hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
炭素鎖定序性情報に基づくらせん状超分子の構築と構造制御

申請者は、炭素鎖オリゴマーである胆汁酸ステロイドをホストとして長年包接化合物の研究を続けてきた。この研究過程で、ホスト分子がらせん状超分子を形成する例が見つかった。このらせん構造は、タンパク質や核酸などの生体高分子のらせん構造と何らかの深い関係があるように思われる。そこで本研究は、できるだけ多数のらせん状包接体をつくり、炭素鎖オリゴマーであるステロイドとらせん集合体との相関関係や分子認識機構を解明することを目的とし、次のような研究成果が得られた。1.キラルな定序性炭素鎖オリゴマーの合成を行った。水素結合基を複数個もつホストを市販品のコール酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸などから合成し、これら炭素鎖オリゴマーを各種有機溶媒から結晶化してらせん状超分子体を形成させた。2.さらに通常の溶媒類を用いて、上記オリゴマーの包接化を探索した。通常一つのオリゴマーについて百種以上のゲスト候補を調べ、らせん状超分子体の有無を探索した。3.得られた超分子の結晶構造と溶液中の構造を、赤外吸収分光法、核磁気共鳴分光法、X線粉末回折法などにより調べた。数十個以上の超分子の単結晶のX線構造解析により、らせん構造を50種以上見つけた。分子グラフィックスにより分子集合体を解析し、らせん構造や包接空間さらに分子認識機構などを明らかにした。4.分子構造の変化と水素結合・分子配列の変化との対応関係に基づき、らせん集合体に導く分子構造について考察した結果、らせん集合の普遍的存在を確信するに至った。この研究過程で、ホスト分子がらせん状超分子を形成する例が見出された。このらせん構造は水素結合で形成されており、さらに水やゲスト分子が関与することもある。そこで本研究では、できるだけ多数のらせん状包接体をつくり、炭素鎖オリゴマーであるステロイドとらせん集合体との相関関係や分子認識機構を解明することを目的とする。水素結合基をもつステロイド・アルカロイド・糖などの天然脂環式化合物の中で特に胆汁酸ステロイドに注目して、水素結合基を複数個もつ誘導体を市販品のコール酸やデオキシコール酸などから合成した。これら炭素鎖オリゴマーを各種有機溶媒から結晶化させて超分子体を形成させた。2.通常一つのオリゴマーについて百種以上のゲスト候補を調べ、上記オリゴマーの包接化を探索した。水と有機溶媒との混合溶媒で、水が入ってらせんを形成する場合が見つかった。3.得られた超分子の結晶構造と溶液中の構造を、赤外吸収分光法、核磁気共鳴分光法、熱重量分析法、x線粉末回折法などにより調べた。超分子の単結晶をつくり、そのx線構造解析を行った結果、らせん構造の存在が確認できた。4.分子グラフィックスにより分子集合体を解析し、らせん構造や包接空間さらに分子認識機構などを明らかにした。さらに、水素結合様式を明らかにし、超分子化過程を解析した。分子構造の変化と水素結合・分子配列の変化との対応関係を明らかにした。申請者は、炭素鎖オリゴマ-である胆汁酸ステロイドをホストとして長年包接化合物の研究を続けてきた。そこで本研究では、できるだけ多数のらせん状包接体をつくり、炭素鎖オリゴマ-であるステロイドとらせん集合体との相関関係や分子認識機構を解明することを目的とする。

1.前年度に続いて、キラルな定序性炭素鎖オリゴマ-の合成を行った。水素結合基をもつステロイド・アルカロイド・糖などの天然脂環式化合物の中で特に胆汁酸ステロイドに注目して、水素結合基を複数個もつアミド誘導体やエピマ-を市販の胆汁酸から合成した。2.上記のように合成した炭素鎖オリゴマ-を各種有機溶媒から結晶化させて超分子体を形成させた。通常一つのオリゴマ-について百種以上のゲスト候補の包接化を探索した。3.上記で得られた超分子の結晶構造と溶液中の構造を、赤外吸収分光法、核磁気共鳴分光法、熱重量分析法、X線粉末回折法などにより調べた。超分子の単結晶をつくり、そのX線構造解析を行った結果、らせん構造の存在が確認できた。4.前年度の結果を踏まえ、分子グラフィックスにより分子集合体を解析し、らせん構造や包接空間さらに分子認識機構などを明らかにした。申請者は、炭素鎖オリゴマーである胆汁酸ステロイドをホストとして長年包接化合物の研究を続けてきた。この研究過程で、ホスト分子がらせん状超分子を形成する例が見つかった。このらせん構造は、タンパク質や核酸などの生体高分子のらせん構造と何らかの深い関係があるように思われる。そこで本研究では、できるだけ多数のらせん状包接体をつくり、炭素鎖オリゴマーであるステロイドとらせん集合体との相関関係や分子認識機構を解明することを目的とし、本年度は次のような研究成果が得られた。1.平成10、11年度に続いて、キラルな定序性炭素鎖オリゴマーの合成を行った。水素結合基を複数個もつ誘導体を市販品のコール酸やデオキシコール酸などから合成し、これら炭素鎖オリゴマーを各種有機溶媒から結晶化させて超分子体を形成させた。2.平成10、11年度に続いて、さらに通常の溶媒類を用いて、上記オリゴマーの包接化を探索した。通常一つのオリゴマーについて百種以上のゲスト候補を調べた。3.得られた超分子の結晶構造と溶液中の構造を、赤外吸収分光法、核磁気共鳴分光法、X線粉末回折法などにより調べた。数十個以上の超分子の単結晶のX線構造解析により、らせん構造を多数見つけた。分子グラフィックスにより分子集合体を解析し、らせん構造や包接空間さらに分子認識機構などを明らかにした。分子構造の変化と水素結合・分子配列の変化との対応関係と明らかにし、らせん構造に導く分子構造について考察した。
効率的な計算が可能なゲームの研究

