hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
魚類主要組織適合性抗原遺伝子の探索と分析

野生メダカの遺伝子を近交系メダカに導入し、メダカのゲノム解析に応用する試みとして、本年度は性染色体連関DNAマーカーの探索を行った。材料として用いた系統は、南日本集団由来の近交系Hd-rRと北日本集団由来のHNIである。3年前にHd-rRを遺伝行背景にHN1由来のY染色体を導入したコンジェニック系統の作成を開始し、本年戻し交配10世代が得られた。近交系HO5のランダムゲノムライブラリー(0.5-2kb)を作成し、これらをプローブとしてサザン分析を行ったところほとんどの単一コピーDNAでHd-rRとHNIとの間で多型がみられた。Yコンジェニック系統を用いてこれらの中から性に連関したクローンを探索し、pHO5-5とpHO5-110の2つのクローンを得た。pHO5-5(約1.8kb)はメダカ属内で共通に保存されているユニーク配列で、これをプローブとすると製限酵素Bg1II、DraIでHd-rRの雌雄を、HindIIIでHNIの雌雄を判別できた。この結果は、近交系のX、Y染色体の間で塩基配列の差があることを示し、形態的に未分化な魚類の性染色体の進的位置という観点から興味深い。pHO5-110(498bp)はメダカ属の両腕型染色体グループ内でのみ保存されている中頻度反復配列で、A1a-tRNA様配列を含んでいた。そのレトロポゾン様構造とメダカ属魚類の系統解析との関連で興味深い配列である。今後こうした方法で性に連関したDNAマーカーの探索を行うことによってメダカの性染色体の同定や構造の解析、さらに性決定機構の解明に役立つことが期待される。また遺伝的路離の離れた近交系の組合せによりDNAナーカー用いたメダカのゲノム解析が進むことが期待される。
天然林主要構成樹種を主体とした二次林の動態現象の解明に関する研究

本研究は、亜寒帯林、冷温帯林、暖温帯林のわが国を代表する森林タイプにおいて、原生状態の林分の長期モニタリング調査と、それに隣接する極相林分主要構成樹種を主体とする二次林分の長期モニタリング調査によって、原生林の潜在的な動態特性と、発達段階に伴って変化する二次林の動態特性を同時に明らかにすることを目的とした。具体的には、北海道東大雪の亜寒帯針葉樹林、鳥取県大山の冷温帯ブナ林、長崎県対馬の暖温帯常緑広葉樹林を対象として、これらの天然林内にすでに設置してある24haの調査区においてモニタリング調査を行った。同時に、約6080年以前に人為あるいは自然撹乱によって天然林が二次林化した極相林構成樹種を主体とした林分内にそれぞれ面積1ha(100m×100m)の永久調査区を設定して樹高≧2mのすべての生存樹幹を対象に毎木調査(樹種、根元位置、階層、胸高直径)を行った。原生林では構成樹種の更新にギャップ形成などの撹乱が重要な要因のひとつであることが推測され、ギャップ率やその形成率は構成樹種の新規加入率や個体群回転率と関係があることが明らかとなった。二次林調査区では出現樹種数と幹数のどちらにおいても亜寒帯林で最も少なく、林冠層における幹数は暖温帯林で最も少なかった。また、どの森林タイプでも原生林に比べて二次林において林冠層の本数密度が高く、ギャップ率は低いことが明らかとなった。さらに、原生林における構成樹種数が豊富な森林タイプほど、二次林の種多様性は天然林に比べて低い傾向があった。以上のことから、樹種の多様性と森林動態現象には密接な関係があると同時に、ギャップ動態が主要構成樹種の樹木群集動態に関連していることが考えられ、今後、天然林と二次林のモニタリングを同時に行うことにより、数ha規模での森林動態特性や森林帯レベルでの種多様性のメカニズムを解明できるものと考えられる。本研究は、亜寒帯林、亜高山帯林、冷温帯林、暖温帯林の4つのわが国を代表する森林タイプにおいて、原生状態の林分の長期モニタリング調査と、それに隣接する原生林分主要構成樹種を主体とする二次林分の長期モニタリング調査によって、原生林の潜在的な動態特性と、発達段階に伴って変化する二次林の動態特性を同時に明らかにしようとすることを目的とした。