hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高分子の高次構造を鋳型とした特殊形態を有するナノスケール導電性物質の創製

現在、フィルムを酸処理することでポリスチレン部分を除き、ポリアセチレンのみで形成された均一な厚さ40nmナノシートを単離し同定中である。さらにポリ(α-メチルスチレン)とポリ(ビニルスルホキシド)からなる新規の3本腕の星型ポリマーをリビングアニオン重合法により合成に成功した。腕数、腕ポリマーの分子量が厳密に制御されている。さらに加熱処理により、初めてポリ(α-メチルスチレン)とポリアセチレンから構成された星型ポリマーが得られた。ミクロ相分離と電子線によるポリ(α-メチルスチレン)の除去を検討中である。ジメチルアミノ基を有する特別に分子設計したアニオン開始剤を用い、ビニルフェニルスルフォキシドのリビングアニオン重合を行い、末端に1-4個のジメチルアミノ基を有し、分子量が精密に制御されたポリ(ビニルフェニルスルフォキシド)の合成法を確立した。さらにこれらのポリマーと、別途にリビングアニオン重合を用いて合成した鎖末端にカルボキシル基を導入したポリスチレンやポリイソプレンを溶液中で混合することで、イオン結合(COO^-N^+HMe_2)を経由した、新規のブロック共重合体や星型ポリマーの合成に成功した。得られたポリマーの静的光散乱より求めた分子量は計算値と良く一致し、NMR、IR、元素分析の結果より構造が確かめられた。このようにして得られたブロック共重合体や星型ポリマーは、フィルムにキャストした後、150度で数時間加熱処理を行うと、ポリ(ビニルフェニルスルフォキシド)部分がポリアセチレンに定量的に変換される。透過型電子顕微鏡で測定するとフィルム全体に層構造が観察され、その周期は分子量によるが、30-50nmであることがわかった。従って、導電性のポリアセチレン鎖とポリスチレン鎖(あるいはポリイソプレン鎖)が分子レベルで交互に層状のナノオーダで相分離しており、ナノオーダ導電性と絶縁性からなるナノラメラ組織体が創製されたことになる。マクロ的には、層方向には導電性を示し、一方層の垂直方向に対しては絶縁性を示す異方性フィルムである。次いでフィルムをHClのTHF溶液で処理すると、イオン結合が解離し、ポリスチレン(あるいは、ポリイソプレン)部分がTHF中に溶解し、ポリアセチレンのみで形成されたナノオーダの均一の厚みを持つナノシートの単離を行い、AFMや操作型電子顕微鏡でその存在を初めて明らかにした。現在、ブロック共重合体と星型ポリマーの構造の違いや各分子量を変えて、ラメラ構造に加え、シリンダーや球状構造の可能性の探索とポリスチレン鎖の解離溶解による、導電性のナノロッドやナノスフェアの創製を行っている。鎖末端や鎖中にCOOH基を導入したポリスチレンや核にCOOH基を導入した3本鎖スターポリマーと、鎖末端に3級アミンを導入したポリ(フェニルビニルスルホキシド)(PPVS)を反応させると、イオン結合を経由したブロック共重合体や3本腕、4本腕の非対称星型ポリマーが定量的に合成出来ることを見出した。3級アミンの種類に依存し、脂肪族アミンの場合は、どの組み合わせでも定量的に合成出来るが、芳香族アミンの場合は条件によっては50%程度の収率となり、塩基性が大きな影響を与えていることがわかった。
地震と塩害の影響を受ける橋梁構造の耐震性能評価とライフサイクルマネジメント

本研究は,海洋環境下にあるRC構造物を対象に,地震ハザードと塩害環境ハザードの両者を同時に考慮して,ライフタイムにわたる耐震信頼性を評価する枠組みを提示するものである.異なる地震危険度および塩害環境にある複数の地点を対象として,提案手法に基づく単柱式RC橋脚のライフタイムにわたる耐震信頼性評価例も併せて示している.検討の結果,地震ハザードと塩害環境ハザードの両者がRC橋脚の耐震信頼性の経時変化特性に大きな影響を与えること,地震危険度が低い地域であっても,厳しい塩害環境下ではRC橋脚の耐荷力とじん性の低下が大きくなり,結果として耐震信頼性は顕著に減少することを示した.コンクリート構造物の安全性は,地震や風,あるいは交通荷重などの力学的な作用により生じる応答Dと,構造物が保有する耐力や変形性能Cの比較に基づき評価される,通常,DやCの評価には非常に大きな不確定性を伴う.例えば,将来発生する地震の大きさや頻度,既存の実験式などに基づき計算される各種耐力などに介在するモデル誤差である.これらの不確定性を適切に考慮してDとCは比較されるべきである.信頼性理論では,確率変数によりこれらの不確定性を表現し,D>Cとなる確率(損傷確率)を求めることになる.従来,この損傷確率の算定では,構造物が持つ耐力や変形性能Cは,構造物のライフタイム内で一定の値を取るものと仮定して計算されてきた.しかし,実際には,日本海沿岸部に架かるコンクリート橋梁で観察されているように,飛来塩分や凍結防止剤の影響により,Cの値は建設後の年数の増加とともに低下していく.つまり,腐食環境にあるコンクリート構造物の安全性評価では,Cの低下を考慮して,逐一,各時刻でDとCの比較が行われなければならない.本研究では,地震と塩害(海洋)環境にあるプレストレスコンクリート(PC)ラーメン橋梁を対象として,ライフタイムにわたる損傷確率の経時変化の計算例を提示する.将来発生する地震の大きさと頻度は地震ハザード曲線により評価され,構造物の耐力や変形性能の低下に影響する塩害環境の厳しさは塩害環境ハザード曲線により定量的に表現される.この2つのハザードを受けるコンクリートラーメン橋梁に対して,建設後の時劾におけるD(t)と腐食の影響を考慮したC(t)を算定し,D(t)>C(t)となる損傷確率を計算する.解析対象とするコンクリートラーメン橋梁が置かれる塩害環境と地震ハザードの厳しさのそれぞれの組合わせを考慮することで,D(t)>C(t)となる損傷確率の大きさやその時間変化を考察した.平成25年度に実施した研究の実績概要を以下に示す.(1)塩害による劣化を受ける鉄筋コンクリート構造物において,鋼材腐食の発生確率を算定する手順を提示した.これは,(i)塩害環境ハザード評価,(ii)塩化物イオンの拡散予測とフラジリティカーブの作成,(iii)鋼材腐食の発生確率pfの算定,の3つの段階から構成される.塩害環境ハザード評価では,飛来塩分量の距離減衰式を作成し,ある特定の値を超過する確率(ハザード曲線)を求めた.塩化物イオンの拡散予測は,Fickの拡散方程式により行い,既往の実験結果のデータベースなどに基づき,拡散予測に関わるパラメータの統計量を設定した.そして,ある飛来塩分量の作用下で鋼材腐食が発生する条件付確率をMonte Carlo法により求め,フラジリティカーブを作成した.(2)鉄筋腐食が生じる確率pfを要求レベルに漸近させることが可能な設計かぶりを算定できる安全係数と設計規準式を示した.これにより,地域や海岸線からの距離が異なる場合や,海岸線近傍で標高が異なる場合,さらにはコンクリートの品質(水セメント比)が異なる場合でも,鋼材腐食の発生確率を概ね揃えることが可能となる.また,将来的に,あらゆる環境作用や荷重に対して,使用限界状態などが生起する確率を統一するための基礎的検討として,現行の耐震設計規準を満足するRC橋脚において,耐用期間内に曲げ降伏が生じる確率を算定し,これを鋼材腐食発生確率の要求レベルに設定することで,耐久信頼性と耐震信頼性の整合を試みた.(3)本研究で提示した耐久信頼性設計法は,種々の仮定のもとに得られたものであり,さらなる改善が必要である.今後,塩害環境下にある鉄筋コンクリート構造物の性能照査を信頼性理論に基づく限界状態設計法の枠組みの中で実現するための諸課題を整理した.既存構造物は,その現場位置で点検・検査を行うことで,劣化予測に係るパラメータの見直しが可能である.設計時には,供用開始後の30年で,ある一定の腐食ひび割れ発生確率に達すると予想されたものが,その時点の点検で腐食ひび割れが発見されないとなれば,予測に係るパラメータの確率分布が更新され,より確かな情報に基づいた,その後の残存供用期間内の劣化予測が可能となるのである.しかし,この確認のためには,照査を行う者が更新理論などを用いて予測に係るパラメータの確率分布を更新しなければならない.部分係数を用いた新設構造物用の設計式のように,既存構造物が要求される性能をある信頼性水準のもとで確保していることを確認できる部分係数書式の照査式が求められる.この背景のもと,平成26年度には,点検・検査情報を利用した簡易な耐久信頼性照査式を示した.得られた主な結論は以下の通り.1)レベルIの水準の信頼性設計法を参考に,耐久信頼性照査を実施する者が更新理論や確率・統計の計算を一切必要とせず,与えられた塩化物イオン濃度分布から定めた表面塩化物イオン濃度と拡散係数,および目標信頼性指標に応じた部分係数のみを用いる耐久信頼性照査式を提示した.