本研究ではナッシュ均衡解が効率的に計算できるゲームのクラスを明らかにすることを目的に,下記三つを柱とする基礎的な研究を行った:(1)有限戦略ゲームにおける純粋戦略均衡解の存在条件と求解法の研究,(2)混合戦略を離散化したゲームにおける厳密な均衡解の存在条件と求解法の研究,(3)不連続な利得関数を持つゲームの均衡解の研究.成果としては,主に(1)の純粋戦略均衡の存在条件に関して7編の論文の公表と10回の学会・研究会報告を行った他,(2)と(3)については予備的な考察を行った.本年度は,主に有限戦略ゲームにおける純粋戦略均衡についての研究を行った.まず,昨年度GAMES2012にて報告した利得関数が整凹の有限対称ゲームにおける均衡の存在条件に関する論文を,Discrete Applied Mathematicsより公刊した.次に,この論文の条件を弱めた結果について,研究分担者の渡辺がEURO/INFORM2013にて報告をを行った.この研究では,対称性と(自戦略に関する)凹性に加えて,対称プロファイル付近である条件が成り立てば,純粋戦略均衡が存在することを明らかにしている.その後,Kats and Thisse (1992)のweak unilateral competitiveゲームでは,対称性と(自戦略に関する)準凹性があれば純粋戦略均衡があることがわかり,この結果について,飯村がUECE Lisbon Meeting 2013にて報告を行った.現在それをまとめた論文を投稿中である.この結果は,対称で準凹の有限二人ゼロ和ゲームには純粋戦略均衡が存在するという,有限二人ゼロ和ゲームで知られている結果を大幅に拡張するものであり,進化ゲーム,特に有限母集団の進化ゲームへの応用が考えられる.現在,他の研究者を交えてそちらの方面への応用を模索している.本年度はまた,有限ゲームの可解性についての研究を行い,いくつかの新しい可解なゲームのクラスを見出した.これらは次年度に引き続き研究していく予定である.本年度は前年度に引き続き有限ゲームについての研究を主に行った.まず,投稿中のWUCゲームに関する論文は,改訂依頼に基づき改訂を行い,現在レビュー中である.純粋戦略均衡を持つ有限ゲームのクラスについての研究は,内外の四つの学会・研究集会で報告を行った.また,新規の論文として次を公表した: Iimura, T. "On the IENBR-solvability of two-person finite games", Research Paper SeriesNo. 149, Tokyo Metropolitan University [2015年3月].この論文では,最適反応にならない戦略の逐次的削除で二人有限ゲームが解けるための必要十分条件を明らかにしている.件の削除の操作は純粋戦略の範囲では効率的に行えることが知られているが,本研究では,最適反応サイクルがなく,ナッシュの意味で強く可解なゲームでは,削除によってナッシュ均衡点の集合全体をえる事ができ,しかもそれが効率的に行えることを示している.これは,課題テーマである「効率的な計算が可能なゲーム」のクラスを,混合戦略の範囲で一つ明らかにしたものといえる.(二人有限ゲームにおいて合理化可能な戦略とナッシュ均衡戦略が一致する必要十分条件を示したものともいえる.)その他,有限人の進化ゲームに関する論文を執筆し,現在投稿準備中である.投稿中のものには,3人以上のunilaterally competitiveゲームにおける純粋戦略均衡の存在その他の性質に関する論文と,最適戦略にならない戦略の逐次的削除で解けるゲームに関する論文がある.後者は,UECE Lisbon Meeting 2015で発表した.投稿準備中のものには,有限母集団の進化均衡とナッシュ均衡が一致するクラスの拡張に関する論文などがある.総じて,本年度は純粋戦略均衡の存在に関する研究を中心に進展があった.未公刊の論文について公刊を進めるため,計画期間を1年延長した.昨年度までは有限ゲームが中心であったが,本年度の成果(未公刊のものを含む)には無限ゲームも対象に含むものがあり,当初の計画の一角を固めてきている.ホテリング型のモデルについても考察に着手した.これらから,計画はおおむね順調に進展していると考える.本年度は,最適反応にならない戦略の逐次的削除によって二人ゲームが可解となる必要十分条件を示した論文1をEconomics Lettersから公刊した他,弱い利得外部性を持つゲームの均衡の性質を調べた論文について学会報告を行い,その他,四つのワーキングペーパーを公表した.論文1のゲームのクラスは効率的な求解法が存在するゲームのクラスであり,研究期間全体を通じての,一つの大きな成果と考えられる.学会報告論文やその他のワーキングペーパー論文はみな,純粋戦略均衡の存在に関する定理を含み,とりわけ,離散的な戦略集合や不連続な利得関数のもとでの存在定理には,これまでにない,新しい結果が含まれている.本研究では,研究期間全体を通じて,1.有限戦略ゲームにおける純粋戦略均衡の存在条件と求解法,2.混合戦略を離散化したゲームにおける均衡の存在条件と求解法,3.不連続な利得関数を持つゲームの均衡,の三つを研究対象の柱として取り組んだが,このうち2については困難もあって特に成果はなかった.しかしながらそれ以外では,三つの査読付きジャーナル論文と五つの投稿前論文の公表を通じて新しい結果を示すことができ,おおむね良好な成果を生むことができたと考えている.本研究ではナッシュ均衡解が効率的に計算できるゲームのクラスを明らかにすることを目的に,下記三つを柱とする基礎的な研究を行った:(1)有限戦略ゲームにおける純粋戦略均衡解の存在条件と求解法の研究,(2)混合戦略を離散化したゲームにおける厳密な均衡解の存在条件と求解法の研究,

(3)不連続な利得関数を持つゲームの均衡解の研究.成果としては,主に(1)の純粋戦略均衡の存在条件に関して7編の論文の公表と10回の学会・研究会報告を行った他,(2)と(3)については予備的な考察を行った.本研究課題では次の三つを主たる研究対象にしている.(1)有限戦略ゲームにおける純粋戦略均衡解の存在条件と求解法の研究,(2)混合戦略を離散化したゲームにおける厳密な均衡解の存在条件と求解法の研究,(3)不連続な利得関数を持つゲームの均衡解の研究.このうち(1)については対称ゲームのクラスで既刊1篇他2篇をまとめており,(2)については,離散化によるものとは異なるが,混合戦略均衡が効率的に求められるゲームのクラスを今年度一つ明らかにした.これらから,総じて,一定の成果がそろってきているといえる.現在手元にある論文を延長期間の1年間に可能な限り公刊することに努める.ミクロ経済学,ゲーム理論最終年度にあたる平成27年度では,仕掛中の論文数編の公刊に努力するとともに,研究対象(2)(3)で未着手なものへの取り組みを行い,あわせてまた,新たに得られている知見を基にした発展に取り組んでいく.有限戦略ゲームについては発展性のある形で結果がでたため,次年度以降にもさらに発展が期待できる.無限戦略ゲームの均衡の存在条件については特に行わなかったが,ゲームの可解性に関する研究がそれに代わるものとして今年度行えた.これらを総合して,研究は計画通り,おおむね順調に進展していると考える.昨年度取りやめた学会出張にかかる旅費相当の残額があるため.次年度使用額が生じた理由は当初予定していた出張が研究の進捗状況の関係でできず,旅費相当分が未使用になったためである.論文投稿料や追加の学会報告にかかる旅費に充当する予定.平成25年度の純粋戦略均衡に関する研究については,ゲームの可解性,逐次的戦略消去による可解性,進化ゲームの三点を新たに加えて続けることを考えている.平成26年度のその他には,当初の計画通り,混合戦略均衡の求解法について研究をすすめる.次年度使用額の大半は来年度に旅費として使用する予定であるが,今年度利用した英文校閲などにも少し使用したいと考えている.
高次複雑系免疫システムの情報伝達制御

