hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
園芸活動を媒介とした介入が,高齢者と介護者双方の健康行動とQOLに与える影響

認知症の診断を受けていない施設高齢者40名を研究対象者として選出し、園芸法介入を行う実験群と、園芸療法介入を行わない対照群の2群を設置した。実験群16名は8人ずつの2グループに分けて、それぞれ週に1回の園芸療法を実施した。評価項目は、精神機能評価として、PGC、GDS、STAIなど、認知機能評価は、HDS-R、MMSE、FABなどを用いた。3ヶ月間の園芸療法介入後、特性不安においては、対照群が有意な悪化を示したのに対し、実験群では、有意に改善した。QOLについては、対照群は有意な変化が見られなかったが、実験群で有意にQOLの向上が認められ、その後も維持された。うつに関して、対照群では、悪化の傾向が見られたのに対し、実験群で有意にうつの改善が認められ、介入終了1ヶ月後も維持された。認知機能に関しては、実験群で有意な改善が見られ、施設高齢者の精神機能、認知機能に与える園芸療法の効果が示された。次いで園芸療法を学ぶ学生24名を対象として、高齢者に対し、マンツーマンで園芸療法の介護を実施させた。介護者である学生の変化を測る評価項目として、SL法を用いた高齢者イメージ調査、WEOQOL26、自尊感情、自己効力感などを用いた。園芸療法を行った結果、高齢者イメージが、否定的イメージから肯定的イメージへ変化した。また、園芸療法後にWHOQOL26の得点が有意に上昇し、QOLが高まったことが明らかとなった。以上から、園芸療法が施設高齢者にとって、精神機能、認知機能などに肯定的効果があることが立証された。さらに、高齢者を介護する学生も、園芸療法を通して、高齢者イメージを肯定的に変化させ、QOLが向上した。以上から、園芸療法は、高齢者および介護者双方の健康行動とQOLに影響をもたらすことが明らかとなった。詳細は報告書としてまとめた。高齢者人口が増す中で、園芸療法(Horticultural Therapy :以下HT)が高齢者の健康状態を改善するための1つの介入方法として注目されている。我々が行っているHTがもたらす、高齢対象者と介護者双方への健康行動とQOLの効果について検討した。高齢対象者は、養護老人ホーム入所者で、研究目的の説明を受け、HTの対象者となることに同意した男性3名、女性5名、72歳89歳(平均年齢79±5歳)であった。介護者は、短期大学園芸緑地科の学生で、HTの実習を受講している14名であった。その内訳は、男性9名、女性5名であった。選出した高齢対象者8名を4人ずつ2グループに分けてHTを実施し、介護者は2名一組で一人の高齢対象者の援助を行った。回数と期間は計12回、3ヶ月間とした。評価手段は、PGCモラールスケールなど4つの既存の評価スケールを使用した。3ヶ月間におけるHT介入の結果、高齢対象者のQOL効果に関しては、開始時と終了時評価の変化において、HT介入後にPGCで得点が有意に上昇し、GDSでは有意に減少した。このことからHTが高齢者のQOLやうつという精神面への改善をもたらしたことが明らかとなった。介護者のQOL効果に関しては、援助活動後にWHO QOL26の得点に有意な差が見られ、QOL向上に効果をもたらすことがわかった。これは、援助活動の関わりを通して、高齢対象者の変化を目の当たりにしたことが、価値観に影響を与えたものと思われる。次年度は、高齢者、介護者双方の健康行動とQOLについて事例数を増やすとともに、変化の要因について検討したい。
結節性硬化症の分子病態の解明と新たな病態モデルの作成

結節性硬化症におけるp40の役割や、p40とhamartin, tuberinの分子間相互作用を調べる為に、HeLa細胞の抽出物をtuberin, hamartin、p40に対する抗体で免疫沈降した物各々に対して、tuberin, hamartin, p40に対する抗体を用いてウェスタンブロテイングを施行し、各蛋白の相互関係を解析した。その結果,hamartinとp40が共沈しており、hamartinとp40が結合している可能性が示唆された。さらに、p40のSiRNAを作製し、p40の遺伝子をノックダウンし、tuberin, hamartinの変化を調べた。その結果、p40をノックダウンすることにより、tuberinが増加する事がわかった。一方結節性硬化症由来培養細胞にp40を強発現させると、正常細胞に比して、著明なアポトーシスの増加が起こる事も確認した。従ってp40の結節性硬化症における作用機序として次の様な仮説モデルを考えた。p40はhamartinと結合しているが、hamartinとp40の結合が減ると、遊離のp40はアポトーシスを誘導し、細胞死を引き起こす。一方、p40との結合が減って増加した遊離のhamartinはtuberinと結合し、tuberinとhamartinの複合体が増加して、Rhebの活性を抑制する。従ってhamartinが少ない結節性硬化症の細胞では、p40を強発現させると、遊離のp40が著明に増加し、アポトーシスの増加が引き起こされる。アポトーシスに陥った細胞は細胞死を引き起こす為、結果的にp40が少ない細胞のみが生き残ってくると考えられた。結節性硬化症においてp40が特異的にアポトーシスの著明な増加を引き起こすのであれば、今後p40を結節性硬化症の腫瘍細胞に導入する事によって腫瘍にアポトーシスを引き起こし、腫瘍の縮小治療に利用できる可能性も示唆された。結節性硬化症の原因遺伝子の同定に伴って、本症の病態解明は飛躍的に進んだ。しかしながら、hamartinやtuberinの異常のみでは説明し得ない病態も残されており、hamartin, tuberin以外で、本症病態に関与するタンパク質の存在が示唆されている。一方、結節性硬化症患者由来細胞においてはタンパクp40の発現が特異的に低下しており、しかもこのp40の発現の低下はTSC1遺伝子(hamartin),TSC2遺伝子(tuberin)の異常の有無にかかわらないことが確認できた。従って、p40がtuberinやhamartinと同様に本症の病態において、なんらかの役割を担っている可能性が示唆された。しかしながら、p40とtuberinやhamartinとの相互関係はよくわかっていない。そこで、これらp40とhamartin tuberinの分子間相互作用を調べるために、T7-p40を安定に発現するステーブルトランスフォーマントをtuberin, hamartinに対する抗体で免疫沈降し、T7,p40に対する抗体を用いてウェスタンブロッティングを施行した。逆に、抗T7抗体で免疫沈降を施行した後、抗tuberin、抗hamartin抗体でウェスタンブロッティングを施行し、各蛋白の相互関係を解析した。その結果、Tuberin, hamartinとp40が共沈しており、tuberin, hamartinそれぞれとp40が結合している可能性が示唆された。