2)与えられる塩化物イオン濃度分布,地域,海岸線からの距離,あるいはかぶりや水セメント比を様々に変化させた条件で部分係数の試算を行った.部分係数フォーマットで耐久信頼性照査を実施できるように簡単化した結果として,提示した耐久信頼性照査式を満足していても残存供用期間終了時に目標信頼性指標を下回る場合がある.このような場合への対処は,今後の課題として残された.飛来塩分の作用を受け,鉄筋腐食が発生し,その腐食生成物の膨張圧によりコンクリート表面に腐食ひび割れが見られるRC橋脚を前にして,(1)耐震安全性の初期状態に対する低下量,(2)外観的な調査から内部の劣化状態を空間分布まで再現,(3)今後の使用可能期間(余寿命評価),(4)長寿命化を可能にする補修・補強の実施時期,等々の質問に現状の技術レベルでは答えられない.そこで本研究では,地震と塩害の影響を受けるRC構造物のライフサイクル解析に関わる一連の研究を実施した.具体的な研究業績の概要を以下に示す.(a)我が国は世界第一級の地震国であり,かつ今後10数年のうちに膨大な数の橋梁が橋齢50年を超える.様々な要素技術をインテグレーションし,補修や補強に係るコストを抑え,一方で地震後の交通量を確保した道路ネットワークを実現する個別橋梁の補修補強戦略を提示した.(b)材料劣化が不均一に進展するメカニズムや材料劣化と耐震性能低下の関係には未解明な点が多々あり,腐食環境にあるコンクリート構造物の耐震安全性評価は極めて困難な状況にある.本研究では,最新のセンシング技術による計測,およびX線撮影とディジタル画像処理を用いてこの問題の解決に取り組んだ.(c)インフラ構造物の劣化予測は,10年を超えるタイムスケールである.大変な長期となり,それに伴う不確定性は圧倒的な大きさである.更新理論から劣化予測パラメータを逆解析することで不確定性を大幅に低減し,精度良く耐震性能の経時変化の予測を可能にした.本研究は,海洋環境下にあるRC構造物を対象に,地震ハザードと塩害環境ハザードの両者を同時に考慮して,ライフタイムにわたる耐震信頼性を評価する枠組みを提示するものである.異なる地震危険度および塩害環境にある複数の地点を対象として,提案手法に基づく単柱式RC橋脚のライフタイムにわたる耐震信頼性評価例も併せて示している.検討の結果,地震ハザードと塩害環境ハザードの両者がRC橋脚の耐震信頼性の経時変化特性に大きな影響を与えること,地震危険度が低い地域であっても,厳しい塩害環境下ではRC橋脚の耐荷力とじん性の低下が大きくなり,結果として耐震信頼性は顕著に減少することを示した.解析的な研究については,塩害環境ハザード解析,リスク評価,耐震解析,あるいは構造同定解析など,複数の解析手法をインテグレーションし,マルチハザードを受ける橋梁のライフサイクル解析を可能にするフローを構築してきており,着実な成果を出している.特に,これまでの懸案であった,腐食が空間的に変動する問題への対処法について,Spectral Representation Methodなどの確率場に関する研究,あるいは局所平均・局所分散などの統計的アプローチに関する研究などを基にした空間変動性の表現について目途がたった.
若年ダウン症者における睡眠呼吸障害の有病率及び治療状況に関する二国間比較調査