該当年度においては亜高山帯常緑針葉樹林を対象として、原生林分内の面積2haの永久調査区(原生林プロット)と、それに隣接した皆伐後天然更新した原生林主要構成樹種を主体とする二次林分の面積1haの永久調査区(二次林プロット)において、プロット内に出現した胸高直径≧5cmのすべての樹幹を対象に樹種、幹の生死、位置、階層、胸高直径について再調査を行った。原生林プロットにおける2000年の生存幹密度は648本/ha、二次林プロットでは2001年に生存幹密度は4986本/haであった。出現本数の多い上位の樹種はどちらもモミ属の2種で、原生林プロットでは、オオシラビソが、二次林プロットではシラビソが最も多かった。林分全体の死亡率を見ると、二次林は原生林より高く、一方、新規加入率は二次林で低かった。二次林では幹密度が高いことが死亡率に、原生林ではギャップ面積が大きいことが新規加入率に影響していると推測された。

原生林プロットでは、オオシラビソ、シラビソのモミ属2種の死亡率及び新規加入率とも、トウヒ、コメツガより高かった。二次林プロットでは、オオシラビソ、シラビソ、トウヒの死亡率が他の樹種に比べて高い値を示した。一方で、新規加入率にはほとんど樹種間の差はなく、原生林プロットより低い値であった。以上のように、原生林と二次林の動態特性は異なることが明らかとなり、今後、この動態特性がどのように変動するかについて解明する予定である。本研究は、亜寒帯林、亜高山帯林、冷温帯林、暖温帯林の4つのわが国を代表する森林タイプにおいて、原生状態の林分の長期モニタリング調査と、それに隣接する原生林分主要構成樹種を主体とする二次林分の長期モニタリング調査によって、原生林の潜在的な動態特性と、発達段階に伴って変化する二次林の動態特性を同時に明らかにしょうとすることを目的とした。該当年度においては東大雪の原生林主要構成樹種を主体とする林齢約80年生の林分(二次林)において、面積1haのプロットを設置して、プロット内に出現した樹高130cm以上のすべての幹を対象に毎木調査を行い、さらに、林冠状態、地床の倒木やササの被度の調査を行った。その結果、樹高130cm以上の出現幹数は1596本/haで、その1038本/haが胸高直径(DBH)≧5cmの上層幹で、558本/haがDBH<5cmの下層幹であった。本林分の主要構成樹種はエゾマツ、アカエゾマツ、トドマツ、ダケカンバで、トドマツは下層から上層までのどの階層でも、さらに、相対密度、相対胸高断面積合計のどちらにおいても50%以上を占め、最も優占した樹種であった。トウヒ属のエゾマツはトドマツに次いで相対密度、相対胸高断面積合計の値が高く、どちらも30%以上を占めていた。エゾマツと同属のアカエゾマツは、相対密度、相対胸高断面積合計のどちらにおいても10%未満で、老齢林に比べてその割合が低かった。プロット内の地形は平均傾斜約10゚と緩やかであり、林冠のギャップ率は14%であった。林床における平均の倒木被度は約3%であった。さらに、原生林と二次林の種多様性について比較するために、Shannon-Wienerの多様性指数を算出したところ、原生林では上層が1.9、下層が1.6となり、二次林ではそれぞれ1.7と1.6であり、原生林での上層樹木群集の種多様性がやや高いことが明らかとなった。
テトラヒドロビオプテリン(BH4)の糖尿病勢腎症発症予防に関する研究