同様の結果は、エピトープタグをつけたtuberin, hamartin、すなわち、HA-hamartin, FLAG-tuberinの発現ベクターをLipofectamin2000を用いて、T7-p40を安定に発現するHela細胞に遺伝子導入し、HA、FLAG, p40に対する抗体を用いて免疫沈降を行い、免疫沈降物を各々HA, FLAG, tuberin, hamartin、p40に対する抗体を用いてウェスタンブロッティングを施行することによっても確認できた。結節性硬化症におけるp40の役割や、p40とhamartin, tuberinの分子間相互作用を調べる為に、HeLa細胞の抽出物をtuberin, hamartin、p40に対する抗体で免疫沈降した物各々に対して、tuberin, hamartin, p40に対する抗体を用いてウェスタンブロテイングを施行し、各蛋白の相互関係を解析した。その結果,hamartinとp40が共沈しており、hamartinとp40が結合している可能性が示唆された。さらに、p40のSiRNAを作製し、p40の遺伝子をノックダウンし、tuberin, hamartinの変化を調べた。その結果、p40をノックダウンすることにより、tuberinが増加する事がわかった。一方結節性硬化症由来培養細胞にp40を強発現させると、正常細胞に比して、著明なアポトーシスの増加が起こる事も確認した。従ってp40の結節性硬化症における作用機序として次の様な仮説モデルを考えた。P40はhamartinと結合しているが、hamartinとp40の結合が減ると、遊離のp40はアポトーシスを誘導し、細胞死を引き起こす。一方、p40との結合が減って増加した遊離のhaniartinはtuberinと結合し、tuberinとhamartinの複合体が増加して、Rhebの活性を抑制する。従ってhamartinが少ない結節性硬化症の細胞では、p40を強発現させると、遊離のp40が著明に増加し、アポトーシスの増加が引き起こされる。アポトーシスに陥った細胞は細胞死を引き起こす為、結果的にp40が少ない細胞のみが生き残ってくると考えられた。結節性硬化症においてp40が特異的にアポトーシスの著明な増加を引き起こすのであれば、今後p40を結節性硬化症の腫瘍細胞に導入する事によって腫瘍にアポトーシスを引き起こし、腫瘍の縮小治療に利用できる可能性も示唆された。
PLN/SERCA2aレギュラトームによる心収縮調節機構の解明

平成26年度も平成25年度に引き継ぎ、1SERCA2a/PLN複合体を制御する因子群の大量発現系の構築と、2PLNとSLNの単体の発現系の構築、に取り組んだ。1に関してはS100A1、calreticulin、HAX1、HRCの4分子を最初のターゲットとし、平成25年度に大腸菌での発現系の構築を試みたが、S100A1以外の分子での構築は不可能であった。そこで、平成26年度はSf9/バキュロウィルス発現系での発現を試みたところ、calreticulin、HRCの発現に成功した。そこで、前述のS100A1、calreticulinとHRCのタグによる精製を試みた。その結果、どれも純度90%程度で精製することに成功した。だが、SERCA2a/PLN複合体との再構成実験や制御因子群単体の結晶化には更なる精製が必要である。そこでイオン交換カラムでの2段階目の精製を試みた。その結果、95%以上の純度でそれぞれの蛋白を精製することに成功した。今後2のSERCA2a/PLN複合体との再構成に成功したならば、活性測定等の実験を行う予定である。また、制御因子単体での結晶化にも取り組むと共に、複合体での結晶化も目指す。HAX1については引き続き発現系の構築に取り組んでいるが、スモールスケールでの発現には成功した。今後、大量発現へスケールアップすると共に、精製系の構築を行う予定である。2に関しては、アデノウィルス/哺乳類培養細胞発現系により、PLNの野生型を含めて3種類のPLNとSLNの発現・精製系の構築を試み、これに成功した。現在、精製SERCA2aを混ぜ合わせ、脂質2重膜への再構成を試みている最中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、1SERCA2a/PLN複合体を制御する因子群の大量発現系の構築と、2PLNとSLNの単体の発現系の構築、に取り組んだ。1に関してはS100A1、Calreticulin、HAX1、HRCの4分子を最初のターゲットとし、まずは大腸菌での発現系の構築を試みた。その結果、S100A1では可溶性画分で十分量の蛋白を得ることに成功した。今後精製を行い、諸実験を行う予定である。一方、他分子に関しては殆ど発現を認められないか、発現しても不溶性画分として確認されるのみであった。そこで、Sf9/バキュロウィルス発現系での発現を試みた。その結果、calreticulinに関しては十分量の発現を得ることに成功した。その他の分子に関しても、発現条件の検討を行っている最中である。研究開始当初では、SERCA2aとPLNの2種の変異アデノウィルスを用い、共発現を行なうことでSERCA2a/PLN複合体を得る予定であった。だが、実際に共発現後に精製を行なったところ、SERCA2aとPLNの解離が起こり、複合体として精製標品を得ることができなかった。これは、精製の際に高濃度のカルシウムイオンを用いたためであると考えられたため、2のPLN単体の発現・精製を行い、再構成によりSERCA2aとの複合体を形成させる必要が生じた。そこで、アデノウィルス/哺乳類培養細胞発現系により、PLNの野生型を含めて3種類のPLNとSLNの発現系の構築を試み、これに成功した。当初の計画は概ね達成できている。

SERCA2a/PLN複合体を制御する因子群の大量発現については、目標分子の50%の発現にめどがたっており、精製系の構築により提案した諸実験を行なうことが可能になると思われる。SERCA2a/PLN複合体の精製に関しては、当初はSERCA2aとPLNの2種類の変異アデノウィルスによる共発現後、精製を行う予定であった。だが、高濃度のカルシウムイオン存在下での精製のため、複合体としての精製が困難であることが判明したことは想定外であった。だが、この問題も、PLNやSLNを単独で発現・精製する系を構築したことにより解決できたと考えている。大腸菌での発現系構築に成功したS100A1、Sf9/バキュロウィルス発現系での発現系の構築に成功したcalreticulinの精製系の構築に取り組む。精製系の構築に成功したならば、提案している諸実験に取り組む。まだ発現系の構築に成功していないHAX1とHRCについては、その発現系の構築に引き続き取り組む。発現系の構築に成功したならば、提案の諸実験に取り組む。アデノウィルス/哺乳類培養細胞系による大量発現に成功したPLNとSLNについて、これらの精製系の構築に取り組む。精製系の構築に成功したならば、SERCA2aとの複合体形成実験に取り組む予定である。
要介護高齢者のディコンディショニング予防に対する補綴装置の意義