Scotlandと日本でダウン症者対象に睡眠時無呼吸(OSA)に関する二国比較調査(治療歴のない16歳以上計2752名にアンケート送付.有効回答Scotland267名/日本522名)を行った。Scotland人で有意に高年齢(32±11vs25±8歳, p<0.001)、BMI高値(30±7vs25±8kg/m2,p<0.001)であったが、多変量解析により両国同等に高頻度(19.6vs14.3%,p 0.08)のSDB罹患が示された。BMIのみが独立交絡因子であった。ダウン症者では人種によらずOSAを合併しやすいこと、適切な体重管理の必要性が示された。本結果を現在論文投稿中である。本研究はダウン症候群(DS)児を対象に睡眠呼吸障害(SDB)有病率及び治療実態を調査し、解剖学的形態の異なる他人種と比較を行うことで、我が国のDSのSDBの特徴づけを行い、治療指針確立の一助とすることを目指す。先行調査実績に基づき初年度研究計画を立案した。1対象:本邦及びScotland在住の16歳未満DS児と非DS児。2方法と調査項目:療育者を通じアンケート調査及びパルスオキシメーターでのスクリーニングを行う。結果、精査が必要な対象者には当施設及びEdinburgh大学を中心に専門医による診察及びPSG検査を行う。(1)アンケート調査: (一般的・解剖学的要素:年齢、身体計測、心疾患含む合併疾患の有無(治療歴含)及び睡眠呼吸障害関連要素:エプワース眠気指標(ESS)、既存診断・治療歴の有無、無呼吸、いびき、歯ぎしり、異常睡眠体位の有無、夜間頻尿・夜尿症、口腔内治療・矯正歯科治療歴など)、(2)スクリーニング用:パルスオキシメーター検査、(3)診断的精査: (1)(2)の結果に応じSDB疑いの方の相談、専門医紹介、受診勧告。必要に応じポリソムノグラフィ検査による無呼吸・低呼吸、睡眠構築の評価。3統計的解析及び検討:年齢毎の有病率、心疾患既往や解剖学的要因との関連を検討。日本ダウン症協会福岡県支部、山口県内のダウン症親の会々員の4-15歳のDS児と、山口県内の小中学校に通う同年代の非DS児を対象に、アンケート調査計152名、うち同意を得られた調査対象者に連続2夜のスクリーニング検査を開始、2016年3月末時点で計35名のスクリーニングを終了し一部統計的検討を開始した。Scotlandの共同研究施設の調査が終了し予定より早く初期段階結果の論文作成準備に至った。このため結果の比較検討や今後の調査方法、発表計画再検討が必要となり、当初計画に大きく先んじて2年目以降に予定していた学会発表及びScotlandの共同研究施設での討論を行った。結果、旅費の支出が嵩み、記録媒体等は次年度以降の購入予定となった。先行研究では、5000人を超える会員数を有する日本ダウン症協会員のうちランダムに抽出した2000人にアンケート協力要請を行い60%相当1154人分の有効回答を得た。このうち今回の調査対象となる16歳未満は664人であった。また成人DS者に試みたパルスオキシメーター検査の有効実施率は78%であった。初年度を終えた現時点で、日本ダウン症協会福岡県支部および山口県内のダウン症親の会々員のうち4&#12316;15歳のDS児と、山口県内の小中学校に通う同年代の非DS児を対象に、アンケート調査計152名分回収、うち同意を得られた調査対象者のうち計35名のスクリーニングを終了した。先行している共同研究施設であるScotlandでのアンケートは277名分の有効回答を得て終了し、予定より早く解析に至った。本邦の結果についても、一部、詳細な解析および統計学的検討準備を開始した。Scotlandの施設を訪問して調査結果を検討し、今後の調査結果の解析や発表準備のための計画再検討を行った。当初アンケート予測回収数をDS・非DS児で650人分、パルスオキシメーター予測回収数をDS・非DS児500人分と推定していたが、登録開始8か月現状のScotlandの研究予定期間(2016年6月まで)と本邦のペースを考慮し、各国300名分のアンケート有効回答回収を目的と再設定した。この数であれば、研究期間内に十分達成可能と判断した。以上、本邦の調査状況に関してはやや遅れているものの、共同研究施設での調査が終了し、当初予定していたよりも大幅に先んじて比較検討及び論文発表準備に至っている。3年間の研究期間と現状での達成状況を鑑み、本研究全体の進捗としては概ね計画通りと判断し、主に本邦での今後の調査計画再設定を行った。本研究の目的はダウン症候群(DS)児を対象に睡眠呼吸障害(SDB)有病率及び治療実態を調査し、解剖学的形態の異なる他人種と比較して我が国のDSのSDBの特徴づけを行い、治療指針確立の一助とすることである。進捗と2年目の状況変化に応じ計画を変更し、結果の解析及び詳細検討に費やした。現在論文執筆中である。1対象:本邦及びScotlandのDS児と非DS児。2方法:療育者を通じたアンケート調査及びスクリーニング3統計的解析・検討:有病率推定、心疾患既往や解剖学的要因との関連検討、二国間比較解析初年度は計画通り、同年代のDS児と非DS児を対象に、アンケート調査161名、57名スクリーニング検査を終了。

しかし本年、研究代表者の異動及び調査協力者の予定外退職が生じ、若年者対象の調査が継続不能となった。本邦での計画停滞に対しScotlandの共同研究施設では調査期間が終了した。当初計画を大きく変更し、まずは若年者に限定しない我々の並行研究で得た調査結果を用いて、16歳以上の調査対象者の二国間比較をまとめつつ、若年者対象調査の継続手段を整える方針とした。5000人超の日本ダウン症協会員からランダム抽出した2000人にアンケート協力を要請し60%相当1154人分の有効回答を得た先行研究から16歳以上の490人の調査結果を比較対象として解析を行った。Scotlandでのアンケートは16歳以上244名分の調査対象者から有効回答を得た。この比較では、ScotlandのDS者で肥満傾向が有意であったにも関わらず、両国同程度の高頻度でSDB関連症状が確認された。これは、DSに伴う解剖学的特性が人種やBMIの差を凌駕してSDBを惹起する可能性を示唆している。同様の傾向が16歳未満のDS児でも認められるか明らかにすべく、当初2年目に予定していた調査を最終年度に行うよう調整中である。先述の通り、想定外の研究代表者の異動及び研究協力者の退職に伴い、予定通りの調査研究遂行が困難となった。一旦若年者対象の調査を中断せざるを得ない状況となり本邦での若年者対象の検査が滞り、計画から遅れた展開となっている。また共同研究施設であるScotlandでも想定外に調査が先行したことで調査期間が終了となった。これらを踏まえて、改めて研究継続の方法を模索した結果、我々の調査対象のうち本来の比較対象としていなかった16歳以上を抽出しての二国間比較が可能であり、有意義な知見が得られた。16歳以上を対象とした比較において、有意に肥満傾向の強いScotlandのDS者と同程度に本邦のDS者でも高頻度にSDB関連症状が確認された。まずはこの結果を論文の形で発表する準備を整えつつ、本来の目的である若年者対象の調査継続のために手段を整えるべく調整を行っている。本来の研究対象を主体とした結果ではないものの、その研究の布石となる有意義な知見が得られ、既に論文として発表の段階に至った点は計画以上の進展と考えている。以上、本邦の調査状況に関しては大幅に遅れているものの、共同研究施設での調査が終了し、当初予定していたよりも大幅に先んじて、想定外の論文発表準備が整った。3年間の研究期間と現状での達成状況を鑑み、本研究全体の進捗としては概ね計画通りと判断し、残る1年で、当初2年目に予定していた本邦での若年者対象の調査を進めるべく今後の計画再調整を試みている状況である。本研究の目的は、ダウン症候群(DS)児を対象に睡眠呼吸障害(SDB)有病率及び治療実態を調査し、解剖学的形態の異なる他人種と比較して我が国のDSのSDBの特徴づけを行い、治療指針確立の一助とすることである。代表研究者の雇用状況が変化したため計画変更を余儀なくされ、進捗を考慮して、それまでに得られていた結果と合わせての解析及び論文発表準備に費やした。現在論文投稿中である。1対象:本邦及びScotlandのDS児と非DS児。2方法:療育者を通じたアンケート調査及びスクリーニング3統計的解析・検討:有病率推定、心疾患既往や解剖学的要因との関連検討、二国間比較解析初年度は計画通り、同年代のDS児と非DS児を対象に、アンケート調査161名、57名スクリーニング検査を終了。
癌細胞の飢餓を引き起こすケモカインCXCL14の糖代謝制御機構の解明