ストレプトゾトシン(STZ)投与糖尿病ラットを用いて糖尿病性腎症を作成し、テトラヒドロビオプテリン(BH4)投与による予防効果を検討した。STZ群では第9週でアルブミン尿を認め、第14週まで糖尿病性腎症が進行した。しかし、BH4(20mg/kg)を22週齢まで連日投与していた(STZ+BH4)群では腎症の進展は認めなかった。腎の内皮型一酸化窒素合成酵素(eNOS)の発現はSTZ群では減少していたが、(STZ+BH4)群では減少していなかった。これらの結果はBH4が1型の糖尿病性腎症の発症にかかわり、その進展を予防する効果があることを示唆するものと考えられた。次に、自然発症糖尿病(OLETF)ラットを用いて糖尿病性腎症を作成し、BH4投与による治療効果を検討した。OLETFR群では第13週で蛋白尿を認め、第61週まで糖尿病性腎症が進行した。しかし、BH4(20mg/kg)を61日まで連日投与していた(OLETFR+BH4)群では蛋白尿はOLETFR群に比べ有意に低下し腎症の進展が改善していた。また、BH4投与による治療効果を、eNOSの発現という観点に基づき抗E-NOS抗体を用いた組織蛍光抗体法で組織学的に検討した。OLETFR群の腎のeNOSの発現は減少していたが、(OLETFR+BH4)群では、腎のeNOSの発現は減少していなかった。これらこれらの結果はBH4が1型、2型ともに糖尿病性腎症の発症にかかわり、その進展を予防する効果があることを示唆するものと考えられた。平成13年度は、ストレプトゾトシン(STZ)投与糖尿病ラットを用いて糖尿病性腎症を作成し、テトラヒドロビオプテリン(BH4)投与による予防効果を検討した。1)9週令のラットにストレプトゾトシン(160mg/kg)を腹腔内投与し、尿糖のチェックにより糖尿病の発症を確認し、その後インスリン皮下中により血糖を200mg/dl程度にコントロールするため、尿糖、血糖、尿蛋白はテストテープで毎日検査した。このようにして作成したSTZ糖尿病ラット(STZ群)と、対照の正常ラット(SD群)を用いて次の5群(各群12匹)に分け、一酸化窒素合成酵素(NOS)の補酵素としてテトラヒドロビオプテリン(BH4)を、NOS阻害剤としてLMNA(L-methyl-N-arginine)を用いた。2)10週齢より第1群と第2群は蒸留水を、第3群はBH4(20mg/kg)を、第4群はLMNAを、第5群はBH4とLMNAの両方を蒸留水に溶解し、経口注入で22週齢まで連日投与し、この5群につき、3週毎(10、13、16、19、22週齢)に、体重、血糖、血圧を測定し、採血と採尿を行った。採尿は代謝ケージで24時間尿を採取した。しかし、(STZ+BH4)群では腎症の進展は認めなかった。腎のeNOSの発現はSTZ群では減少していたが、(STZ+BH4)群では減少していなかった。これらの結果はBH4が糖尿病性腎症の発症にかかわり、その進展を予防する効果があることを示唆するものと考えられた。平成14年度は、自然発症糖尿病(OLETF)ラットを用いて糖尿病性腎症を作成し、テトラヒドロビオプテリン(BH4)投与による予防効果を検討した。1)OLETFラット(OLETFR)と、対照の正常ラット(LETOR)を用いて次の5群に分け、前年度と同様NOSの補酵素としてBH4をいNOS阻害剤としてLMNAを用いた。

各群は12匹で8-62週齢まで実験を行い、体重、血圧、血液・尿の生化学的分析と腎の病理組織を検討した。2)10週齢より第1群と第2群は蒸留水を、第3群はBH4(20mg/kg)を、第4群はLMNAを、第5群はBH4とLMNAの両方を蒸留水に溶解し、経口注入で54週齢まで連日投与した。この5群につき、6週毎(8、14、26、40、50、54週齢)に、体重、血糖、血圧を測定し、採血と採尿を行った。採尿は代謝ケージで24時間尿を採取した。これらの検体につき、血中ビオプテリン、尿中ビオプテリン、蛋白等を測定した。OLETF群では第13週で蛋白尿を認め、第61週まで糖尿病性腎症が進行した。しかし、(OLETF+BH4)群では蛋白尿はOLETF群に比べ有意に低下し腎症の進展が改善していた。これらの結果はBH4が糖尿病性腎症の発症にかかわり、その進展を予防する効果があることを示唆するものと考えられた。平成15年度は、平成14年度に作成した自然発症糖尿病(OLETF)ラットによる糖尿病性腎症モデルの組織学的解析を行い、昨年度の生理学的変化と生化学的変化のテトラヒドロビオプテリン(BH4)投与による治療効果を組織学的に検討した。