本年度は、昨年度の研究を発展させ、嚥下口腔期および咽頭期の統合的機能評価システムの確立を目指した。健常有歯顎者5名に対し、舌骨上筋群筋電図、口蓋に対する舌圧測定、嚥下ビデオ内視鏡を同時測定し、口腔期の舌機能と咽頭期嚥下が一連の嚥下運動の中でどのような関連を有しているかを検討した。舌骨上筋群の筋活動開始が早期に生じ、ついで口蓋前方から後方へ向かって舌接触が開始した。食塊の口蓋弓通過とホワイトアウトは、後方部の舌接触開始や最大舌圧発現近辺で観察され、舌接触終了後に喉頭蓋の安静位復位が観察された。ホワイトアウトの持続時間や食塊流入のタイミングなどが食塊量による影響を受けていたが、これらはある一定の時系列上の関係を有することが明らかになった。以上より、これまで困難であった嚥下口腔期と咽頭期の機能を統合的に評価することが可能になったと考えられた。これらのシステムを用いて、口腔および咽頭の統合的機能と補綴装置との関連を明らかにするために、健常有歯顎者5名に口蓋を被覆する実験用義歯を装着し、実験用義歯装着後の嚥下機能の経時的変化を検討した。その結果、実験用義歯装着によって嚥下所要時間は一時的に延長するが、口蓋の被覆への順化が生じるにつれ、その影響は経時的に軽減し、7日後程度で消失することが明らかになった。また、口蓋の被覆は、随意運動が生じる嚥下口腔期と考えられる口蓋前方部における舌接触開始から口蓋後方部における最大舌圧発現までの時間に、影響を大きく与える一方、嚥下咽頭期には、口蓋の被覆に対する順化による有意な影響は認められなかった。これらの傾向は、液体、ゼリー、ペーストなど食品性状が変化しても一定であり、7日後程度で口蓋の被覆による影響は軽減された。以上より、補綴装置による口蓋の被覆は、一時的に嚥下機能に影響を与えるが、経時的にその影響は軽減されることが明らかになった。本年度は、嚥下口腔期における口唇・舌・口蓋・咽頭の統合的機能評価システムの確立を目指し、舌と口蓋による食塊形成能・食塊輸送能・食塊認知能の評価に関する実験を行った。被験者は、健常有歯顎者6名とした。舌圧測定用実験用口蓋床を製作し、舌骨上筋群の表面筋電図と同期させ、嚥下時の舌機能を検討した。また、嚥下時の口腔感覚に関する主観的評価をVisual Analog Scaleによって行わせ、舌機能との相関関係を検討した。被験食品には、性状の異なる6種類の食品(水、ヨーグルト、かぼちゃペースト、3種の硬さに調整したゼラチン緑茶ゼリー)を用いた。舌圧測定部位は、口蓋の前方部、前側方部、後側方部、後方部の4ヶ所とした。舌接触は、前方または前側方部から開始し、持続時間は、食塊の咽頭通過時にのみ接触する後方部において、他の部位より有意に短かった。また、最大舌圧は後方部において高くなり、舌圧積分値は前方部で大きくなる傾向が観察された。前方部、前側方部、後側方部の舌接触持続時間は、水や1.2%ゼラチン緑茶ゼリー嚥下時において、かぼちゃペーストや2.0%ゼラチン緑茶ゼリー嚥下時より、有意に短かったが、後方部の舌接触時間には食品による変化はみられなかった。また、嚥下の容易さに関するVAS値と、口蓋前方部、前側方部、後側方部における舌圧積分値との間に強い相関関係(r=-0.818)がみられた。以上より、嚥下時の舌と口蓋による食塊形成能・食塊輸送能の中心となる口蓋への舌接触は、部位によって異なり、食品性状による影響を受けていることが明らかになった。また、口蓋前方部や側方部に対する舌接触は、嚥下時の食塊輸送における支点の役割を果たしており、嚥下時の口腔感覚のうち嚥下の容易さに関しては、口蓋前方部や側方部に対する舌の仕事量によって影響を受けている可能性が示唆された。

これらのシステムを用いて、口腔および咽頭の統合的機能と補綴装置との関連を明らかにするために、健常有歯顎者5名に口蓋を被覆する実験用義歯を装着し、実験用義歯装着後の嚥下機能の経時的変化を検討した。その結果、実験用義歯装着によって嚥下所要時間は一時的に延長するが、口蓋の被覆への順化が生じるにつれ、その影響は経時的に軽減し、7日後程度で消失することが明らかになった。また、口蓋の被覆は、随意運動が生じる嚥下口腔期と考えられる口蓋前方部における舌接触開始から口蓋後方部における最大舌圧発現までの時間に、影響を大きく与える一方、嚥下咽頭期には、口蓋の被覆に対する順化による有意な影響は認められなかった。これらの傾向は、液体、ゼリー、ペーストなど食品性状が変化しても一定であり、7日後程度で口蓋の被覆による影響は軽減された。以上より、補綴装置による口蓋の被覆は、一時的に嚥下機能に影響を与えるが、経時的にその影響は軽減されることが明らかになった。
fMRIとトラクトグラフィーを用いた脳卒中後の大脳運動ネットワーク再構築の研究