申請者はH29年度までに、頭頚部扁平上皮癌細胞株であるHSC-3を遺伝子改変したCXCL14ノックアウト細胞、および、そのノックアウト細胞にウイルスベクターを導入してCXCL14を強制発現させた細胞を作成し、マイクロアレイ法(受託サービス利用)を用いてCXCL14が発現制御する遺伝子群を網羅的解析した。マイクロアレイの結果、糖代謝関連遺伝子が多く発現変動していることが明らかとなった。よってH30年度は、CXCL14と糖代謝制御について着目し、まずはマイクロアレイの結果が正しいのかどうか検討するため、リアルタイムPCR法を用いて確認を行った。多くの遺伝子については、マイクロアレイの結果とリアルタイムPCRの結果は異なってしまった。原因としては、1マイクロアレイとリアルタイムPCRで異なった遺伝子発現を示した遺伝子群は、使用した癌細胞で発現量が著しく低い遺伝子であり、マイクロアレイの結果が不正確であったこと、2使用した癌細胞にCXCL14の受容体が存在しないこと考えられた。また、CXCL14ノックアウトの影響を確認するため、皮膚特異的なCXCL14のノックアウトマウスを作成予定としたが、使用していた発光・蛍光・可視光・イメージング装置が経年劣化によって故障してしまい(古い機器であったため修理不可能)、PCRおよびウエスタンブロッティングの結果が検出できなくなってしまった。よって、ノックアウトマウス作成のための予算を同類の機器購入のためにあてがってしまい、マウス作成には至らなかった。インスリンの添加実験においいては、CXCL14ノックアウト細胞、およびそれにCXCL14を強制発現させた細胞間で明らかな変化は示さなかった。CXCL14のノックアウトマウスは肥満にならず、CXCL14がインスリン抵抗性と関連することが明らかとなっていた。本研究に至った理由としては、1癌細胞は正常細胞と比較し多くの糖を必要とすること、さらには、2インスリン様成長因子が癌の増悪化に関与することが知られており、CXCL14の抗腫瘍メカニズムにインスリンを介した糖代謝抑制が関与していること考えたためである。しかしながら前述したように、1マイクロアレイの結果とリアルタイムPCRの結果が乖離してしまい、CXCL14が制御する標的分子が絞り切れなかったこと、2CXCL14ノックアウト細胞と強制発現細胞においてインスリン刺激が明らかな変化を示さなかったことが、本研究を遅らせた最大の理由と考えられる。また、H30に使用していた発光・蛍光・可視光・イメージング装置の故障に伴い、PCRやウエスタンブロッティングといった分子生物学的研究が、一時的ではあるが遂行できなかったことも理由の一つとしてあげられる。現在は、新たな機器を購入し、進行可能な状態となっている。癌細胞は正常細胞よりもはるかに多くの糖を細胞内に取り込むことで生育する。また、エネルギー源であるATP産生方法は、ATPの産生効率が悪い好気的環境下である解糖系に依存している。申請者が以前から注目している抗腫瘍性ケモカインCXCL14は、発癌から癌の増殖、そして転移に至るまで強力な抗腫瘍効果を示すが、その抗腫瘍メカニズムはいまだ明らかとなっていない。CXCL14の抗腫瘍メカニズムが解明されない理由としては、CXCL14の受容体が同定されていないことが最大の理由である。CXCL14はインスリン抵抗性と関連することが報告されており、申請者はCXCL14の抗腫瘍メカニズムに癌細胞の糖代謝障害が関与すると考え、インスリンとCXCL14の関係性を明らかとすることを目的としていた。しかしながら、実際に癌細胞にインスリンを添加しても明らかなCXCL14との関連性は認められなかった。近年、GPRC5bというオーファン受容体がCXCL14と全く同じく、インシュリン抵抗性や、糖代謝に関与することが見出され、この受容体は、結合するリガンドがいまだ明らかとなっていない分子であった。申請者は、1GPRC5bがCXCL14の受容体として有力な候補遺伝子であること、さらには、2前述したインスリンの反応が弱い理由に、GPRC5bの発現レベルが関与するのではないかと考え、複数の癌細胞を使用しGPRC5bの遺伝子発現について検索を行った。結果として、今回の実験モデルで使用したHSC-3細胞は、GPRC5bの遺伝子発現が検出されない細胞であった。今後の展開としては、GPRC5bの発現が高い細胞の特性を検討した後、GPRC5bがCXCL14の受容体となりうるのかどうか、さらには、CXCL14がGPRC5bを介してインスリンシグナルを阻害するのかどうかを検討する予定である。

また、CXCL14ノックアウトの影響を確認するため、皮膚特異的なCXCL14のノックアウトマウスを作成予定としたが、使用していた発光・蛍光・可視光・イメージング装置が経年劣化によって故障してしまい(古い機器であったため修理不可能)、PCRおよびウエスタンブロッティングの結果が検出できなくなってしまった。よって、ノックアウトマウス作成のための予算を同類の機器購入のためにあてがってしまい、マウス作成には至らなかった。インスリンの添加実験においいては、CXCL14ノックアウト細胞、およびそれにCXCL14を強制発現させた細胞間で明らかな変化は示さなかった。CXCL14のノックアウトマウスは肥満にならず、CXCL14がインスリン抵抗性と関連することが明らかとなっていた。本研究に至った理由としては、1癌細胞は正常細胞と比較し多くの糖を必要とすること、さらには、2インスリン様成長因子が癌の増悪化に関与することが知られており、CXCL14の抗腫瘍メカニズムにインスリンを介した糖代謝抑制が関与していること考えたためである。しかしながら前述したように、1マイクロアレイの結果とリアルタイムPCRの結果が乖離してしまい、CXCL14が制御する標的分子が絞り切れなかったこと、2CXCL14ノックアウト細胞と強制発現細胞においてインスリン刺激が明らかな変化を示さなかったことが、本研究を遅らせた最大の理由と考えられる。また、H30に使用していた発光・蛍光・可視光・イメージング装置の故障に伴い、PCRやウエスタンブロッティングといった分子生物学的研究が、一時的ではあるが遂行できなかったことも理由の一つとしてあげられる。現在は、新たな機器を購入し、進行可能な状態となっている。癌細胞は正常細胞よりもはるかに多くの糖を細胞内に取り込むことで生育する。また、エネルギー源であるATP産生方法は、ATPの産生効率が悪い好気的環境下である解糖系に依存している。申請者が以前から注目している抗腫瘍性ケモカインCXCL14は、発癌から癌の増殖、そして転移に至るまで強力な抗腫瘍効果を示すが、その抗腫瘍メカニズムはいまだ明らかとなっていない。CXCL14の抗腫瘍メカニズムが解明されない理由としては、CXCL14の受容体が同定されていないことが最大の理由である。CXCL14はインスリン抵抗性と関連することが報告されており、申請者はCXCL14の抗腫瘍メカニズムに癌細胞の糖代謝障害が関与すると考え、インスリンとCXCL14の関係性を明らかとすることを目的としていた。しかしながら、実際に癌細胞にインスリンを添加しても明らかなCXCL14との関連性は認められなかった。近年、GPRC5bというオーファン受容体がCXCL14と全く同じく、インシュリン抵抗性や、糖代謝に関与することが見出され、この受容体は、結合するリガンドがいまだ明らかとなっていない分子であった。申請者は、1GPRC5bがCXCL
細菌べん毛特異的ATPase複合体の離合集散の分子機構

