、むしろpopulation doubling timeは遅延し、逆に脾コロニーの大きさは大きいことから、より未分化な前駆細胞での細胞回転の促進と、恒常性維持によると想定される、分化型コロニーにおける細胞回転の抑制とがあるものと考えられる。
パスカルの『パンセ』断章「気晴らし」の草稿研究

『パンセ』断章「気晴し」に関する論文3点:1『パンセ』断章「気晴し」のタイトルについて(京都産業大学論集2014年)2断章「気晴し」の3つの稿(ブレーズ・パスカル国際研究所発行研究誌フランス語2015年)3断章「気晴らし」の成立過程ー最終段階(京都産業大学論集2016年)を発表した。また、リヨン、クレルモン・フェランで開催される国際研究集会に恒常的に参加し、3つの研究発表1断気晴しの5枚の紙について2『パンセ』断章164の成立過程について3目次の中の断章「気晴し」を行った。パスカル研究会、大阪大学文学部で3度の研究発表を行った。『パンセ』断章の「草稿」と2つの写本の研究に取り組んだ。基本文献のリストを作成、入手可能なものは購入した。当該研究はパスカルの『パンセ』草稿を2次元的にではなく、そこに時間軸を導入していわば3次元的にみるという研究代表者の独創的な『パンセ』草稿研究方法(Pluri-Lecture)によって成り立っている。当該研究が対象としている断章「気晴し」の草稿についての調査研究において、これまでの代表者の研究でこの草稿には3つの層が重層的に重なり合い、それぞれに初稿と加筆された稿が存在して、実は目的の異なった3つの文書が同居していることが明確にされているが、さらにいくつかの新しい新知見を得た。これについては、本科研費研究の成果として、「『パンセ』断章「気晴し」のタイトルについて」を京都産業大学論集に寄稿し、3月に発行された。ところで、独創的というのは、簡単に独善的、独断的、ひとりよがりに陥りやすいものである。応募の研究計画調書に書いた通り、「当該研究は、フランスのメナール教授、セリエ教授とのディスカッション、両教授からのコメント、レヴューを受けることによって、学問的水準、国際性を」保ち、『パンセ』草稿研究における第1線を引っ張ることを目指している。ただし90歳を超えたメナール教授には、なかなかお目にかかりにくい状況なので、セリエ教授に徹底的に批判をしていただくことにし、このレヴューをうけるため8月パリに赴いた。そこで最終チェックを頂いて、11月には本研究の目的の一つである国際ブレーズ・パスカル研究センターにおけるセミネールへの出席(リヨン第2大学)を果たし、そこにおいて、断章「気晴し」の研究発表をし、評価を受けた。その成果は本来なら、本年度内の印刷が望ましかったのであるが、学年度の数え方が、日本(3月まで)とフランス(9月まで)では違っているゆえ、3月までの発行はできなかったが、次号のCourrierに掲載が決まっている。・京都産業大学の4年生の演習で1年間にわたり断章「気晴らし」の草稿の成立過程について解説して、その意味と価値を考察した。・クレルモンフェラン(フランス)のブレーズ・パスカル大学に設置されている国際ブレーズ・パスカル研究センター(以下CIBP)が主催する国際研究集会に4度出席した。・リヨン第2大学(フランス)で4月4日にCIBP主催の『パンセ』の国際研究集会が開かれた。そこで、断章「気晴らし」の成立に深く関係することが分かってきた断章164(セリエ版)の成立過程について講演をするように招待され、「La genese du fragment 164 de Pensees de Pascal」と題して発表した。その結果は主催者であるパスカル研究者のドミニック・デコット、ロラン・ティルワン、アントニー・マッケンナ教授らに受け入れられ、さらにパリでジャン・メナール、フィリップ・セリエ教授らにも受け入れられた。これらの成果は5月24日のパスカル研究会において国内でも発表した。・ブレーズ・パスカル大学で2015年1月9日にCIBP主催の『パンセ』の国際研究集会が開かれた。そこで断章「気晴らし」について研究発表をするように招待され、「Le divertissement dans la table des liasses」と題して発表した。その結果はドミニック・デコット、ロラン・ティルワン教授らに、さらにパリでフィリップ・セリエ教授らにも受け入れられた。・CIBPの発行する研究誌に「多重複読法により断章「気晴らし」の草稿から導き出される3つの著作」と題する論文を寄稿した。これによって本研究の大きな部分をフランスに公開できた。