1)LETFラット(OLETFR)と、対照の正常ラット(LETOR)を用いて次の5群に分け、NOSの補酵素としてBH4を、NOS阻害剤としてLMNAを用いた。各群は12匹で8-61週齢まで実験を行い、腎の病理組織を検討した。2)10週齢より第1群と第2群は蒸留水を、第3群はBH4(20mg/kg)を、第4群はLMNAを、第5群はBH4とLMNAの両方を蒸留水に溶解し、経口注入で61週齢まで連日投与した。この5群につき、61週齢で腎臓を摘出し、NOSの発現を組織学的に検討した。この組織蛍光抗体法は、ラット腎の凍結切片を作成し、抗E-NOS抗体を反応させた後、FITC標識の抗IgG抗体で二重染色し現有の蛍光顕微鏡で観察し画像処理装置で分析した。OLETFR群では第13週で蛋白尿を認め、第61週まで糖尿病性腎症が進行した。この群の腎のeNOSの発現は減少していた。しかし、(OLETFR+BH4)群では蛋白尿はOLETFR群に比べ有意に低下し腎症の進展が改善していた。この(OLETFR+BH4)群では、腎のeNOSの発現は減少していなかった。これらの結果はBH4が糖尿病性腎症の発症にかかわり、その進展を予防する効果があることを病理組織学的にも示唆するものと考えられた。
土・水環境技術の高度化に向けたコロイドおよびナノバブルの移動現象の解明

本研究では,共存するイオン種や腐植酸等の有機コロイドの影響に焦点を絞り,土壌中におけるコロイドおよびナノバブルの移動現象を体系的に明らかにすることを目的とする.採用初年度である当該年度は,多孔質体中のコロイド粒子の沈着が微細な気泡であるナノバブルの輸送動態に与える影響を検討するために,必要な実験系の設計・設置と実験実施に取り組んだ.当該年度の研究成果は,以下の通りである.近年,直径200 nm程度の微細な気泡であるナノバブルの土壌への適用可能性が議論されている.ナノバブルは比表面積が大きく表面が負に帯電しており,汚染物質等の吸着能が高いと考えられている.そのため,ナノバブルによる汚染土壌浄化効果が期待されている.ナノバブルの土壌への注入を実施する上で,土壌中に存在している多数のコロイド粒子がナノバブルの土壌中での輸送挙動に与える影響を検討する必要がある.そこで,コロイド粒子およびナノバブルを土壌を模したガラスビーズ充填カラムに交互に通水し,充填したガラスビーズに沈着したコロイド粒子がナノバブルの輸送挙動に与える影響を調べる実験を行った.その結果,コロイド粒子を先に通水した場合については,コロイド粒子の沈着がない場合と比べてナノバブルの輸送が阻害されるという結果が得られた.この結果から,沈着したコロイド粒子が疎水的な相互作用によりナノバブルの新たな吸着サイトとして作用したということが示唆された.モデル土壌におけるコロイドおよびナノバブルの移動現象を研究するために必要な実験系の設計および設置と実験実施に取り組めている.着実にデータの蓄積を進められていることから,研究課題の遂行は,順調に進んでいると評価できる.次年度は,当該年度の研究成果を活用し,今後の研究を推進していく.申請時の計画に基づき,コロイドと土壌マトリクスとの物理化学的な相互作用と,土粒子周りのコロイドの移流拡散といった輸送機構を考慮した沈着理論により,コロイドおよびナノバブルの多孔質体中の輸送動態を説明することを試みる.本研究では,共存するイオン種や腐植酸等の有機コロイドの影響に焦点を絞り,土壌中におけるコロイドおよびナノバブルの移動現象を体系的に明らかにすることを目的とする.採用初年度である当該年度は,多孔質体中のコロイド粒子の沈着が微細な気泡であるナノバブルの輸送動態に与える影響を検討するために,必要な実験系の設計・設置と実験実施に取り組んだ.当該年度の研究成果は,以下の通りである.近年,直径200 nm程度の微細な気泡であるナノバブルの土壌への適用可能性が議論されている.ナノバブルは比表面積が大きく表面が負に帯電しており,汚染物質等の吸着能が高いと考えられている.