本研究では、電子顕微鏡による画像解析法を活用し、遺伝学的機能解析および生化学的解析とうまく組み合わせることで、べん毛蛋白質輸送装置のダイナミックな離合集散の分子機構を解明することを目指している。本年度の主な成果は以下に示す。・fliN(V111C), fliN(V112C), fliN (V113C)変異株を作成し、これらのCys置換型FliNとFliH(W7C)あるいはFliH(W10C)との間でジスルヒィド結合が形成されるか否かを解析した。その結果、これらのCys置換型蛋白質の間でジスルヒィド結合が形成されることが明らかとなった。この結果から、FliH-FliN複合体中では、FliHの7番目と10番目のトリプトファン残基がFliNの111番目、112番目および113番目のバリン残基に非常に隣接していることを示している。・FliHの7番目と10番目のトリプトファン残基の位置に光感受性のフェニルアラニン誘導体を導入しin vivoで光架橋反応を行った結果、これらのトリプトファン残基が輸送ゲート複合体の構成蛋白質であるFlhAの膜貫通ドメインに結合することが明らかとなった。・輸送装置の可溶性構成蛋白質であるFliJはFliI ATPaseのC末ドメインにあるα1ヘリックスに結合し、FliIリング複合体形成を促進した。さらに、FliI_6-FliJ複合体がFlhAの膜貫通ドメインとC末細胞質ドメインとの間に位置するリンカー領域に結合することで、FliIのATPase活性が促進されることが判明した。・FlhAの膜貫通ドメインの遺伝学的解析を行った結果、FlhAはFliH,FliI,FlhB,FliRと協同的に相互作用することで輸送機能を発現することが判明した。・FliHおよびFliIの助けにより、FliJが輸送ゲート構成蛋白質FlhAと相互作用すると、輸送ゲートが膜電位のみに依存した高効率な輸送エンジンに変化することなどが明らかとなった。・GSTアフィニティークロマトグラフィー法を利用したプルダウン法によりFliT-FliI相互作用を詳細に解析した結果、C末端側のα-ヘリックが欠失したFliT94はFliIのN末近傍領域(FliI_<EN>)と強く、ATPaseドメイン(FliI_<CAT>)と弱く結合すること、C末端側のα-ヘリックがFliI_<EN>との強い相互作用を抑制すること、輸送装置構成蛋白質であるFliHの添加によりFliT94がATPの有無に関係なくFliIから解離すること、FliDがFliT94-FliI_<CAT>相互作用を安定化することなどを見いだした。1. FliHのN末近傍領域に存在する非常に保存された2つのトリプトファン残基の位置に光感受性のフェニルアラニン誘導体を導入し、in vivoで光架橋反応を行った結果、これら2つのトリプトファン残基が輸送ゲート構成蛋白質FlhAの膜貫通領域近傍に位置することが判明した。さらに、遺伝学的機能解析から、FliHとFlhAの相互作用によりFliIが効率よく輸送機能を発揮できることが示唆された。2. Phe72およびLeu76はFliJの分子表面に露出しており、FliJオーソログ間で非常に高く保存されている。FliH-FliI複合体が存在する場合には、FliJ(F72A)およびFliJ(L76A)は機能したが、FliH-FliI複合体が存在しない場合にはこれらの変異型FliJは機能しなかった。F76AおよびL76A変異により、FliJ-FlhA相互作用は著しく阻害されたが、FliJ-FliI相互作用は阻害されなかった。3.極低温電子線トモグラフィー法によりin situでの輸送装置の構造解析を行った結果、FliIリング複合体はFliHを介してべん毛基部に局在することが明らかとなった。遺伝学的および生化学的解析から、FliI ATPaseとその結合パートナーとの間のダイナミックな相互作用様式の全容が明らかになり始めた。その結果、4報の論文を発表することができた。その一方で、輸送ゲート付きべん毛基部体の単離精製については未だ成功にいたっていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。輸送ゲート複合体を単離精製し、精製したべん毛基部体と混合することで、輸送ゲート付きべん毛基部体の再構成を目指す。
世界のイネコアコレクションからハイブリッドライス育種重要形質の分子遺伝学的抽出