パスカルの『パンセ』より、断章「気晴し」の草稿の成立過程を研究し、草稿上に重層的に存在するテクストの3つの層を見出し、それぞれの層には一つずつの文書が含まれていることを示し、また第1層には2つの稿、第3の層には3つのそれぞれ異なった目的の文書が存在することをパスカル研究史上初めて突き止めた。ところで、第3文書の初稿と第2稿は本断章の生成過程のみならず、パスカルが生前企画していた『キリスト教弁証論』のプランの進化に関する重要な情報をもたらしてくれるもので、この2つの稿についても、京都産業大学の論集にLa derniere etape dansl'histoire genetique du manuscrit du Divertissementとして公開した。この2つの論文の公開によって、断章「気晴し」の生成過程の全容をテクストとして初めて目にすることができるようになった。このことを本研究の最大の成果と考えている。しかし、それだけには止まらない。

ラフュマ以来の写本の目次に基づくパスカルの『キリスト教弁証論』の研究がそろそろ限界にきている現在、本研究はいわばあたらしい『パンセ』研究への扉を開いたと行ってよい。『パンセ』断章「気晴し」に関する論文3点:1『パンセ』断章「気晴し」のタイトルについて(京都産業大学論集2014年)2断章「気晴し」の3つの稿(ブレーズ・パスカル国際研究所発行研究誌フランス語2015年)3断章「気晴らし」の成立過程ー最終段階(京都産業大学論集2016年)を発表した。また、リヨン、クレルモン・フェランで開催される国際研究集会に恒常的に参加し、3つの研究発表1断気晴しの5枚の紙について2『パンセ』断章164の成立過程について3目次の中の断章「気晴し」を行った。パスカル研究会、大阪大学文学部で3度の研究発表を行った。『パンセ』断章の「草稿」と2つの写本の研究に取り組んだ。当該研究者の研究全体の構想は「パスカルの『パンセ』の生成過程をその第一資料から調査し直」し、「大きな断章を解読し、『パンセ』草稿の新しい価値を世界に示す」ことを目的とする。その中で当該研究は以下の2つのことを目的とする。(1)断章「気晴らし」の草稿の解析とそこから引き出せる成果を国際ブレーズ・パスカル研究センター(以下CIBP)において発表する(2)これまで探られたことのなかった『パンセ』草稿の新しい価値を世界に示す当該研究者は2013年11月CIBPが主催する国際研究集会に招待され、断章「気晴らし」の草稿研究について2時間にわたる講演をした。その当日の参加者であるドミニック・デコット、ロラン・ティルワン教授らのほか、その後ジャン・メナール、フィリップ・セリエ、ミシェル・ル・ゲルン教授らの賛同も得ることにより、この研究集会に常時招かれることになった。このことにより(1)の目的はほぼ達成することができた。(2)の目的は、CIBPの発行する研究誌に「多重複読法により断章「気晴らし」の草稿から導き出される3つの著作」と題する論文を寄稿する(2015年3月刊行)ことによりかなりの部分果たされたと言ってよい。この論文の刊行により、当該研究の成果の最良の部分を公開することができた。残るはこの草稿研究の成果から『パンセ』草稿の新しい価値を示すことが残されている。これは3年目の課題ということになろう。フランス文学現在までの達成度の項目でも述べたように、本研究の目的は順調に達成されており、残るは、これまでの実証的な研究成果の意味と価値を『パンセ』研究全体に位置付けることにより、新しい『パンセ』研究の方向性を打ち出すことにある。今年度の目標は実施計画であげたように4つある。(1)断章「気晴し」成立過程のアナログ的可視化」は完成し、断章「気晴し」の成立過程の私的・公的研究発表の際、内外のパスカル研究者に試作版を配布した。(2)「第1文書の初稿とこれに対する加筆訂正のデジタルデータ化」は完成し、国際パスカル研究センター(CIBP)での招待講演で配布した。(3)第1文書の初稿の校訂版の作成は若干遅れてはいるが、これは次年度には完成させる予定。(4)「CIBPのセミネールに参加して、断章「気晴し」の草稿が複雑な構造を持つことを世界のパスカル学者に発信する」という目的は、CIBPのセミネールに11月に招待され、2時間の講演と質疑応答を果たし、その後のセミネールには常時招待されることとなった。
マルチスケール/フラクタル励起乱流の構造解明とその革新的工学機器への応用