本特定領域研究では、高次複雑系免疫システムの情報伝達制御機構の解明と、その異常による免疫疾患の発症機構を明らかにするために以下の研究項目を設定している。A01:抗原非特異的分子による情報伝達制御A02:抗原認識のシグナル変換機構A03:免疫システム構築の情報伝達制御本総括班の目的は、1)上記の研究項目それぞれの年次ごとの研究評価を行い、計画立案に対する助言や計画に従って成果が蓄積されているか否かを厳密にチェックする、2)各々の研究項目の研究者が密な連携をもって、相補的に、また相互活性化しながら、研究を推進するように、公開シンポジウムの開催、研究資材の交換、共通な研究支援体制を確立する、3)情報公開を積極的に推進するなど、時機をえた柔軟な活動を行うことである。平成11年10月に総括班の活動を開始し、各年度ごとに2回、合計8回の総括班会議を開催し、領域全体の研究方針や、共同研究などの促進を促した。またニュースレターを合計7号発刊した。情報の公開を促進する目的でホームページを開設し、内容の更新,を随時行った。さらに、平成15年2月に、理学研究所・免疫アレルギ-総合科学センターとの共同で、国際シンポジウムを開催した。海外から23名、特定領域研究班員を中心に、国内から24名の講演者によるシンポジウムを行った。海外からの40名を含めて、合計434名の参加のもとに、2月20日23日の4日間、熱心な発表、討論、情報交換を行った。このシンポジウム期間中に、本特定領域研究によっておこなわれた研究成果が、海外の研究成果と比較して、勝るとも劣らないことが確認できた。又、今後の免疫学研究の方向性が確認できた。平成11年11月4日に第一回総括班会議を大阪で開催し、本領域研究の進め方を討論した。その結果に基づき、以下のような研究活動を行なった。本特定領域研究の研究内容を広く周知させることを目的として、ニュースレター(特定領域研究「免疫シグナル伝達」ニュース)を300部作成し、計画研究代表者及び分担研究参加予定者及び主たる免疫学会会員(合計300名)に配付した。平成12年度に計画研究がスタートした後は、年23回の予定でニュースレターを発刊し、各研究者に配付し情報交換を促進する予定である。現状の研究状況をよく把握するとともに、12年度計画研究を開始するにあたり、学問上の問題点をより明確にするために、第一回公開シンポジウムを、平成12年2月29日3月1日に開催した。本特定領域研究からは計画研究の代表研究者9名の講演と、総括班員から1名の講演を行なった。さらに、研究者間の情報交換を促進するとともに、研究内容を広く公開する目的で、本特定領域研究のホームページを作製し、公開した。(ホームページアドレスhttp://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/molonc/www/immune/index.html)各計画研究が円滑に開始されることを目的として、全体に共通する研究方法の条件決定を行なった。本特定領域研究では、各種情報伝達分子のノックアウトマウスや、トランスジェニックマウスを作製したり、他から供与を受けて使用するが、これらのマウスの免疫臓器の免疫組織化学的解析は、全研究者の共通の問題である。このために、凍結ミクロトームを購入し、すでに組織切片を均一に作製するための条件設定を終了した。A01:抗原非特異的分子による情報伝達制御A02:抗原認識のシグナル変換機構A03:免疫システム構築の情報伝達制御本総括

班の目的は、1)上記の研究項目それぞれの年次ごとの研究評価を行い、計画立案に対する助言や計画に従って成果が蓄積されているか否かを厳密にチェックする、2)各々の研究項目の研究者が密な連携をもって、相補的に、また相互活性化しながら、研究を推進するように、公開シンポジウムの開催、研究資材の交換、共通な研究支援体制を確立する、3)情報公開を積極的に推進するなど、時機をえた柔軟な活動を行うことである。平成12年度は、8月1日に第一回総括班会議を、平成13年1月30日に第二回総括班会議を開催し、本特定領域研究の研究評価並びに研究計画に対する検討を行った。第一回班会議においては、平成12年度の方針を決めるとともに、平成13年1月30日に第二回公開シンポジウムを開催することを決定した。又、公開シンポジウムの講演者の決定を行った。ニュースレターNo.2(平成12年6月)、N.3(平成1年12月)を発刊した。情報の公開を促進する目的でホームページを開設し、内容の更新を随時行った。フローサイトメーターを購入し、免疫担当細胞の染色条件の検討を行った。また、免疫担当細胞や、自己免疫疾患モデルマウスの各臓器における遺伝子発現を定量的に測定するために、定量的PCRを行うための機器を購入し、その実験条件の設定を行った。平成13年に開催した第二回公開シンポジウムには、本特定領域研究への直接の参加者以外にも約200名の参加者があり、本特定領域研究のさらなる発展に有用な研究結果の情報交換と討論が活発に行われた。本特定領域研究では、高次複雑系免疫システムの情報伝達制御機構の解明と、その異常による免疫疾患の発症機構を明らかにするために以下の研究項目を設定している。A01:抗原非特異的分子による情報伝達制御A02:抗原認識のシグナル変換機構A03:免疫システム構築の情報伝達制御本総括班の目的は、1)上記の研究項目それぞれの年次ごとの研究評価を行い、計画立案に対する助言や計画に従って成果が蓄積されているか否かを厳密にチェックする、2)各々の研究項目の研究者が密な連携をもって、相補的に、また相互活性化しながら、研究を推進するように、公開シンポジウムの開催、研究資材の交換・共通な研究支援体制を確立する、3)情報公開を積極的に推進するなど、時機をえた柔軟な活動を行うことである。平成13年度は、6月26日に第一回総括班会議を、平成14年2月19日に第二回総括班会議を開催し、本特定領域研究の研究評価並びに研究計画に対する検討を行った。第一回班会議においては、平成13年度の方針を決めるとともに、平成14年2月19日に第二回公開シンポジウムを開催することを決定した。ニュースレターNo.4(平成13年6月)、No.5(平成13年12月)を発刊した。さらに、平成15年2月に国際シンポジウムを開催することを決定し、プログラム委員会を設置した。平成13年12月13日に第一回、平成14年2月19日に第三回のプログラム委員会を開催し、招待講演者の人選を行い、海外から30名、日本から24名のシンポジストの候補者を選び、招待状を発送した。遺伝子操作動物用ベントラック一台を購入し、各種遺伝子改変マウスの系統維持を行うために、マウス飼育ラックを一台購入した。
ハイドロダイナミックスに基づくマイクロスケールミストによるプラーク除去法の開発