脳卒中後の運動機能回復の機序を解明するために、fMRIと拡散テンソル・トラクトグラフィーによる錐体路の描出の同時計測を行った。脳卒中後の脳機能の再構築は動的であり、片麻痺の回復は運動ネットワークの損傷の程度に応じて、可逆性障害からの回復と、ネットワークの代償、動員、再構築を駆使して最良の運動機能の回復を得るための機構が存在する。この変化は脳卒中発症後の1、2か月以内に見られ、機能回復の臨界期の存在を示唆する。脳卒中後の運動機能の回復は大脳の運動ネットワークの機能代償や再構築、あるいは、学習による新しい神経ネットワークの形成(可塑性)によってもたらされると考えられている。このような脳卒中後の脳に起こる生理学的、解剖学的な動的変化を計測し画像化する方法としてfunctional MRI(fMRI)が有用である。また、MRIの拡散テンソル・トラクトグラフィー(DTT)により、運動ネットワークの主たる構成員である錐体路(皮質脊髄路)を描出することができる。われわれは、脳卒中後の運動機能回復の機序を解明するために、この過程をfMRIとDTTの同時計測を行って追跡するために本研究を計画した。本年度に得られた結果より、片麻痺の回復と大脳皮質運動ネットワークの再構築の関係を次のようなスキームで考えている。(1)錐体路損傷が軽度な場合には、本来の運動ネットワークである対側一次感覚運動野、補足運動野、同側小脳の機能障害が回復することにより片麻痺が回復する。(2)錐体路損傷が中等度で、本来の運動ネットワークが十分に回復できない場合には、関連する運動領域である同側一次運動野、運動前野、補足運動野や一次感覚運動野の周辺領域などの機能が動員され代償することにより運動機能が回復する。(3)錐体路損傷が高度の場合には、関連運動領域を可能な限り動員し、運動ネットワークを再構築することにより運動機能を回復させる。これらの運動機能の再構築には、非交叉性錐体路の代償、近隣関連領域の動員、新しい神経回路の獲得(学習)などによる神経系の可塑性を誘導していると考えられる。今後、さらにこの作業仮説を検定するため、来年度以降、症例数を増やしてさらに検討するつもりである。脳卒中後の運動機能(片麻痺)の回復は、大脳の運動ネットワークの機能代償や再構築、学習による新しい神経ネットワークの形成(可塑性)によってもたらされると考えられている。このような脳卒中後の脳に起こる生理学的、解剖学的な動的変化を計測、画像化し、脳卒中後の運動機能回復の機序を解明するために、われわれは、functional MRI (fMRI)と、MRIの拡散テンソル・トラクトグラフィー(DTT)による錐体路(皮質脊髄路)の描出の同時計測を行ない追跡した。片麻痺の回復と大脳皮質運動ネットワークの再構築には次のような関連性があると考えられる。1,錐体路損傷が軽度な場合には、本来の運動ネットワークである対側一次感覚運動野、補足運動野、同側小脳の機能障害が回復することにより片麻痺が回復する。2,錐体路損傷が中等度で、本来の運動ネットワークが完全に回復できない場合には、関連する運動領域である同側一次運動野、運動前野、補足運動野や一次感覚運動野の周辺領域などの機能が、一時的または長期間、動員され代償することにより運動機能が回復する。3,錐体路損傷が高度の場合には、本来の運動ネットワークは使用できないので、関連運動領域を可能な限り動員し、運動ネットワークを長期的に再構築することにより(不完全ながらも)運動機能を回復させる。さらに来年度は、症例数を増やして詳細に検討、考察する予定である。脳卒中後の患者が麻痺手を運動する際に活動する脳の領域は、正常人が手を運動する時に活動する脳領域と大きく異なる。最も重要な運動経路である一次運動野あるいは錐体路の機能が障害されると、それを補うために、神経連絡を持った両側の運動ネットワークが代償的に動員されて、広範に活動するのが観察される。脳卒中後に見られる運動ネットワークの活動の変化には、(1)対側運動野の機能の回復、(2)対側運動野の活動領域の拡大、(3)同側運動野の活性化、(4)二次運動野の活動の拡大、などがある。

脳卒中後の脳機能の再構築は動的な変化であり、片麻痺の回復は、既存の運動ネットワークの損傷の程度に応じて、可逆性障害からの回復に加えて、大脳運動ネットワークの代償、動員、さらに、その再構築を駆使して最良の運動機能の回復を得るために可塑性を引き出す機構が存在すると考えられる。このような脳活動の変化は、脳卒中発症後の1ないし2か月以内に最も強く認められ、脳卒中後の機能回復の臨界期が存在することを示唆している。運動ネットワークの再構築と運動機能の回復の関連についての研究は、脳卒中リハビリテーションの科学的基盤を提供する重要な研究課題であると考えられる。
核タンパク質TDP-43が細胞質に凝集体を形成する機序

リン酸化TDP-43の細胞質における凝集体形成は、孤発性および家族性ALSで広くみられる病変であることから、ALSでみられる神経変性の原因である可能性が高いと考えられる。しかし、核に局在するタンパク質であるTDP-43がどのようなきっかけで細胞質へと移行するか?細胞質でどのようにして凝集体を形成するか?凝集体の除去は行われているのか?など多くの疑問点が残されている。そこで、TDP-43の細胞内挙動を詳細に解析し、これらの疑問点を明らかにすることを本研究の目的とした。ヒト神経線維芽細胞SH-SY5Y細胞株においてN末端側にGFPを融合したTDP-43タンパク質を発現するノックイン細胞株をゲノム編集技術を利用して作製した。また、N末端側にGFPを融合したTDP-43タンパク質を安定的に高発現するSH-SY5Y細胞株を作製した。大腸菌を利用して全長のTDP-43タンパク質を非変性条件で発現・精製し、さまざまな条件下で凝集体の形成を促進させることによって、様々な構造をもったTDP-43タンパク質凝集体を形成することに成功した。形成したTDP-43タンパク質凝集体を蛍光色素によって標識し、TDP-43ノックイン細胞株などに導入し、導入した細胞内のTDP-43の挙動とゲノムから発現しているGFP-TDP-43の挙動をタイムラプス顕微鏡を利用して継時的に解析した結果、導入したTDP-43凝集体がシードとなり細胞で発現しているTDP-43タンパク質の凝集体を形成する過程を経時的に観察した。また、初代培養神経細胞に形成したTDP-43タンパク質凝集体を導入することによりTDP-43タンパク質の凝集体の形成と異常リン酸化TDP-43タンパク質の蓄積が誘導されることを明らかにした。そこで、TDP-43の細胞内挙動を詳細に解析し、これらの疑問点を明らかにすることを本研究の目的とする。また、同じくゲノム編集技術を利用してN末端側にGFPを融合したTDP-43タンパク質を安定的に高発現するSH-SY5Y細胞株を作成した。また、大腸菌によって全長のTDP-43タンパク質を非変性条件で発現・精製する系を確立した。精製したTDP-43を用いて、さまざまな条件下で凝集体の形成を試みた結果、様々な構造をもったTDP-43タンパク質凝集体を形成することに成功した。形成したTDP-43タンパク質凝集体を蛍光色素によって標識し、TDP-43ノックイン細胞株などに導入し、導入した細胞内のTDP-43の挙動とゲノムから発現しているGFP-TDP-43の挙動をタイムラプス顕微鏡を利用して継時的に解析した結果、導入したTDP-43凝集体がシードとなり細胞で発現しているTDP-43タンパク質の凝集体を形成する過程を経時的に観察することに成功している。当初の予定通り、ヒト神経線維芽細胞SH-SY5Y細胞株においてN末端側にGFPを融合したTDP-43ノックイン細胞株をゲノム編集技術を利用して作製することに成功した。また、同じくゲノム編集によってN末端側にGFPを融合したTDP-43タンパク質を安定的に発現するSH-SY5Y細胞株を作成することにも成功した。また、大腸菌によってTDP-43タンパク質を非変性条件で発現・精製する系を確立することに成功した。形成したTDP-43タンパク質