ハイブリッドライス育種に重要な形質の分子基盤を構築するため、農業生物資源ジーンバンクNIASコアコレクション世界のイネ69品種を材料とし、イネ品種「台中65号」の連続戻し交雑を行うことにより、細胞質雄性不稔性を示す系統と関連する遺伝子を明らかにした。柱頭露出性を調査し、柱頭露出率の高い系統を明らかにした。高い柱頭露出率に寄与するQTLを第4染色体と第8染色体に検出した。これらの情報は、ハイブリッドライス育種の実用化に有用である。F1ハイブリッドライスの育種に使われる雄性不稔性細胞質の多様化とF1採種効率の良い育種母本を育成するための分子基盤を構築することを目的とした。農業生物資源ジーンバンクNIASコアコレクション世界のイネ69品種を材料とし、ハイブリッドライスを育種するための重要形質として、細胞質雄性不稔性のミトコンドリアを保有するのかの調査、および、柱頭露出性等の花器形質について調査した。(1)細胞質雄性不稔性: NIASコアコレクション世界のイネ(WRC)の中の31品種について、CMS原因遺伝子候補(orf352, orf113, orf307)の有無を調査したところ、3品種についてorf352を検出したが、orf113, orf307を保持する品種はなかった。17品種のWRCに「台中65号」の戻し交雑を行った後代(主にBC5F1)について、種子稔性を調査したところ、新規CMSの候補としてWRC20, WRC23, WRC27, WRC36を見出した。また、新規RFを持つ系統の候補としてWRC23, WRC41を見出した。(2)柱頭露出性等の花器形質:25品種のWRCについて穎花の写真を撮影し、データベースとして東北育種研究集会で発表した。柱頭露出性の高い(60%以上)品種として、WRC05, WRC45, WRC62, WRC64, WRC97を見出した。(3) WRC05についてCSSL計41系統の柱頭露出を観察したところ、CSSL3204の柱頭露出率が高い(34%)ことがわかり、第2染色体または第3染色体に柱頭露出に関わるQTLが存在すると予測された。農業生物資源ジーンバンクNIASコアコレクション世界のイネ(WRC)69品種を材料とし、ハイブリッドライスを育種するための重要形質として、細胞質雄性不稔性のミトコンドリアを保有するのかの調査、および、柱頭露出性等の花器形質について調査した。1.細胞質雄性不稔性:WRCの各系統に台中65号(T65)の戻し交雑を行うことで核置換系統を作出し、CMSの形質が現れるかどうかを調査した。WRC20, WRC27, WRC36は既報のCMS関連遺伝子が存在しないが、BC6F1とBC7F1はすべて雄性不稔性を示したので、新規の細胞質雄性不稔性の可能性が高いことを明らかにした。WRC23はBC4F1とBC5F1世代でも不稔の個体と可稔の個体が分離して出現したため、CMSではなく、核遺伝子支配のドミナントな雄性不稔性の可能性も考えられた。WRC07, WRC45, WRC48, WRC49からは雄性不稔性を示さないことがわかった。WRC41はCMS原因遺伝子をして知られているorf79を保持している。稔性回復遺伝子のマッピングを行ったところRf2遺伝子座を含む第2染色体にマッピングされた。2.柱頭露出性:柱頭露出率が60%を越す品種としてWRC45を見出した。WRC45とT65のF2を作出し、QTL解析を行ったところ、柱頭露出率のQTLを第4染色体と第8染色体に検出した。WRC45はjaponica品種と同じ短粒種に属するため, japonica品種への柱頭露出性の供与親として有用であると考えられた。細胞質雄性不稔性について新規CMSの候補と3系統、新規RFを持つ系統候補を1系統選抜することができ、当初の計画通り進展した。ドミナントな雄性不稔遺伝子候補を見つけたことは、当初の期待を上回る成果である。柱頭露出性等の花器形質について柱頭露出率を高める新規のQTLを見出した。このため、当初の計画以上に進展していると判断される。農業生物資源ジーンバンクNIASコアコレクション世界のイネ(WRC)69品種を材料とし、ハイブリッドライスを育種するための重要形質として、雄性不稔性について調査した。WRCの各系統に台中65号(T65)の戻し交雑を行うことで核置換系統を作出し、CMSの形質が現れるかを調査した。WRC20, WRC27, WRC36の戻し交雑後代は、新規の細胞質雄性不稔性を示すことを明らかにした。ミトコンドリア遺伝子を調査したところ、新規orf312を保持することを明らかにした。

ORF312のC末端側半分はWA-CMSの原因因子とされるORF352と97%の相同性を示した。新規orf312がWRC20, WRC27, WRC36に由来するCMS原因遺伝子と考えられた。WRC41に台中65号(T65)の戻し交雑して得られたCMS系統では、ミトコンドリアにORF79が蓄積するが、WRC41に由来する稔性回復系統では、orf79 RNAの分解による転写後制御が見られることを明らかにした。稔性回復遺伝子のマッピングを進めたところ、第2染色体の877 kb(日本晴相当)に絞り込んだ。この領域にはRf2が座乗しているが、塩基配列が非機能型を示したため、Rf2とは異なる新規の稔性回復遺伝子が存在する可能性が示唆された。WRC23に由来する雄性不稔性は、核遺伝子支配のドミナントな雄性不稔性と考えられた。雄性不稔性遺伝子のマッピングを行い、候補領域を第10染色体の3,773 kb(日本晴相当)に絞り込んだ。ドミナント雄性不稔性イネは、循環選抜育種へも利用できると期待される。ハイブリッドライス育種に重要な形質の分子基盤を構築するため、農業生物資源ジーンバンクNIASコアコレクション世界のイネ69品種を材料とし、イネ品種「台中65号」の連続戻し交雑を行うことにより、細胞質雄性不稔性を示す系統と関連する遺伝子を明らかにした。柱頭露出性を調査し、柱頭露出率の高い系統を明らかにした。高い柱頭露出率に寄与するQTLを第4染色体と第8染色体に検出した。これらの情報は、ハイブリッドライス育種の実用化に有用である。細胞質雄性不稔性について新規CMSの候補と4系統、新規RFを持つ系統候補を2系統選抜することができ、当初の計画以上に進展したた。柱頭露出性等の花器形質についてWRC05についての解析が計画通り達成できた。柱頭露出性等の花器形質についてWRC45についての解析がやや遅れている。全体的に見ると概ね順調に進展していると判断される。新規の細胞質雄性不稔性候補系統について、ミトコンドリア遺伝子について解析し、CMS原因遺伝子を明らかにする。また、原品種は稔性回復遺伝子を持つと期待されるので、WRC系統xT65の稔性が見られた初期世代にT65を戻し交雑し、稔性回復遺伝子を保持するNILを作成しながら稔性回復遺伝子を明らかにする。WRC23はCMSではなくて、核遺伝子支配のドミナントな雄性不稔性の可能性も考えられたため、これを遺伝学的に証明し、その遺伝子のマッピングを行い、DNAマーカーを明らかにして、イネの循環選抜育種への応用を検討する。柱頭露出率に関しては、見出したQTLに注目し、T65の戻し交雑を進め、染色体断片部分置換系統を作出するとともに、柱頭露出率を高める遺伝子のマッピングを推進する。28年度が最終年度であるため、記入しない。植物分子遺伝学細胞質雄性不稔性:NIASコアコレクション世界のイネ69品種に「台中65号」の戻し交雑を行い、細胞質置換系統を作出する計画であるので、これを継続する。特に、新規CMSの候補として見出した4系統について、台中65号の戻し交雑を進め、細胞質雄性不稔性であることを確認する。ミトコンドリア遺伝子を解析し、CMS原因遺伝子を明らかにする。新規稔性回復遺伝子を持つ系統の候補として見出したWRC23とWRC41について稔性回復遺伝子の遺伝学的解析を行う。柱頭露出性等の花器形質:WRC45 x T65のF2の中で、特に柱頭露出率が高い個体を3個体選抜したので、これらにT65を交雑した後代の柱頭露出率を調査する。
子どもの意見表明権と子どもの権利救済機関へアクセスする権利

本研究はいわゆる「子どもの権利に関する条約」(公定訳では「児童の権利に関する条約」)の第12条の意見表明権につき,国際機関のレベル及び本条約を批准した各国レベルにおける議論の動向を分約することにより,子供の意見表明権の原理的意義および制度的意義を明らかにすることを目的としていた。一年間の研究により,以下の成果をあげることができた。まず,国連子どもの権利委員会による第12条の解訳の進展として,第12条を個々の子どもの手段的権利を保障したものとの解訳に加えて,集団としての子どもの参加権を保障するものとの翻訳を行っていること。そして,個人的手段的権利として(あるいはその発展形態として),子どもが自ら救済機関にアクセスする権利を承認していることを明らかにしえた。また,子どもの参加権及び手段的権利につき,国際準則における発展の状況を明らかにした。この領域においては,養子縁組,里親委託など家族法領域において,子どもの手段的権利の保障の動向が顕著であるほか,少年司法の領域においても同様の傾向が見られれことが明らかになった。以上のような成果があったが,CEにおける「18未満の者による権利行使に関する条約」草案の分権,および英米における子どもの権利についての理論動向については第一次資料の入手・整理にとどまり,今後の過題として,これらの資料の分析とその成果の公表が残されている。
長期絶食・経静脈栄養管理においてグレリンが消化管に与える影響に関する研究