我々は、水道水を高圧・高速でマイクロミストで噴射する技術を応用した、新しい口腔清掃システムの開発を検討してきた。本手法では、“人体において痛みとして感じないレベルの低圧"で歯面上、口腔粘膜上に形成されたプラークを除去することが可能であり、歯面・歯髄・歯周組織への為害作用が一切ないことが期待できる。本研究では、臨床応用を視野に、非臨床試験を実施しその安全性と有効性を確認した。超高齢社会を迎え、日本の三大死因の肺炎に占める誤嚥性肺炎の割合は高く、その多くは要介護高齢者や、脳血管障害や高齢に伴う咽頭期障害を有する患者である。口腔プラークは誤嚥性肺炎の感染源として挙げられ、その除去は、齲蝕や歯周病の治療や予防のみならず、口腔機能の維持と回復、呼吸器感染症や消化器感染症の予防にまで大きく関与している。また、口腔ケアを含む周術期口腔機能管理は術前・術後の感染予防や、手術の予後の改善に繋がる。すなわち、周術期の患者や要介護者の口腔プラーク除去は、入院や期間の短縮やQOL向上に寄与するばかりか、増大する国民医療費の削減にも繋がるものと期待されている。しかしながら、歯の表面や舌、口腔粘膜等の上に強固に付着した細菌の塊である口腔プラークの除去は、現行の歯ブラシや清掃用具でプラーク除去を徹底することは容易ではない。そのため超高齢社会を迎え在宅医療の推進の面からも、医療従事者あるいは介護者が、オンサイトで安心かつ安全に使用し得る効果的な口腔プラーク除去器の開発・実用化が喫緊の課題となっている。そこで我々は、水道水を高圧で微粒子化し、マイクロ径のミストとして高速噴射する技術を応用し、簡便かつ効果的にプラーク除去を行い得る新たな口腔清掃システムの開発・実用化を目指した。本装置の最大の利点は、マイクロスケールの質量の小さいミストを、高速で噴射するため、“人体において全く圧を感じないレベルの低圧"での噴射が可能であることである。これは、これは従来のウォータージェットや歯ブラシによる高圧の原理によるプラーク除去法とは全く異なり、歯面・歯髄・歯周組織への為害作用が一切なく、水道水を用いるため安全性も高いと考えられる。本研究では、将来的な臨床応用を見据え、口腔内に適用可能な噴射ノズルの開発及びその小型化を実現するため、噴射ノズル、噴射条件等の必要条件の検討を行った。肺炎が日本人の死因の第三位となって久しく、誤嚥性肺炎の占める割合は患者の年齢依存的に高く、原因として、口腔プラークの存在が指摘されている。しかしながら、歯や舌・頬粘膜と強固に結合した細菌塊である口腔プラークは、歯ブラシや補助清掃用具による除去が容易ではなく、健常者においても訓練と技術を要する。超高齢社会を迎え、今後ますます増加が予想される中で、医療従事者や介護者が、オンサイトで簡便、かつ効果的に口腔プラーク除去可能な、新たな口腔清掃システムの開発・実用化が喫緊の課題となっている。これまでも、ウォータージェットに代表される、高圧の原理に基づくプラーク除去法が開発されてきた。しかし、高すぎる圧は口腔粘膜への適応を困難とし、多すぎる水の流量は、新たな誤嚥の危険性を含んでいる。そこで申請者らは、“人体において全く圧を感じないレベルの低圧"かつ“可能な限り少ない流量"をコンセプトに、マイクロミストスプレー法による口腔清掃システムの開発を検討してきた。本装置の特徴は、水道水を高圧で微粒子化し、マイクロ径のミストとして高速噴射することで、歯面・歯髄・歯周組織への為害作用が一切ないことである。当技術の実用化に向けて噴射ノズル形状、噴射条件等の臨床応用への必要条件の検討・打ち合わせ、および噴射ノズルの試作を重ねてきた。将来的な臨床応用を見据え、現在、口腔内に適用可能な噴射ノズルの開発及びその小型化まで進めている。今年度は加えて、前臨床試験として動物実験による安全性の評価を実施し、臨床評価として健常有歯顎者に対して本臨床機器の臨床評価を行い、本機器の有効性と安全性を評価することとした。本試験により良好な結果が得られれば、薬事申請を行い、早期の上市に繋げたいと考えている。将来的には、誰もが安心・安全かつ容易に利用できる、新たな口腔清掃システムの開発・実用化になることが期待できる。臨床応用を見据えて、噴射ノズル形状、噴射条件等を検討し、噴射ノズルの試作を重ね、低圧・低水量で、プラーク除去を可能とする試作ノズルを開発した。流体力学の計算式および流体シミュレーションの結果から各種条件を設定し、顎模型を用いたプラーク除去試験により、最適条件の検討を行った。その結果、実際の臨床で用いられるよりも、低圧・低水量の条件下で良好な洗浄効果が得られ、さらにエアーアシストを加えることでより大きな効果が得られた。並行して、流体力学による数値解析の結果、ミスト衝突後の急速な液滴の無数の広がりが界面での剪断応力を生み除去に繋がっている可能性、そのためにエアーアシストによる加速が効果的であることが示唆された。in vitroにおいて、ヒト口腔細菌をシャーレ上に培養し、除去試験を行ったところ同様の結果を得た。本装置の薬事承認を得るに当たって検討すべき事項を明らかにするために、PMDAと2回目の対面助言準備面談を受け、さらに開発前相談を受審した。対面助言に従って、動物実験を含む安全性の評価モデルおよび非臨床試験のプロトコールを作成、臨床仕様のプラーク除去機器を用いた動物実験を開始し、得られた試料の分析を行っている。

また、その効果および安全性を検証するために、臨床試験を開始し検証を行っている。誤嚥性肺炎は、日本人の死因の第三位である肺炎において、患者の年齢依存的に割合が高い。近年、口腔プラークがその原因として指摘されるが、その除去は容易ではなく、超高齢社会を迎えた今、簡便、かつ効果的に口腔プラーク除去可能な、新たな口腔清掃システムの開発・実用化が喫緊の課題となっている。そこで申請者らは、“人体に痛みとして認識しないレベルの低圧"かつ“最小限の流量"をコンセプトに、マイクロミストスプレー法による口腔プラーク除去システムの開発を検討してきた。これは従来の高圧の原理に基づく除去とは異なり、人体への為害作用がなく、口腔粘膜等の軟組織への応用も期待できる。これまで、当技術の実用化に向けて噴射ノズルの基本仕様の策定と試作を重ね、今年度はさらに、噴射ノズル形状、噴射条件等を検討し、噴射ノズルの試作と小型化を重ねた。また、本法のプラーク除去の原理について、流体数値解析および流体シミュレーション、顎模型によるプラーク除去試験の結果から検討を行った。その結果、臨床で想定する噴射距離以上の条件下において、低圧・低水量で良好な洗浄効果が得られた。このことは安全性を更に担保する上で重要であり、解析の結果、エアーアシストによる効果が大きいことが示された。また、昨年度実施した動物実験データについて、好中球の浸潤や、マクロファージの発現等を指標とした安全性モデルの開発に向けて分析を行い、本装置の安全性を示唆する所見を得て、現在投稿中である。昨年度実施した臨床試験においては、充分な結果が得られず(非公表)、再度の臨床試験の実施を求められたため、進捗状況に若干の遅れが生じているが、本年度内に臨床試験を終了した。また、本年度予定していた薬事申請のための小規模な治験の設計および、プロトコールの作成については、PMDAと3回目の対面助言準備面談を受け、さらに探索的臨床試験PRT相談を受審した。我々は、水道水を高圧・高速でマイクロミストで噴射する技術を応用した、新しい口腔清掃システムの開発を検討してきた。本手法では、“人体において痛みとして感じないレベルの低圧"で歯面上、口腔粘膜上に形成されたプラークを除去することが可能であり、歯面・歯髄・歯周組織への為害作用が一切ないことが期待できる。本研究では、臨床応用を視野に、非臨床試験を実施しその安全性と有効性を確認した。臨床応用を見据えて、噴射ノズル形状、噴射条件等を検討し、噴射ノズルの試作を重ねた結果、扇型にミスト噴射が可能な微細な縦型スリット(W:0.05mm以下)を有する矩形ノズルを作製した。本ノズルを用いることで、高密度で均一なミスト噴射が可能であり、顎模型を用いたプラーク除去試験において歯間部の隙にも効果的に噴射され、さらにエアーアシスト(0.5MPa)を付与することで良好な結果を得た。並行して、流体力学による数値解析の結果、被噴射面の液膜の存在が、最大圧力、最大相当応力の減少つながり、これらがプラーク除去に繋がっていることが示唆された。また、流体力学の計算式から、ミスト生成が可能な噴射口の形状や、流量、吐出圧等の噴射条件を求め試作に繋げた。
徐放性細胞増殖因子を組み込んだ生体材料