凝集体を蛍光色素によって標識し、TDP-43ノックイン細胞株などに導入し、導入した細胞内のTDP-43の挙動とゲノムから発現しているGFP-TDP-43の挙動をタイムラプス顕微鏡を利用して継時的に解析した結果、導入したTDP-43凝集体がシードとなり細胞で発現しているTDP-43タンパク質の凝集体を形成する過程を経時的に観察した。また、生化学的手法によってもTDP-43タンパク質の凝集体の形成と異常リン酸化TDP-43タンパク質の蓄積を観察した。ヒト神経線維芽細胞SH-SY5Y細胞株においてN末端側にGFPを融合したTDP-43可視化細胞株をゲノム編集技術を利用して作製することに成功した。また、大腸菌によってTDP-43タンパク質を非変性条件で発現・精製する系を確立し、構造の異なる凝集体を形成することに成功した。これらの凝集体をSH-SY5Y細胞株に導入することによって細胞より発現しているTDP-43タンパク質の凝集化と異常リン酸化が促進されることを明らかにした。しかし、並行している研究へのエフォートが高くなったことや凝集体の細胞内形成が困難であったことなどから当初の計画より進捗が少し遅れている。リン酸化TDP-43の細胞質における凝集体形成は、孤発性および家族性ALSで広くみられる病変であることから、ALSでみられる神経変性の原因である可能性が高いと考えられる。しかし、核に局在するタンパク質であるTDP-43がどのようなきっかけで細胞質へと移行するか?細胞質でどのようにして凝集体を形成するか?凝集体の除去は行われているのか?など多くの疑問点が残されている。そこで、TDP-43の細胞内挙動を詳細に解析し、これらの疑問点を明らかにすることを本研究の目的とした。ヒト神経線維芽細胞SH-SY5Y細胞株においてN末端側にGFPを融合したTDP-43タンパク質を発現するノックイン細胞株をゲノム編集技術を利用して作製した。また、N末端側にGFPを融合したTDP-43タンパク質を安定的に高発現するSH-SY5Y細胞株を作製した。大腸菌を利用して全長のTDP-43タンパク質を非変性条件で発現・精製し、さまざまな条件下で凝集体の形成を促進させることによって、様々な構造をもったTDP-43タンパク質凝集体を形成することに成功した。形成したTDP-43タンパク質凝集体を蛍光色素によって標識し、TDP-43ノックイン細胞株などに導入し、導入した細胞内のTDP-43の挙動とゲノムから発現しているGFP-TDP-43の挙動をタイムラプス顕微鏡を利用して継時的に解析した結果、導入したTDP-43凝集体がシードとなり細胞で発現しているTDP-43タンパク質の凝集体を形成する過程を経時的に観察した。また、初代培養神経細胞に形成したTDP-43タンパク質凝集体を導入することによりTDP-43タンパク質の凝集体の形成と異常リン酸化TDP-43タンパク質の蓄積が誘導されることを明らかにした。TDP-43タンパク質の細胞内における凝集体形成について、ウエスタンブロッティングなどの生化学的解析を用いて、リン酸化や細胞内局在などについて多方面から検討する。また、凝集体形成がどこで起こっているかを、各種細胞内小器官のマーカーとの共局在を顕微鏡観察によって明らかにする。凝集体の分解にオートファジー、プロテアソームなどが関与しているかを阻害剤を用いた解析などにより明らかにする。また、凝集体形成を誘導するタンパク質の違いやTDP-43シードの構造の違いなどで凝集体形成過程は変化するか?また、TDP-43シードの構造の違いによって細胞に対する毒性が変化するか?を検討し、凝集体の構造と毒性の関係性を明らかにする。
新規抗菌物質Firmocidin及びエクリン汗自然免疫を応用した創傷治癒システム

二次元単層培養系およびLSEの創傷モデル実験において、細菌、ケラチノサイト、抗菌物質のみ(間質因子、免疫応答細胞などは含有されていない)では、創傷部での細菌感染モデルの再現は難しい可能性が示唆された。CRAMPノックアウトマウスを用いたin vivoでの創傷遅延回復効果に関する検討は、Firmocidinの結晶化に困難を生じたため共同研究者よりの継続的な供給が不可能となり行えなかった。しかし、今後、in vivoでの検討結果がtargetとすべき細胞の同定につながる可能性があるため、firmocidinが供給再開されることを待って、さらなる検討を継続、展開していく予定である。正常人角化細胞を用いた単層培養細胞、三次元培養表皮(LSE)及びエクリン汗管培養細胞(NCL-SG3)に対する物理的創傷作成を行い、形態学的な変化及び炎症性サイトカインプロファイルを検討した。その後これらモデルに対して皮膚科領域細菌群(eg, Group B Streptococcus, Group A streptococcus, S aureus, MRSA)を作用させ、その際の炎症性サイトカインのプロファイルの差異についても検討をおこない、皮膚科領域細菌群の関与時に変化するいくつかのサイトカインを見だした。これら創傷モデルにおけるfirmocidinの直接的な創傷治癒促進効果に関する形態学的および分子生物学的変化についての検討を開始した。(1)掌蹠膿疱症患者からの手掌・足底部の水疱/膿疱は非常に微量であるが、アガロースゲルを用いて検査物を被覆あるいは含有させることにより、良好な結果を得ることが可能であることが明らかとなった。(2)正常角化細胞、NCL-SG3に対する細菌感染による創傷遅延効果評価のため二次元単層培養シート状に増殖させ中心部に1cm幅で傷作成を行った。ここにS. aureus, S. epidermidis, Group A streptococcusを添加したところ、細菌添加群と非添加群で創部の再生に若干の差を認めた。次に、採取されたエクリン汗、fimocidin、LL-37を創傷作成後に添加し、同様に細菌感染を行ったが、創部再生に大きな差はなく、L-17, IL-8, IL-1α, IL-1βmRNAの発現にも有意差がなかった。(3)LSEを用いた創傷モデル作成:LSEを作成後、18G注射針で線状傷を作成し、二次元単層培養系と同様にS. aureus, S. epidermidis, Group A streptococcusを創部に添加し、細胞修復遅延を観察したが、細菌添加群と非添加群で創部再生に差はなかった。次に、採取されたエクリン汗、fimocidin、LL-37を創傷作成後に添加し、同様に細菌感染を行ったが、創部の再生に大きな差はなく、L-17, IL-8, IL-1α, IL-1βmRNAの発現にも有意差がなかった。従って、細菌、ケラチノサイト、抗菌物質のみでは、創傷部での細菌感染モデルの再現が難しい可能性が示唆された。さらに共同研究者よりのFirmocidinの供給が不可能となったため、CRAMPノックアウトマウスを用いたin vivoでの創傷修復遅延に関する検討は行えなかった。三次元培養表皮(LSE)を用いた創傷モデルの樹立、皮膚科領域細菌群による創傷治癒遅延の評価およびfirmocidinによる直接的な創傷治癒促進作用については施行できたが、in vivoでのfirmocidin含有軟膏の効果を検討するに至れなかった。形成外科三次元培養表皮(LSE)を用いた創傷モデルに加えて、正常ヒト角化細胞を用いた単層培養細胞およびエックリン汗管培養細胞(NCL-SG3)を用いた創傷モデルの作成を試みる。これに対して表皮ブドウ球菌培養時に得られるSECM(conditioned culture medium)、firmocidinおよび正常人エックリン汗を作用させることにより、創傷治癒の改善につき評価検討を行う。引き続きCRAMP knockout mouseを用いて、各種創傷モデル(感染有群、無群)を作成したのち、in vivoでのfirmocidin含有軟膏の効果を検討する。三次元培養表皮(LSE)を用いた創傷モデルの樹立についてはほぼ満足できる結果となったが、皮膚科領域細菌群による創傷遅延の評価およびFirmocidinによる直接的な創傷治癒促進作用についての評価を行うに至れなかった。firmocidinの合成および混合軟膏の作成に至ることができなかったことに起因する。そのため、創傷モデルにおけるfirmocidin軟膏による治療効果の評価の検討が行えなかったことなどによる研究遅延が生じたため。三次元培養表皮(LSE)による創傷モデルに加えて、正常人角化細胞を用いた単層培養細胞及びエクリン汗管培養細胞(NCL-SG3)を用いた創傷モデルの作成を試みる。これに対して表皮ブドウ球菌培養時に得られるSECM (conditioned culture medium)、firmocidin及び正常人エクリン汗を作用させることにより、創傷治癒の改善につき評価検討を行う。