【研究の意義と重要性】本邦の新生児外科医療は過去50年間で急速に進歩し、手術を必要とする新生児の90%が救命できるようになったが、自己の小腸では生命を維持することが困難な症例が増加しており、有効な治療法の開発が喫緊の課題となっている。我々の研究は、大量に小腸を喪失し短小腸なった患児らのわずかに残された自己小腸に対し、生命が維持する能力を賦与することを最終目標として掲げている。【研究内容】消化管ホルモンであるグレリンは、ほぼ全ての臓器に分布する成長ホルモン放出促進因子受容体(GHS-R,Growth Hormone Secretagogues Receptor)のリガンドとして発見され、組織修復・成長に関する様々な生理作用を発揮する。グレリンの腸管粘膜への作用としては、in vitroで腸上皮細胞の増殖を促進するとの報告があるが、その機序はいまだ解明されていない。そこでグレリンの小腸粘膜への作用を明らかにするために、まずは腸管萎縮に対してどのような作用を示すかを明らかにすることとした。2016年度は長期絶食・経静脈栄養モデルラットを作成し、Acyl-ghrelin投与を行なった。その結果、腸管粘膜萎縮に効果的な働きがある可能性が示唆された。2017年度は絶食期間を延ばし、さらに80%大量小腸切除を行った短腸ラットモデルの作成に着手し、モデルを確立した。本年は、このモデルにグレリンを投与し腸管切除後の残存腸管にどのような作用を及ぼすかを検討した。その結果、グレリン投与が残存腸管の腸管順応促進を示唆するものであったが、投与時期や投与量の検討までは至らず今後さらなる研究が必要である。消化管ホルモンであるグレリンは胃X/A様細胞から分泌され、ほぼ全ての臓器に分布する成長ホルモン放出促進因子受容体(GHS-R,Growth Hormone Secretagogues Receptor)のリガンドとして発見され、組織修復・成長に関する様々な生理作用を発揮する。本研究では、より臨床に近い長期絶食・経静脈栄養ラットモデルを作成し、グレリンの腸管への作用を検討する。また、長期絶食・経静脈栄養ラットモデルにおいてグレリンの腸管粘膜への作用がみられれば、大量小腸切除を行った短腸・経静脈栄養ラットを作成し、グレリンの残存腸管への作用を検討する。グレリンが効果的な作用を示せば補充療法について至適量、至適時期を検討し、新たな術後管理法を開発する。本年はまず、長期絶食、経静脈栄養ラットモデルを作成した。ヒトの平均寿命68歳(WHO2012)、ラットの平均寿命は725日であり、長期絶食をヒトの半年間に相当する7日間を観察期間に設定し、経静脈栄養管理を行い手技が確立した。7日間の絶食・経静脈栄養管理ラットでは、合併症である小腸粘膜の萎縮がみられた。これに対しグレリン投与群では空腸絨毛高及び陰窩深の萎縮がグレリン非投与群に比べ軽度であった。グレリン投与が絶食・経静脈栄養管理の合併症である小腸粘膜萎縮に対して効果的であることが示唆されたため、さらに経静脈栄養管理の期間をヒトの1年に相当する14日間に実験を進めている。現在、7日間の絶食・経常脈栄養管理モデルラットが確立し、グレリン投与が小腸粘膜萎縮予防に対して効果的な結果がみられる。具体的には組織学的変化において、空腸絨毛高及び陰窩深の萎縮が軽度であり、CCPRの増加がみられた。今後は絶食期間を14日間にすることで、グレリンの小腸粘膜萎縮予防に対するさらなる効果が検証できると思われる。消化管ホルモンであるグレリンは、ほぼ全ての臓器に分布する成長ホルモン放出促進因子受容体(GHS-R,Growth Hormone Secretagogues Receptor)のリガンドとして発見され、組織修復・成長に関する様々な生理作用を発揮する。本研究では、昨年度経静脈栄養管理をヒトの6ヶ月に相当する7日間の絶食・経静脈栄養ラットモデルの作成に成功し、グレリンの小腸粘膜への作用の検討を行ったところ、グレリンの小腸粘膜萎縮予防効果が示唆される結果であった。具体的には7日間の絶食・経静脈栄養管理ラットでは、合併症である空腸回腸の絨毛や陰窩の萎縮、つまり小腸粘膜の萎縮がみられた。本年は、昨年度の経静脈栄養期間7日間をヒトの1年に相当する14日間に延ばし実験を行った。7日間同様グレリンの小腸粘膜萎縮予防の効果が示唆された。この結果を受け、大量小腸切除を行った短腸・経静脈栄養ラットを作成し、グレリンの残存腸管への作用、つまり腸管順応について検討した。具体的には、80%大量小腸切除を行い術後14日間の経静脈栄養管理を行うラットモデルを作成した。本年はラットモデル作成、管理ができるようになったので、今後はこのラットモデルにグレリンを投与し、グレリンが残存小腸の腸管順応に効果的な作用を示せば補充療法について至適量、至適時期を検討し新たな術後管理法を開発する。

昨年度までに経静脈栄養ラットモデルの小腸粘膜萎縮に対するグレリンの予防効果を明らかにすることができた。また現在、80%短腸ラットモデル作成の手技が確立し、術後14日間の絶食・経静脈栄養管理も可能となった。今後はこのラットモデルにグレリンを投与し、残存小腸の腸管順応にグレリンがどのように作用するか、その効果が検証できると思われる。【研究の意義と重要性】本邦の新生児外科医療は過去50年間で急速に進歩し、手術を必要とする新生児の90%が救命できるようになったが、自己の小腸では生命を維持することが困難な症例が増加しており、有効な治療法の開発が喫緊の課題となっている。我々の研究は、大量に小腸を喪失し短小腸なった患児らのわずかに残された自己小腸に対し、生命が維持する能力を賦与することを最終目標として掲げている。【研究内容】消化管ホルモンであるグレリンは、ほぼ全ての臓器に分布する成長ホルモン放出促進因子受容体(GHS-R,Growth Hormone Secretagogues Receptor)のリガンドとして発見され、組織修復・成長に関する様々な生理作用を発揮する。グレリンの腸管粘膜への作用としては、in vitroで腸上皮細胞の増殖を促進するとの報告があるが、その機序はいまだ解明されていない。そこでグレリンの小腸粘膜への作用を明らかにするために、まずは腸管萎縮に対してどのような作用を示すかを明らかにすることとした。2016年度は長期絶食・経静脈栄養モデルラットを作成し、Acyl-ghrelin投与を行なった。その結果、腸管粘膜萎縮に効果的な働きがある可能性が示唆された。2017年度は絶食期間を延ばし、さらに80%大量小腸切除を行った短腸ラットモデルの作成に着手し、モデルを確立した。本年は、このモデルにグレリンを投与し腸管切除後の残存腸管にどのような作用を及ぼすかを検討した。その結果、グレリン投与が残存腸管の腸管順応促進を示唆するものであったが、投与時期や投与量の検討までは至らず今後さらなる研究が必要である。今後は絶食期間を14日間にし、グレリンの小腸粘膜における作用を検討する。長期絶食の合併症である粘膜萎縮に効果が見られれば、短腸ラットモデルを作成し、残存小腸へのグレリンの作用を検討したい。今後は80%短腸ラットモデルに術後14日間経静脈栄養管理を行い、グレリンを投与し、グレリンの腸管順応への作用を検討する。グレリンの腸管順応への効果が明らかになれば、その至適投与時期、至適投与量の検討を行う予定である。消耗品を予定よりも安価に購入することが出来た。実験用試薬購入に充てることとする。
造血幹細胞移植後患者の外来看護ガイドラインの開発