本研究の目的は、細胞の分化増殖を促す細胞増殖因子を材料とうまく組み合わせることにより、積極的に細胞を増殖させる機能を備えた生体材料を開発することである。つまり、細胞増殖因子の徐放化技術とこれまでの人工材料とを複合化することによる生体材料の創製を試みる。そのため、その第一段階としての、細胞増殖因子の徐放化の検討を行った。この徐放化技術により、増殖因子のin vivoでの安定性の向上、ならびにその作用を有効に発揮させることができる。そこで、平成6年度には、増殖因子を徐放化するための高分子ハイドロゲルの調整、ならびにハイドロゲルからのモデルタンパク質の徐放化を調べた。タンパク質はその環境の変化により容易に変性失活することから、まず、架橋ハイドロゲルを作製し、その後、タンパク質をハイドロゲル内に含浸させる方法によりタンパク質含有ハイドロゲル製剤を得た。平成7年度においてはハイドロゲル用の生体内分解吸収性の高分子としてゼラチンを取り上げ、グルタルアルデヒドにて化学架橋することによりゼラチンハイドロゲルを作製した。これらの架橋試薬ならびにゼラチンの濃度を変化させることにより、ゼラチンハイドロゲルの分解性はコントロール可能であった。ハイドロゲルからの塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)の徐放を試みたところ、ハイドロゲルの分解とともにbFGFが徐放され、その徐放パターンがハイドロゲルの含水率、つまり分解性により変化することがわかった。本年度はbFGF含浸ゼラチンハイドロゲルから徐放されるbFGFの生物活性について検討した。その一つの方法として、bFGF含浸ゲルをマウス皮下に埋入した後の血管新生効果を評価した。bFGFの水溶液投与群においては全く血管新生が認められなかったのに対して、bFGF含浸ハイドロゲルの周辺には有意な血管の新生が認められ、ハイドロゲルから徐放されたbFGFの生物活性が残存していることが確かめられた。また、微粒子状のゼラチンハイドロゲルを用いた場合にも、同様にbFGFの血管新生作用の増強が見られた。そこで、本年度においては、まず、増殖因子を徐放化するための高分子材料の調製、ならびにタンパク質の徐放化の検討を行った。タンパク質はその環境の変化により、容易に変性失活することが知られている。そこで、タンパク質-高分子材料製剤作製時に、タンパク質への影響の少ないと考えられるハイドロゲルを徐放用高分子担体として取り上げた。生体内分解吸収性の水溶性高分子であるゼラチンをグルタルアルデヒドあるいは水溶性カルボジイミドにて架橋することによりハイドロゲルを作製した。これらの架橋試薬ならびにゼラチンの濃度を変化させることにより、分解性の異なるハイドロゲルを作製することが可能となった。これらのハイドロゲルからのモデルタンパク質の徐放を試みたところ、ハイドロゲルの含水率によりその徐放パターンが変化することがわかった。予備的に、塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)のゼラチンハイドロゲルからの徐放化を試みたところ、ハイドロゲルの分解とともにbFGFが徐放されることがわかった。

本研究の目的は、細胞の分化増殖を促す細胞増殖因子を材料とうまく組み合わせることにより、積極的に細胞を増殖させる機能を備えた生体材料を開発することである。つまり、細胞増殖因子の徐放化技術とこれまでの人工材料とを複合化することによる生体材料の創製を試みる。そのため、その第一段階としての、細胞増殖因子の徐放化の検討を行った。この徐放化技術により、増殖因子のin vivoでの安定性の向上、ならびにその作用を有効に発揮させることができる。そこで、昨年度においては、増殖因子を徐放化するための高分子ハイドロゲルの調製、ならびにハイドロゲルからのモデルタンパク質の徐放化を調べた。タンパク質はその環境の変化により容易に変性失活することから、まず、架橋ハイドロゲルを作製し、その後、タンパク質をハイドロゲル内に含浸させる方法によりタンパク質含有ハイドロゲル製剤を得た。本年度においては、ハイドロゲル用の生体内分解吸収性の高分子としてゼラチンを取り上げ、グルタルアルデヒドにて化学架橋することによりゼラチンハイドロゲルを作製した。これらの架橋試薬ならびにゼラチンの濃度を変化させることにより、ゼラチンハイドロゲルの分解性はコントロール可能であった。ハイドロゲルからの塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)の徐放を試みたところ、ハイドロゲルの分解とともにbFGFが徐放されることがわかった。また、その徐放パターンはハイドロゲルの含水率、つまり分解性により変化した。次に、bFGF含浸ゼラチンハイドロゲルをマウス皮下に埋入した後の血管新生作用を調べた。bFGFの水溶液投与群においては全く変化がなかったのに対して、bFGF含浸ハイドロゲルの周辺には有意な血管の新生が認められ、ハイドロゲルから徐放されたbFGFの生物活性が残存していることが確かめられた。そこで、平成6年度には、増殖因子を徐放化するための高分子ハイドロゲルの調製、ならびにハイドロゲルからのモデルタンパク質の徐放化を調べた。平成7年度においては、ハイドロゲル用の生体内分解吸収性の高分子としてゼラチンを取り上げ、グルタルアルデヒドにて化学架橋することによりゼラチンハイドロゲルを作製した。
ヒト神経芽腫ＭＹＣＮ／ＮＣＹＭマウスモデル構築による大規模分子標的創薬