引き続きCRAMP Knockout mouseを用いて、各種創傷モデル(感染有群・無群)を作成したのち、in vivoでのFirmocidin含有軟膏の効果を検討を試みる。firmocidinの合成および混合軟膏の作成、創傷モデルにおけるfirmocidin軟膏による治療効果の評価にkんして、必要予算を執行する予定である。firmocidinの合成および混合軟膏の作成にいたることができなかったこと、創傷モデルにおけるfirmocidin軟膏による治療効果の評価におけるサイトカインプロファイルなどの検討を施行できなかったことなどによる研究遅延が生じたため。firmocidinの合成および混合軟膏の作成、創傷モデルにおけるfirmocidin軟膏による治療効果の評価に関して、必要予算を執行する予定である。
息子介護者のサポートネットワーク構築に関わる心理社会的条件の検討

研究の目的は、親を介護する男性(息子介護者)の孤立を防ぐシステムの構築に関わる心理社会的条件を探索的に検討することである。前年度までは、息子介護者への面接調査データをもとに、主として「心理」に関わる諸条件(息子介護者による介護状況の捉え方など)に焦点を当てていたが、本年度は「社会」の比重を大きくして研究を行った。具体的には、介護福祉に関わる我が国の法制や社会規範がどのように息子介護者の社会関係を制限しうるのか、という点から考察を行った。介護保険制度も含め、家族介護を支える国内の諸制度は、ケアする者(子)がケアされる者(親)よりも相対的に多くの社会経済的資源を有することを前提に成り立っている。しかし、考察を通して明らかになったのは、そのような前提とは真逆の事態が生じている現実である。旧来の日本の老親介護では、跡取り息子である長男夫婦(それゆえ、きょうだいのなかで最も多くの資産をもつ息子夫婦)がその担い手となっていた。しかし、現在の息子介護者のなかには、生活能力に乏しい非正規雇用や無職の男性が少なくない。その意味では、最も「(資源を)もたざる子ども」が(親と同居しているがゆえに)なし崩し的に介護者になる、という事態が、一定規模で起こっている。本年度は、これまでに収集した面接調査データのほか、複数の社会人口学的データを用いてそのような現状を指摘し、制度が前提としている「家族」像から乖離した状況で老親介護が行われている実態を実証的に示した。息子介護者の現状は家族主義的な福祉のあり方や社会の雇用・経済状況、およびジェンダーや家族に関する規範のあいだの矛盾によって生じている。増え続ける息子介護者への対応として「社会」の側にどのような対応が求められているか、その示唆を提供したことが本年度の成果である。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、親の主介護者である男性(息子介護者)を対象に、彼らがどのようなサポートを必要/不要と考えているのか、また、どのような理由から必要/不要と考えているのかを質的な社会調査の方法で検討し、息子介護者が支援を受け入れやすくなる条件を探ることを目的としている。平成25年度は、まず、福祉社会学やジェンダー研究の研究者、支援専門職者との議論をもとに、実現可能性が高く、且つ問題設定に即した息子介護者のリクルートの方法、および面接の方法を検討した。それをもとに、関東圏の都市部・地方部の居宅介護支援事業所の協力を得て、面接調査参加者のリクルートを開始した。過去の調査経験から予想していた通り、息子介護者のなかには他者との接触に消極的な「閉じこもり」型の男性も多く、対象者のリクルートは必ずしも容易とはいえない状態が続いている。しかし、各事業所の職員の協力を得つつ、当該地域の実情にあわせて調査参加依頼のしかたを再検討しながら、これまでに6名の息子介護者に対し、自宅での訪問面接調査を行った。また、息子介護者の担当ケアマネジャーらにも面接を行い、対象者の介護状況・生活状況、およびサポート・ネットワークに関する現状について、多角的に情報を収集することができた。また、25年度には、息子介護者についてのこれまでの研究の成果を、一般向け書籍として刊行することができた。今後も増加が見込まれる息子介護者の現状と課題についての知識を普及させ、幅広く議論を可能にするための土壌形成に貢献できたと考える。本年度は、息子介護者への面接調査を引き続き行い、質的データを収集するとともに、これまでに収集したデータを用いて、国内および国外の学会等で報告した。これは、特別研究員としての最終年度である次年度における研究結果の総括に向け、関連諸領域の専門家による意見を募り、分析の方向性の適切さについて検討するためであった。息子介護者のサポートニーズと、当人によるニーズの認知のしかたについての詳細な分析については、支援の現場における有用性も含め肯定的な評価をいただくことができ、分析の方向性についても、その成果についても、研究および実践の両面において一定の意義があることを確認できた。また、本研究について耳にした国外の研究者や出版社からも外国語での成果の刊行を求められており、海外においてもニーズのある調査研究を行っていると確信できた。その意味では、最も「(資源を)もたざる子ども」が(親と同居しているがゆえに)