本研究では,風洞/水槽実験,および数値計算(直接数値計算(DNS)およびラージ・エディ・シミュレーション(LES))によりマルチスケール/フラクタル励起乱流の発展および減衰過程を詳細に調査した.また,工学機器への応用として燃焼器のバーナーを模擬した同軸噴流/旋回流共存乱流に関する実験装置を設計製作し,その流動特性を明らかにした.実験の結果,大スケール格子に小スケール格子を不均一に配置した場合に乱流の非平衡性領域が広がることが明らかになった.DNSでは単一格子により生成される乱流場に対して速度こう配テンソルの不変量や渦度の生成と散逸に関する詳細な解析を行い,格子乱流の発達の様子を明らかにした.当初の研究計画通り,平成25年度は以下の研究を行った.1水路を用いた“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の構造の実験的解明:時系列粒子画像流速計(TR-PIV)と平面誘起蛍光法(PLIF)を用いてフラクタル格子乱流場の速度場と濃度場の同時計測を行った.同時計測でなければ得られない瞬時速度と瞬時濃度の積の時間平均である乱流フラックス等を計測し,従来の正方格子乱流の場合と比較した.その結果,フラクタル格子乱流中ではスカラー混合が著しく促進されることが明らかとなった.2風洞を用いた“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の構造の実験的解明:フラクタル格子を形成する格段の格子の役割を明確にするため,風洞内に1段のみ,1段と2段のみのフラクタル格子構成要素を設置し,各種乱流統計量を評価した.結果を4段のフラクタル格子に対する結果と比較した.特に,非平衡乱流域における散逸定数とレイノルズ数の関係に及ぼす格子形状の影響について考察を行った.3三次元直接数値計算(DNS)による“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の構造の数値的解明:フラクタル格子を形成する最大の四角格子のみにより生成される乱流のDNSを行い,フラクタル格子乱流場との比較を行った.実験では評価が困難な統計量,例えば圧力を含む乱流統計量や速度こう配の第二および第三不変量の相関(QーRダイアグラム)を調べた.さらに,フラクタル格子乱流の基本的特徴が最大四角格子により生成される乱流で特徴づけられ,フラクタル格子を構成する第2段よりも小さな格子は格子近傍の運動量の効率的な拡散に寄与することを明らかにした.1水路を用いた“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の構造とスカラ輸送機構の実験的解明:三次元時系列粒子画像流速計(3D-TR-PIV)と平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)を用いて瞬時三成分速度変動と濃度変動の同時計測を行った.種々の格子形状(棒の幅や間隔等)を有する格子を用いて実験を行った.その結果,スカラー拡散(平均濃度の半値幅の広がり)は格子棒の幅でよくスケーリングされることが明らかとなった.2風洞を用いた“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の実験的解明:フラクタル格子と同様の遮蔽率や格子の太さを有する正方格子を用いて非平衡乱流に関する計測を行い,フラクタル格子乱流の場合と比較検討した.実験の結果,乱流エネルギの散逸定数が一定値をとらない非平衡領域に関して,格子の遮蔽率や太さ等を一致させたとしても,非平衡領域はフラクタル格子乱流の方が広いことが明らかとなった.3三次元直接数値計算(DNS)による“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の数値的解明:フラクタル格子,およびフラクタル格子の最大格子要素と同じ形状を有する四角格子のDNSを行い,それぞれの乱流特性を詳細に調べた.特に,実験では評価が困難な速度こう配テンソルの第二および第三不変量の相関(Q-Rダイアグラム)や速度変動と渦度変動の内積であるヘリシティを調べ,乱流構造の検討を行った.4“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の工学的応用に関する研究:微粉炭燃焼器のバーナに着目し,まず,噴流と旋回流の複合場を計算できる数値計算コードを開発した.テスト計算の結果,噴流と旋回流の複合場が再現されていることが確認された.また,同様の場に対応する実験装置を設計・製作し,基本的な流動場をPIVにより計測した.1水路を用いた“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の構造とスカラ輸送機構の実験的解明:水路の断面を拡大する装置改良を行うことで乱流スカラー混合現象に及ぼす側壁の影響を軽減させ,インペリアルカレッジの研究グループが数値計算結果から提案した“Space-Scale Unfolding (SSU) mechanism"の実験的検証を行った.