わが国における小児がんの治癒率は約80%に達した。しかし、その中で進行神経芽腫の治癒率は低く、国際的にも治療薬に貧しているのが現状である。そこで、我々は高リスク神経芽腫に対する治療薬の開発を展開した。その結果、独自に見出した標的分子であるTrkB, ALK/ShcCに対する低分子阻害剤を複数同定し、特にTrkBを抑制する低分子阻害剤候補に関しては、in vivoにおける効果も確認した。また、NLRR1に対する治療用単クローン抗体の精製にも成功した。さらに、ヒト神経芽腫に似た腫瘍を発生するNCYM/MYCNダブルトランスジェニックマウスを作成し、新しい抗がん剤スクリーニング系を確立した。小児がんの治癒率が70%を越す中、今なお最も難治性の高リスク神経芽腫に対する新しい治療薬の開発は喫緊の課題である。インシリコ・オートドック・スクリーニング法を用いて、TrkB受容体のBDNF結合領域を標的とする300万個の低分子化合物から、7個の阻害剤を同定し、IC-50の低い2個の構造から新規化合物の作製を試みた。その結果、さらにIC-50の低い化合物を見いだした。また、BDNFによるTrkBの活性化がこれらの化合物により強く抑制された。ALKとShcCが結合する領域2か所に結合する低分子化合物に関しては、下流で活性化されるシグナルの解析を進めた。一方、神経芽腫cDNAプロジェクトから同定した高リスク神経芽腫に高発現するNLRR1新規膜蛋白質に対する単クローン抗体の中から神経芽腫細胞の増殖を抑制するものを選択し、エピトープマッピングを行った。また、抗がん剤との併用により相乗効果が認められた。MYCNオンコジンのcis-antisense geneであるNCYM遺伝子は、ヒトおよびチンパンジーのみにしか無い蛋白質であることを明らかにしたが、MYCN蛋白質の安定化を起こす機序はGSK3bを阻害することによるものであることが明らかになった。NCYMトランスジェニックマウスを作成し、既存のMYCNトランスジェニックマウスとのダブルトランスジェニックマウスを作成したところ、ヒト神経芽腫に類似した遠隔転移を高頻度に起こした。発生した神経芽腫組織を収集し、現在、ヒト神経芽腫サブタイプとの比較をアレイCGHや次世代シーケンサーを用いて行なっている。小児がんの中で、今なお最も難治性の高リスク神経芽腫の新しい治療薬開発を目指して、以下の研究を行った。インシリコ・オートドック・スクリーニング法を用いて、TrkB受容体のBDNF結合領域を標的とする300万個の低分子化合物から、7個の阻害剤を同定し、それぞれのIC-50を明らかにした。マウスを用いた毒性試験では最大投与量でも毒性は見られなかった。また、同様の手法でALKとShcCが結合する領域2か所に結合する低分子化合物のスクリーニングを行い、それぞれ5個と3個の殺細胞効果を有する化合物を同定した。これらはアポトーシスを誘導したが、p53の活性化、AKTの抑制が見られた。一方、我々が神経芽腫cDNAプロジェクトから同定した高リスク神経芽腫に高発現するNLRR1新規膜蛋白質に対する単クローン抗体の同定に成功し、これが神経芽腫細胞の増殖を抑制することを明らかにした。NLRR1ノックアウトマウスを作成し、一部のホモ欠失マウスは胎生致死していること、生まれたマウスの成長は抑制されることが判明した。NCYM遺伝子は、MYCNオンコジンのcis-antisense geneとして読まれ、長い間large non-coding RNAと考えられていたNCYM蛋白質はヒトおよびチンパンジーのみにしか無く、MYCN蛋白質の安定化に寄与していることが明らかになった。そこで、ヒト神経芽腫に近いマウスモデルを作成するために、NCYMトランスジェニックマウスを作成し、既存のMYCNトランスジェニックマウスとのダブルトランスジェニックマウスを作成した。それぞれから発生した神経芽腫組織を収集し、それぞれのヒト神経芽腫サブタイプとの比較をアレイCGHや次世代シーケンサーを用いて行なう準備を進めた。インシリコ・オートドック・スクリーニング法を用いて、TrkB受容体のBDNF結合領域を標的とする300万個の低分子化合物から、7個の阻害剤の同定し、さらにIC-50の低い2個の構造から類推して新規化合物5個を作製した。次に、マウスを用いた神経芽腫ゼノグラフトでin vivo増殖抑制を確認した。また、神経芽腫細胞株でp53の強い活性化が認められた。さらに同様の方法で、我々が見いだしたNCYM蛋白に対する阻害剤を探索すべく、標的部位のデザイン作製を始めた。

一方、高リスク神経芽腫に高発現するNLRR1新規膜蛋白質に対する増殖抑制性単クローン抗体を大量に作製し、ヒト神経芽腫ゼノグラフトにおいて抗体が腫瘍に蓄積すること、腫瘍の増殖を抑制することを確認した。さらに、ヒト神経芽腫組織において、NLRR1とALKが異なる腫瘍細胞群に発現していることを見いだした。したがって、NLRR1抗体を用いた治療と、ALK阻害剤の併用療法が神経芽腫においては重要と考えられた。MYCNオンコジンのcis-antisense geneであるNCYM遺伝子は、ヒトおよびチンパンジーのみにしか無い蛋白質であり、GSK3bを阻害することによってMYCN蛋白質の安定化を図ることを見出したが、今回、Calpainを介してMyc蛋白質のcleavageを促進し細胞死を抑制していることを明らかにした。したがって、NCYMの機能がさらに明らかとなり、NCYMに対する阻害剤の開発が、とくに神経芽腫においてはより重要となって来た。26年度が最終年度であるため、記入しない。小児外科学分野26年度が最終年度であるため、記入しない。神経芽腫の標的分子に対する低分子化合物のスクリーニングと機能解析は、予定どおりTrkB、ALK、ShcCを対象に順調に進んでおり、300万個の中から同定した阻害剤候補に関しては、アポトーシス誘導の下流シグナルの解析が進んだ。神経芽腫細胞の増殖に抑制的に働くNLRR1単クローン抗体の同定も確実なものになり、安定した抑制効果が得られている。in vitroの研究からin vivo研究への移行を行うための抗体の大量作製も進み、一方でヒト化の試みも行っている。研究全体の計画はほぼ順調である。上記のオリジナルな新薬候補の効果をスクリーニングするために、NCYM/MYCNダブルトランスジェニックマウスの継続的作成と、ゼノグラフトを用いた抗がん剤スクリーニング系の安定した供給を目指して体制作りを行った。時間がかかっているが、少しずつ進んでいる。神経芽腫の標的分子に対する低分子化合物のスクリーニングは、これまでの予定どおりTrkB、ALK、ShcCを対象に順調に進んでおり、300万個の中から具体的な阻害剤候補が見つかり、アポトーシス誘導の下流シグナルの一部が明らかになってきた。今後の課題は、in vitroの研究からin vivo研究への移行であるが、それを行なうための大量の抗体確保が大きな問題となっている。しかし、研究全体の計画はほぼ順調に進んでいる。上記のオリジナルな新薬候補の効果をスクリーニングするために、NCYM/MYCNダブルトランスジェニックマウスの継続的作成と、ゼノグラフトを用いた抗がん剤スクリーニング系の安定した供給が必要である。このin vivoスクリーニング系の確立はほぼ予定どおり進んでいる。同定した低分子化合物の神経芽腫細胞増殖阻害剤としての細胞内シグナル伝達機構の解析をさらに進める。
流動場における溶存気体の発泡・放出及び溶解現象のモデリング