なし崩し的に介護者になる、という事態が、一定規模で起こっている。本年度は、これまでに収集した面接調査データのほか、複数の社会人口学的データを用いてそのような現状を指摘し、制度が前提としている「家族」像から乖離した状況で老親介護が行われている実態を実証的に示した。息子介護者の現状は家族主義的な福祉のあり方や社会の雇用・経済状況、およびジェンダーや家族に関する規範のあいだの矛盾によって生じている。増え続ける息子介護者への対応として「社会」の側にどのような対応が求められているか、その示唆を提供したことが本年度の成果である。当初の研究計画通り、これまでの調査データの分析結果を国内外の学会等で報告し、関連諸領域の専門家によるフィードバックを受け、次年度での総括に向けた準備を行うことができたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。年度ごとの計画通りに研究が進められており、特別研究員としての最終年度である次年度は論文や書籍の形で最終的な成果を報告・刊行する予定である。一方で、調査対象者のリクルートが徐々に頭打ちになっている。これは、そもそも母集団自体が限られている息子介護者を対象にしているため、当初から予期されていたことではあるが、リクルートに協力していただける事業所などを増やすことを通して対処したいと考えている。母集団も小さく、アクセスが必ずしも容易ではない息子介護者が調査対象であるが、25年度は当初の目標通り、都市部から地方部まで複数の地域で訪問面接調査を開始することができた。協力を得ている居宅介護支援事業所から示唆を受け、より効果的な対象者リクルート方法を考案することができたため、次年度以降の調査を円滑に実施することが可能になると考えられる。引き続き、面接調査を行う。調査は、25年度に検討した方法を継続して用いるが、1地点で面接可能な息子介護者の人数が限られるため、対象者リクルートを行う地域を拡大する予定である。また、初期に収集されたデータの分析結果を国内外の学会等で報告し、研究の方向性や、分析結果とその解釈の妥当性について議論を重ねたいと考えている。
部分k木に対するアルゴリズムの設計論に関する研究

本研究では,幾つかの組み合せ問題を解くアルゴリズムの設計論を構築することと共に幾つかの組み合せ最適化問題を論理式で定式化することが成功した.更に,kを限定し,部分k木より小さいグラフのクラス,即ち木(部分1木)や直並列グラフ(部分2木)のクラスにおいて,数多くの組み合せ問題をを効率でよく解く多項式時間アルゴリズムの開発を成功した.これらの成果をまとめたのが8編の学術誌論文と3編の国際会議論文である.得られた多くの結果は線形時間アルゴリズムの統一的設計理論を与えるものであり,線形時間アルゴリズム理論の分野に与えたインパクトは極めて大きい.本研究では,幾つかの組み合せ問題を解くアルゴリズムの設計論を構築することと共に幾つかの組み合せ最適化問題を論理式で定式化することが成功した.更に,kを限定し,部分k木より小さいグラフのクラス,即ち木(部分1木)や直並列グラフ(部分2木)のクラスにおいて,数多くの組み合せ問題をを効率でよく解く多項式時間アルゴリズムの開発を成功した.これらの成果をまとめたのが8編の学術誌論文と3編の国際会議論文である.得られた多くの結果は線形時間アルゴリズムの統一的設計理論を与えるものであり,線形時間アルゴリズム理論の分野に与えたインパクトは極めて大きい.計算量理論・アルゴリズムの分野において,グラフに関する様々な組み合せ問題を解くアルゴリズムの研究が活発に行われてきている.これらの組み合せ問題には,現実世界に現れる重要な問題が多く含まれ,ほとんどはNP-困難であることが示されている.その一方で,構造がある程度限定されたグラフ,即ち部分k木と呼ばれるグラフに対象を制限した場合には,多くのNP-困難な計算問題が多項式時間計算可能であることが明らかになってきている.しかしながち.これまでの研究はそれぞれ個々の問題のアルゴリズムのみに着目したものであり,アルゴリズムを設計する一般的な方法については研究がほとんど行われていない状況である.本研究では,様々な分野に現れる色々な問題を解くアルゴリズムを導く一般的な方法論を構築する.即ち,応用上よく現れるグラフのクラスである部分k木に対して,配電融通,システム解析・設計,論理回路設計,VLSIの配線問題,通信スケジューリング問題などを含む多くの組み合せ問題を解くアルゴリズムの設計論を構築することが研究目的である.最初の年度では,配電融通問題を解くアルゴリズムを考えた.kを限定し,部分k木より小さいグラフのクラス,即ち木(部分1木)や直並列グラフ(部分2木)のクラスに置いて,最大分割(電力供給量を最大にする,即ち停電量を最小にする)問題の近似解を求める極めて効率のよい近似アルゴリズム(FPTAS)を与えた.更に,部分k木に置いて全彩色問題を効率でよく解く多項式時間アルゴリズムの開発を成功した.理論的にもその手法の効率性の検証ができた.この成果より,開発されたアルゴリズムは幾つかの条件を満たす一般的な組合せ問題を効率良く解くことが分かった.これらの成果をまとめたのが7編の学術誌論文である.計算量理論・アルゴリズムの分野において,グラフに関する様々な組み合せ問題を解くアルゴリズムの研究が活発に行われてきている.これらの組み合せ問題には,現実世界に現れる重要な問題が多く含まれ,ほとんどはNP-困難であることが示されている.その一方で,構造がある程度限定されたグラフ,即ち部分k木と呼ばれるグラフに対象を制限した場合には,多くのNP-困難な計算問題が多項式時間計算可能であることが明らかになってきている.しかしながら,これまでの研究はそれぞれ個々の問題のアルゴリズムのみに着目したものであり,アルゴリズムを設計する一般的な方法については研究がほとんど行われていない状況である.本研究では,様々な分野に現れる色々な問題を解くアルゴリズムを導く一般的な方法論を構築する.即ち,応用上よく現れるグラフのクラスである部分k木に対して,配電融通,システム解析・設計,論理回路設計, VLSIの配線問題,通信スケジューリング問題などを含む多くの組み合せ問題を解くアルゴリズムの設計論を構築することが研究目的である.今年度の成果として,グラフ特に直並列グラフや木幅が小さいグラフに関する理論的な展開とアルゴリズムの効率化があげられる.グラフの彩色,辺集合分割問題など重要な組合せ問題のほとんどに対し,極めて効率のよいアルゴリズムを与えている.これらグラフアルゴリズムに関する成果は4編の論文とし,一流国際学術誌で発表されている.これらのアルゴリズムの開発で導入された手法はグラフの彩色,分割問題に限らず多くの組合せ問題に応用可能である.計算量理論・アルゴリズムの分野において,グラフに関する様々な組み合せ問題を解くアルゴリズムの研究が活発に行われてきている.これらの組み合せ問題には,現実世界に現れる重要な問題が多く含まれ,ほとんどはNP-困難であることが示されている.その一方で,構造がある程度限定されたグラフ,即ち部分k木と呼ばれるグラフに対象を制限した場合には,多くのNP-困難な計算問題が多項式時間計算可能であることが明らかになってきている.しかしながら,これまでの研究はそれぞれ個々の問題のアルゴリズムのみに着目したものであり,アルゴリズムを設計する一般的な方法については研究がほとんど行われていない状況である.本研究では,様々な分野に現れる色々な問題を解くアルゴリズムを導く一般的な方法論を構築する.即ち,応用上よく現れるグラフのクラスである部分k木に対して,配電融通,システム解析・設計,論理回路設計,VLSIの配線問題,通信スケジューリング問題などを含む多くの組み合せ問題を解くアルゴリズムの設計論を構築することが研究目的である.今年度の成果として,グラフ特に直並列グラフや木幅が小さいグラフに関する理論的な展開とアルゴリズムの効率化があげられる.グラフの彩色,辺集合分割問題など重要な組合せ問題のほとんどに対し,極めて効率のよいアルゴリズムを与えた.