本研究では造血幹細胞移植後患者を対象とした長期フォローアップ外来のケアガイドラインを開発し、その妥当性を確認する。そのために、下記調査1-3を行う。調査1「移植後患者への長期フォローアップ外来のニーズ調査」:長期フォローアップ外来に通院する移植後患者のニーズを明らかにする.調査2「ケアガイドラインの開発」:調査1の結果を基に,看護ケアガイドラインを開発する.作成したガイドラインについて看護師などにインタビュー調査し,改善点を明らかにし修正し洗練化を図りガイドラインを開発する.調査3「ケアガイドラインの有効性の評価」:調査2で作成したケアガイドラインを移植後患者に適用し,その効果を評価する。
顕著な内部構造を有する複雑液体における非平衡現象および相転移ダイナミクス

本研究課題の遂行課程で、粘性の圧力微分の逆数を超える剪断率を与えたとき、液体の一様状態が不安定化し、遂にはキャビテーションやシアバンドどいった非線形現象に至るという全く新たな機構を提案した。この機構は特に粘性の大きな液体系について広く成立しうるものであると予想しており、この研究で得られた知見を基に、さらなる一般化を行った。特に過冷却状態あるいは、ガラス状態にある極めて高粘性な液体や固体(金属ガラスや地球マントルなど)の塑性変形の機構、あるいはシアバンド形成、破壊、疲労現象などの不均一化を伴う変形について理解するために、自由体積などミクロな描像を有効的に組み入れたメソスケールモデルの立場から、系統的な研究を行ってきた。そのほかに、下記のような研究を展開した。(i)過冷却液体中に成長する動的不均一構造と輸送物性の関係について、主に数値シミュレーションを援用して、新たな知見を得た。(ii)膜の連続体シミュレーション法を開発し、流体力学相互作用など複雑な効果がある場合につい研究を行った。これらの研究についても、現在、論文投稿中である。「顕著な内部構造を有する複雑液体における非平衡現象および相転移ダイナミクス」という表記研究課題のもとに極めて多岐にわたる対象について、新奇な非平衡物性、相転移ダイナミクスの研究を行った。1.流動下の粘弾性相分離現象流動について詳細な計算機実験的研究を行った。特にミセル溶液におけるシアバンド現象に関して、ストレス-拡散結合がバンド界面の安定性を破り、複雑な動的定常状態をもたらすことを示した。これは、近年注目されているレオカオスと呼ばれる現象の要因となりうると考える。2.電流に駆動される、コルビノ円盤状の(第2種超伝導体)渦糸格子系では、動径方向の非一様なローレンツ力に起因して、興味深い電流-電圧曲線が発生することが知られていた。この現象の可能なメカニズムを探るべく、フレンケル-コントロヴァモデルを発展させ、現象論的な解析を展開した。本研究では以下のような予測を得る。(i)臨界電流以下では剛体的な回転運動が実現される。(ii)臨界電流以上では、渦糸格子の分裂、塑性変形が生じる。この結果として得られる電流-電圧曲線も含めて、本研究で提案した現象論モデルは実験を定性的によく再現することが分かった。上記の研究以外にも、超臨界流体における対流現象や固体の塑性変形に関して、主に数値的に研究を行い、その成果は海外の学術雑誌に掲載済みである。また、せん断流下の液体の不安定化現象、ネマチック液晶中のイオンの運動、過冷却液体中のマイクロレオロジーに関しても研究を行い、論文投稿中、あるいは投稿準備中の段階である。流体力学では、流れに伴う密度変化を無視できる、すなわち非圧縮性を仮定できる場合が多い。よく知られた例として、流れが圧力変化を伴わない単純剪断流がある。この場合には、粘性応力による体積変形がなく慣性効果も無視できる。したがって、単純剪断流については、密度揺らぎの増幅を伴う不安定化(キャビテーション、シアバンドなど)は起きないと考えられてきた。このことは、そもそも単純剪断(横モード)が、その字義通り体積変化、つまり密度揺らぎ(縦モード)を引き起こさない変形であることからも理解できよう。本研究では、このような、これまでの知見に反し、ずり粘性の密度依存性に起因する流れと密度揺らぎの結合を明確に考慮に入れることによって、単純剪断流であっても、非圧縮状態が破れうることを示した。ずり粘性の圧力微分の逆数によって与えられる臨界剪断率を超えると、液体の一様状態は力学的に不安定になり、遂にはキャビテーション、シアバンドなどに至ることを予測する。この予測は、流体力学の基本方程式であるNavier-Stokes方程式から自然に導かれるという、極めて単純かつ一般的なものでありながら、これまでの流体力学研究で歴史的に見落とされてきた。本研究の結果から、非常に粘性の高い液体では、この剪断誘起不安定性が実験的に容易に実現しうる程度の剪断率でも起こると予測される。実際、高粘性の潤滑剤において観察された異常な剪断誘起不安定性を、今回の結果により説明できる。単純剪断によっても密度の均一な状態が実際に不安定化することを確認し、さらには非線形領域における動的な性質を調べるため、モデル流体(ファンデルワールス流体)を用いた計算機シミュレーションを併せて行った。そこで得られた結果は、我々の理論予測を強く支持するだけでなく、顕著な非ニュートン性(シア-シンニング)の発現などの興味深い非線形効果をも見出す。これらは、近年報告されている低分子潤滑油におけるずり誘起のキャビテーション現象のレオロジー的観測とよく一致する。(i)

過冷却液体中に成長する動的不均一構造と輸送物性の関係について、主に数値シミュレーションを援用して、新たな知見を得た。(ii)膜の連続体シミュレーション法を開発し、流体力学相互作用など複雑な効果がある場合につい研究を行った。これらの研究についても、現在、論文投稿中である。