本研究では、地球環境調和におけるCO_2溶解処理、省エネルギー対策におけるCAESシャンペン現象などの問題を背景にして、気体の液体中への溶解現象や液体中からの発泡(発出)現象の正確な物理的理解を得ることを目的に実験研究を行った。まず、二酸化炭素気泡の発泡過程と溶解過程の両過程が観察できる実験装置を製作した。CCD高速度ビデオカメラを用いて現象を観察し、実験装置を現象が良く観察できるように改良するとともに、実験手法についても検討し、計測可能な手法を確立した。この手法により、二酸化炭素気泡の溶解・消滅過程と気液界面のない液体中からの発出(発泡)・成長過程を確認した。溶解・消滅過程の観察では、可視化画像より、圧力上昇時の二酸化炭素気泡の体積変化は圧力に反比例して体積が減少すると仮定した計算値以上に大きく、溶解が発生していることが推定された。また、二酸化炭素に比べ溶解度が80分の1程度の窒素ガスを用いた比較実験の結果からも二酸化炭素気泡の溶解は確認された。さらに、二酸化炭素マイクロ気泡は加圧されるとその大きさが現有の装置では確認できない大きさにまで体積を減少させる、つまり、消失過程に近い現象も観察した。この後、急減圧を行うと、気泡の消滅が発生した領域(水中)で気泡の発出が観察され、局所二酸化炭素濃度が影響したものと推定される結果を得た。以上のように、気泡の体積変化が圧力変化に見合う以上の変化を観察できたことで、溶解、発出現象を確認した。
非線形光学・光線力学治療を目指したポルフィリン類縁体材料の創製

非線形光学材料及び光線力学療法剤創製を目指して、新奇なポルフィリン類縁体の合成に着手した。まず、既知の方法を参照しオリゴピロール原料合成を行ったが、文献に記載されていない問題点を発見しこれを改善、副生成物のできない手法を確立した。また、これまでは導入困難で他のヘテロ環と比較して報告例の少ないピリジン環を持ったオリゴピロールの合成法も見出した。標的化合物として定めたβアルキルヘキサフィリン(1.1.1.1.1.1)は、フリーベース・中性の状態で不安定であるためか、反応の再現性が乏しく、プロトン化状態での同定しか行われていなかった。合成法を見直し、酸化前中間体を単離する手法を採ったところ、最終段階の精製作業が大幅に簡略化し、再現性が向上しただけでなく中性状態のプロトンNMRスペクトルの測定も可能になった。その結果、プロトン化状態と同じように2箇所のメゾ位が内側を向いていることがわかった。さらに、亜鉛錯体にすることで安定性が増すことも分かった。強い芳香族性とポルフィリンに類似した光吸収特性を示した。ヘキサフィリン(1.1.1.1.1.1)の亜鉛錯体あるいはメゾフリーヘキサフィリン(1.1.1.1.1.1)の金属錯体において母核の芳香族性を維持したのは共に初めてである。また、X線結晶構造解析にも成功した。しかしながら他の金属錯体に合成は成功しなかった。一方で、単離した中間体の金属錯体化も試みた。原料にトリピランを用いると前駆体は分子内に2つのジピリンユニットを有した非共役環状構造になるが、種々検討した結果、BF_2錯体とRh(CO)_2錯体の合成に成功した。まず、既知の方法を参照しオリゴビロール原料合成を行ったが、文献に記載されていない問題点を発見しこれを改善、より失敗の少ない手法を確立した。そのことにより前駆体・目的物だけでなく、周辺領域での合成が容易になったと言える。また、別プロジェクトからのフィードバックにより、これまでは導入困難で他のへテロ環と比較して報告例の少ないピリジン環を持ったオリゴビロールの合成法も見出した。これは、本研究の今後の展開を拡張するのみならず、ポルフィリノイドの構造化学・錯体化学の発展を大いに促しうるものであると期待できる。これらを利用して、同じく既知の手法でポルフィリノイド合成に着手した。各ステップを改良しつつ行ったところ、全行程で一切のカラムクロマトグラフィ精製を必要としない方法を見出した。収率等の改善点は多々あるが、将来的な応用展開を考えたとき、カラム精製を利用しない大量合成の可能性は、安価かつ環境負荷が低い点で非常に意義のあることであると思われる。実際のところ、研究計画にあるベータアルキルヘキサフィリンは、一般に言われているように不安定であった。しかし、これまでは不安定化の理由がわからず改善策も検討されることはなかったが、本研究と最近の研究結果を照らし合わせることによってそのメカニズムが明らかとなれば、環拡張ポルフィリンの生成過程などの基礎化学的な観点からも興味深く、また更なる発展研究の可能性をも模索できるようになることも期待される。

標的化合物として定めたβアルキルヘキサフィリン(1.1.1.1.1.1)は、フリーベース・中性の状態で不安定であるためか、反応の再現性が乏しく、プロトン化状態での同定しか行われていなかった。合成法を見直し、酸化前駆体を単離する手法を採ったところ、最終段階の精製作業が大幅に簡略化し、再現性が向上しただけでなく中性状態のプロトンNMRスペクトルの測定も可能になった。その結果、プロトン化状態と同じように2箇所のメゾ位が内側を向いていることがわかった。さらに、亜鉛錯体にすることで安定性が増すことも分かった。強い芳香族性とポルフィリンに類似した光吸収特性を示し、X線結晶構造解析にも成功した。メゾフリーヘキサフィリン(1.1.1.1.1.1)の金属錯体あるいはヘキサフィリン(1.1.1.1.1.1)の亜鉛錯体において母核の芳香族性を維持したのは共に初めてである。しかしながら他の金属錯体に合成は成功しなかった。一方で、単離した前駆体の金属錯体化も試みた。原料にトリピランを用いると前駆体は分子内に2つのジピリンユニットを有した非共役環状構造になるが、種々検討した結果、BF_2錯体とRh(CO)_2錯体の合成に成功した。それぞれの前駆体錯体を足がかりとした芳香族化はできなかったが、出発原料の組み合わせにより様々な非環状共役配位子が創製できることがわかり、ポルフィリノイド前駆体の化学という新しいフィールド創出のきっかけになると期待される。
脳虚血に伴う遺伝子発現の変動探求ならびに脳保護、脳蘇生方法の形態学的評価法の確立