その結果,SSUメカニズムは大小異なる太さの格子(棒)の空間的な配置とスカラー混合位置に依存して機構が異なることが明らかとなった.2風洞を用いた“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の実験的解明:大小異なる2つの格子幅を有する“マルチスケール格子"4種類を新たに設計・製作して実験を行った.その結果,大スケール格子に小スケールの格子を不均一に配置した場合にフラクタル格子乱流と類似した特性を有する乱流を生成することが明らかとなった.さらに,フラクタル格子に関して,段数が増えるほど乱流の非平衡性領域が拡大することが明らかとなった.3三次元直接数値計算(DNS)による“マルチスケール/フラクタル励起

乱流"の数値的解明:フラクタル格子を構成する要素の一つである単一四角格子乱流場に対する直接数値計算を実行し,非平衡性が現れる格子近傍での乱流構造の解明を行った.ヘリシティに着目して解析を行った結果,この領域では二次元のシート状構造から3次元構造に遷移することが明らかになった.さらに,エンストロフィまたは散逸率が高い場所においては,速度ベクトルと渦度ベクトルが沿うように現れることが明らかになった.4“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の工学的応用に関する研究:前年度と同様,微粉炭燃焼器のバーナに着目し,噴流と旋回流の複合場を計算した.特に,乱流/非乱流界面特性の調査と固有値解析を行った.また,同様の場に対応するPIV計測を行い,モード解析を行った.以上を鑑み,研究は当初の計画通りに順調に進展していると判断される.1水路を用いた“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の構造とスカラ輸送機構の実験的解明:異なるスケールの乱れによるスカラ拡散現象を明らかにするため,異なる格子幅,格子間隔の格子を持いてスカラ(蛍光染料)の拡散実験を行った.流速場の計測には粒子画像流速計(PIV)を,濃度計測には平面レーザ誘起蛍光(PLIF)法をそれぞれ用い,二成分瞬間速度と瞬間濃度の同時計測を行った.その結果,格子幅が大きくなるほど流れの乱れが大きくなり,それによってスカラ輸送が促進されることが明らかとなった.2風洞を用いた“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の実験的解明:マルチスケールでのエネルギーインプットが乱流の発達に及ぼす影響を調査するため,2つの格子間隔を有する格子乱流と通常の単一格子間隔を有する格子乱流の発達を風洞実験により調べた.計測には熱線流速計を用いた.その結果,小さいスケールでのエネルギーインプットは大スケールの渦生成を抑制し,乱流の非平衡性を弱くする働きがあることが明らかになった.一方,フラクタル格子では大スケールの渦生成が強く,下流まで乱流の非平衡性が維持されることが明らかとなった.3三次元直接数値計算(DNS)による“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の実験的解明:通常の格子乱流と“マルチスケール/フラクタル励起乱流"の関連性を調査するため,通常の格子乱流場に対するDNSを実行した.特に,散逸定数の発達に着目した.その結果,通常の格子乱流でも,初期の減衰域では散逸定数が下流方向に増加する,所謂非平衡領域の存在が確認された.DNSによって格子乱流の非平衡領域が確認されたのはこれが初めてである.本研究では,風洞/水槽実験,および数値計算(直接数値計算(DNS)およびラージ・エディ・シミュレーション(LES))によりマルチスケール/フラクタル励起乱流の発展および減衰過程を詳細に調査した.また,工学機器への応用として燃焼器のバーナーを模擬した同軸噴流/旋回流共存乱流に関する実験装置を設計製作し,その流動特性を明らかにした.実験の結果,大スケール格子に小スケール格子を不均一に配置した場合に乱流の非平衡性領域が広がることが明らかになった.DNSでは単一格子により生成される乱流場に対して速度こう配テンソルの不変量や渦度の生成と散逸に関する詳細な解析を行い,格子乱流の発達の様子を明らかにした.以上を鑑み,研究は当初の計画通りに順調に進展していると判断される.次年度は以下の研究を行う.