これらのグラフアルゴリズムに関する成果は2編の論文とし,一流国際学術誌で発表されている.また,今年度も最終年度であり,可視化するためのアルゴリズムを研究開発した.それらの成果は2編の論文とし,一流国際会議で発表されている.これらのアルゴリズムの開発で導入された手法はグラフの彩色,分割問題に限らず多くの組合せ問題に応用可能である.
圧縮性流体の内部流れにおける複合チョーク現象及び複合衝撃波の三次元構造の解明

本研究期間内に本研究によって得られた成果の概要はつぎのとおりである.1.速度の異なる二つの平行な亜音速流れが先細ノズルに流入し,背圧まで膨張する過程において複合チョークを生じさせる実験装置を製作し,ノズル上流のよどみ点圧力と背圧の比,ノズルをとおる質量流量,およびノズル出口における速度分布の間の関係を種々の形状のノズルに対して実験的に詳細に調べ,複合チョークに関する基礎資料が得られた.2.上記の複合チョーク流れに関して数値解析を行い,ノズル出口近傍における音速線の形状と複合チョーク圧力比の関係などを調べた.その結果,複合チョークは音速線がノズル出口で閉じた瞬間に生じ,複合チョーク圧力比はノズル出口速度分布が一様と仮定する単一流れのチョーク圧力比より小さく,ノズル出口速度分布が一様速度分布から離れるほど小さくなることが明らかになった.3.流れが複合チョークしている状態でも,ノズル出口近傍の流れはノズル下流の背圧を下げると変化し,出口における断面平均マッハ数は1より大きく,流れは超音速である.これは,複合チョークはノズルの出口断面で生じるのではなく,出口より上流のある区間にわたって生じることを示している.4.複合流れにおける音波,すなわち複合音波の実験装置を製作し,可視化による複合音波の形状の観察と圧力計測による伝ぱ速度の測定を行った.複合音波はノズル内で分枝した三次元形状をしているが,伝ぱ速度は従来の一次元モデルによる値に大体等しい.複合流れがチョークし,さらに膨張する場合には複合衝撃波が形成され,流れは極めて複雑となる.本研究期間内に本研究によって得られた成果の概要はつぎのとおりである.1.速度の異なる二つの平行な亜音速流れが先細ノズルに流入し,背圧まで膨張する過程において複合チョークを生じさせる実験装置を製作し,ノズル上流のよどみ点圧力と背圧の比,ノズルをとおる質量流量,およびノズル出口における速度分布の間の関係を種々の形状のノズルに対して実験的に詳細に調べ,複合チョークに関する基礎資料が得られた.2.上記の複合チョーク流れに関して数値解析を行い,ノズル出口近傍における音速線の形状と複合チョーク圧力比の関係などを調べた.その結果,複合チョークは音速線がノズル出口で閉じた瞬間に生じ,複合チョーク圧力比はノズル出口速度分布が一様と仮定する単一流れのチョーク圧力比より小さく,ノズル出口速度分布が一様速度分布から離れるほど小さくなることが明らかになった.3.流れが複合チョークしている状態でも,ノズル出口近傍の流れはノズル下流の背圧を下げると変化し,出口における断面平均マッハ数は1より大きく,流れは超音速である.これは,複合チョークはノズルの出口断面で生じるのではなく,出口より上流のある区間にわたって生じることを示している.4.複合流れにおける音波,すなわち複合音波の実験装置を製作し,可視化による複合音波の形状の観察と圧力計測による伝ぱ速度の測定を行った.複合音波はノズル内で分枝した三次元形状をしているが,伝ぱ速度は従来の一次元モデルによる値に大体等しい.複合流れがチョークし,さらに膨張する場合には複合衝撃波が形成され,流れは極めて複雑となる.圧縮性流体の内部流れにおける複合チョーク現象に関して数値解析的研究と実験的研究を行った。本年度の研究により得られた成果の概要はつぎのとおりである。1.従来の研究では、複合チョーク現象を解析する際に複合音波という概念が導入されているが、その物理的意味はよく分かっていない。本研究では、速度の異なる二つの平行な亜音速流れに逆らって伝ぱする微小振幅波(複合音波)について二次元数値解析を行い、その波形や伝ぱ速度を調べた。その結果、波形は二つの流れの界面近くで分枝するなどの複合音波の二次元構造が明らかになった。2.速度の異なる二つの平行な亜音速流れが先細ノズルに流入するときのノズル前後の圧力比と質量流量の関係を数値解析的に調べた。その結果、質量流量が圧力比に無関係となる最小圧力比、すなわち複合チョークが起こる圧力比は先細ノズルの出口断面で音速線が閉じるときの圧力比であることが分かった。この圧力比は従来の一次元理論による圧力比の値に近いが厳密には異なる。3.現有の高圧空気源装置を利用して、複合チョーク現象と複合音波の特性の解明を目的とした実験装置を製作した。この装置を用いて速度の異なる二つの平行な亜音速流れを断面積一定のダクトに流入させ、下流側から弱い圧力波を流れに逆らって伝ぱさせて、その波形を可視化して調べた。その結果、上記1項で述べた数値解析結果と同様な波形が観察された。現有の高圧空気源装置を利用して,複合チョークおよび複合衝撃波を解明するための実験装置を製作し,実験と複合チョーク現象に関する数値解析を行った.本年度の研究により得られた成果の概要はつぎのとおりである.1.先細ノズル上流のよどみ点圧力を一定に保ち,下流の圧力(背圧)を低下させ,ノズル上流のよどみ点圧力と背圧の比,ノズルをとおる質量流量,およびノズル出口における速度分布の間の関係を種々の形状のノズルに対して実験的に詳細に調べた.2.上記の実験の結果,ノズルをとおる質量流量がよどみ点圧力比に無関係となる最小のよどみ点圧力比,すなわち複合チョーク圧力比は,ノズル出口の速度分布が一様と仮定する単一流れのチョーク圧力比より小さい.複合チョーク圧力比はノズル出口速度分布が一様速度分布から離れるほど小さくなる.3.流れが複合チョークしている状態でも,ノズル出口近傍の流れはノズル下流の背圧を下げると変化し,出口における断面平均マッハ数は1より大きく,流れは超音速である.これは,複合チョークはノズルの出口断面で生じるのではなく,出口より上流のある区間にわたって生じることを示している.