脳細胞は低酸素状態により障害されやすいが、すべての細胞が同じように障害されているわけではなく、特に障害されやすい細胞群が存在する。しかも細胞群により障害が認められる時間が異なる。これら現象の機序の解明は、脳保護、脳蘇生における治療方法の究明にも結び付く。今回我々低体温による脳保護作用の解明を試みるにあたり、in situ hybridization法を用いimmediate early geneにより、これまで細胞構築上は変化が認められないとされてきた脳虚血後早期の時点から遺伝子レベルでの変化を追及した。(1)脳保護に臨床的に有効であるとされている軽度の予防的低体温管理下での脳虚血モデルをラットを用いて作成した。脳保護、脳蘇生モデルで、脳虚血再灌流後に伴う早期からのc-fos、zif/268遺伝子発現がどのように影響するかをin situ hybridization法を用い組成化学的に調べ、画像解析にて検討した。常温虚血群では再潅流後30分で海馬歯状回に、60分でCA1, CA3領域にc-fos遺伝子の著明な発現をきたした。正常対照群および軽度低体温下虚血群では海馬において再灌流60分後もc-fos遺伝子の発現をみとめなかった。zif遺伝子については、歯状回に虚血後の著明な発現をみたがこれも軽度低体温下では発現が抑制されることを明らかにし、1996年度の日本集中治療学会、日本解剖学会総会において報告した。(2)遅発性神経細胞壊死が形態的に観察される再灌流後3から7日間の長期生存モデルで、脳蘇生による経時的な変化との比較検討を行った。低体温による神経細胞保護効果は34°Cの軽度低体温管理にてみとめられ、また常温虚血で認められたアポトーシスによる神経細胞死が低体温管理により防ぐことが可能であることが明らかになった。
構造物の耐風性能評価に及ぼす風速の収束域効果に関する実験的研究

90mm×37mmの開口部を鉛直方向に30個,水平方向に10個の計300個配置した成層格子による一様分布風速場と直線勾配を持つ風速場の風速3成分の乱流特性を検討し,以下の点を明かにした.使用した風洞装置は,九州大学工学部建築学科エッフェル型吸込式風洞装置である。なお,測定部断面寸法は1.5m×1.5m,測定位置は格子下流1,500mm,である。1成層格子の開口部を全開にした状態での平均風速分布(1)縦成分(平均流方向成分)は一様分布である。実験には風速15m/sを用いた。(2)鉛直および水平横成分の平均値はほぼゼロの一定分布である。2成層格子の開口部を全て全開にした状態での乱流特性.(1)縦成分,鉛直および水平横成分の乱れの強さの比は1.0:0.09:0.78となった。(2)縦成分,鉛直および水平横成分の乱れのスケール比は2:1:1となった。(3)パワースペクトル形状は、測定断面内壁面付近の15cm以内を除いて,3成分ともほぼ,等方性乱流理論でのカルマンスペクトルに一致する。3開口部を調整して,直線勾配の風速分布とした状態での平均風速分布(1)縦成分(平均流方向成分)は測定断面内の中央部1/3の領域内で直線分布の風速勾配を示す。4直線勾配の風速分布とした状態での乱流特性(1)縦横3成分とも乱れの強さは,直線勾配をしめす。(2)乱れのスケールは3成分とも一様分布時より大きい。(3)平均風速の直線勾配範囲の約半分の領域では,3成分とも乱れのスケールは風速値に比例して大きくなるが,縦成分がもっとも顕著である。(4)乱流スペクトルは,3成分とも縦成分に似た形状を示した。本研究は,任意形状の風速分布を風洞装置内でシミュレートする技術開発とこのような風速場での乱流特性を明らかにすることである.本年度においては以下の点が完了あるいは明らかになった.1)本研究の実験装置である正層格子の作成を完了した.2)正層格子は,各格子板を風洞壁面外から稼働できるように工夫した。このことにより,風速分布形状の調整効率を大幅に上げることができた.現時点では,この調整作業を手動で行っているが,電動装置の付設により更なる効率化が可能である.3)正層格子を用いた風速分布は,平均風速において一定勾配分布,べき指数分布の他,収束域などで見られる特異な風速分布を作成できる.しかしながら,形成できない分布形状も存在し,次年度において本装置での適用限界を確認する必要がある.4)一定勾配の直線分布では,乱れの強さの分布形状もほぼ直線形状を示した。このときの正層格子の開口面積の分布は必ずしも直線比例ではなく,微妙な配置調整を必要とする.5)べき指数分布では,一定勾配分布時以上の格子開口面積比の調整を必要とし,風速分布形状は開口比に敏感に反応する.この場合の乱れの強さの分布は,平均風速の分布形状にほぼ対称性を示す.6)乱れのスケールの分布は平均風速の分布形状に対応する。

これは,本研究に関連して行った強風時観測の現場計測の結果に対応しており,本装置が風速のにならず実際に風速場での乱れのスケールの分布にも対応できることを示すものである.本年度は,90mm×37mmの開口部を鉛直方向に30個,水平方向に10個の計300個配置した成層格子による一様分布風速場と直線勾配を持つ風速場の風速3成分の乱流特性を検討し,以下の点を明らかにした.使用した風洞装置は,九州大学工学部建設学科エッフェル型吸込式風洞装置である。なお,測定部断面寸法は1.5m×1.5m,測定位置は格子下流1,500mmである。1.成層格子の開口部を全て全開にした状態での平均風速分布は以下のようになった。(1)縦成分(平均流方向成分)は一様分布である。実験には風速15m/sを用した。(2)鉛直および水平横成分の平均値はほぼゼロの一定分布である。2.成層格子の開口部を全て全開にした状態での乱流特性は以下のようになった。(1)縦成分,鉛直および水平横成分の乱れの強さの比は1.0:0.9:0.7となった。(2)縦成分,鉛直および水平横成分の乱れのスケール比は2:1:1となった。(3)パワースペクトル形状は,測定断面内壁面付近の15cm以内を除いて,3成分ともほぼ,等方性乱流理論でのカルマンスペクトルに一致する。3.開口部を調整して,直線勾配の風速分布とした状態での平均風速分布は以下のようになった。(1)縦成分(平均流方向成分)は測定断面内の中央部1/3の領域内で直線分布の風速勾配を示す。(2)このとき,鉛直および水平横成分の平均値はほぼゼロの一定分布である。4.直線勾配の風速分布とした状態での乱流特性は以下のようになった。(1)縦横3成分とも乱れの強さは,直線勾配を示すが,縦成分がもっとも顕著な直線変化を示した。(2)乱れのスケールは3成分とも一様分布時より大きい。(3)平均風速の直線勾配範囲の約半分の領域では,3成分とも乱れスケールは風速値に比例して大きくなるが,縦成分がもっとも顕著である。(4)乱流スペクトルは,3成分とも縦成分に似た形状を示した。