そのため,ナノバブルによる汚染土壌浄化効果が期待されている.ナノバブルの土壌への注入を実施する上で,土壌中に存在している多数のコロイド粒子がナノバブルの土壌中での輸送挙動に与える影響を検討する必要がある.そこで,コロイド粒子およびナノバブルを土壌を模したガラスビーズ充填カラムに交互に通水し,充填したガラスビーズに沈着したコロイド粒子がナノバブルの輸送挙動に与える影響を調べる実験を行った.その結果,コロイド粒子を先に通水した場合については,コロイド粒子の沈着がない場合と比べてナノバブルの輸送が阻害されるという結果が得られた.この結果から,沈着したコロイド粒子が疎水的な相互作用によりナノバブルの新たな吸着サイトとして作用したということが示唆された.モデル土壌におけるコロイドおよびナノバブルの移動現象を研究するために必要な実験系の設計および設置と実験実施に取り組めている.着実にデータの蓄積を進められていることから,研究課題の遂行は,順調に進んでいると評価できる.次年度は,当該年度の研究成果を活用し,今後の研究を推進していく.申請時の計画に基づき,コロイドと土壌マトリクスとの物理化学的な相互作用と,土粒子周りのコロイドの移流拡散といった輸送機構を考慮した沈着理論により,コロイドおよびナノバブルの多孔質体中の輸送動態を説明することを試みる.
アミノ酸栄養の変化がメンヨウの骨成長に及ぼす影響に関する細胞生物学的研究

RT-PCR法を用いて10日齢のメンヨウの肝臓および軟骨において発現しているIGF-IおよびIIのmRNAクラスの検討を行った。その結果、成長板軟骨および肝臓ではclassW、1、2の3種類すべてのIGF-ImRNAが発現していることが明らかとなった。軟骨においてIGF-IIのclass 1を除くすべてのclassが、肝臓においてはすべてのclassのIGF-IImRNAが発現していた。ついで、RT-PCR法により軟骨中IGF-IおよびIImRNAの定量化を試みたところサイクル数20から40で、定量化が可能であることが明らかとなった。さらに、IGF-ImRNAとIGF-IImRNAの発現量を比較すると、明らかにIGF-IImRNAの発現量が多く、出生10日後の軟骨においてはIGF-IよりもIGF-IIが傍分泌因子として重要な役割を担っていることが示唆されたメンヨウの肋骨成長板から軟骨細胞を単離しディフュージョンチェンバー内に導入し、3頭の若齢メンヨウの皮下に移植し体内培養を行った。移植10日目まで細胞の増殖が認められ、その後は細胞は形態変化およびウロン酸量の増加が認められた。さらに移植60日後には、形態的に分化した軟骨細胞がチェンバー内の大部分を占めるようになった。次いで、若齢メンヨウに、タンパク質量およびメチオニン量の異なる飼料を給与し、飼料中タンパク質の質および量がチェンバー内軟骨細胞の増殖・分化に及ぼす影響を検討した。移植10日後における細胞の増殖は高蛋白質飼料給与ではメチオニン添加により促進された。ウロン酸含量はいずれの区においても60日後で高くなったが、各区間で明らかな差は認められなかった。メチオニン無添加の低タンパク質飼料摂取時には、IGF-ImRNA量は移植10日から60日後にかけて増加傾向を示したが、他の区では逆に減少傾向を示した。IGF-IImRNA量はいずれの区においても10日後と60日後で明らかな変化を示さず、また飼料中タンパク質量およびメチオニン添加は明らかな影響を示さなかった。若齢メンヨウおよびヤギの肋骨成長盤から軟骨細胞を単離し、in vitroで軟骨細胞特有の形態を示すことを確認した。ついで、10^4個の未分化な細胞をディフ-ジョンチェンバーに封入し、通常飼育を行っている3頭の若齢メンヨウの筋肉内に無菌的に移植し、10、20、30、45、60日間培養した。培養後にチェンバーを回収し、チェンバー内の細胞の形態観察および細胞数の計測を行った。その後、細胞をホモジナイズし、DNA、ウロン酸およびIGF-1のmRNAを測定した。細胞数およびDNA含量ともに、20日目には最大値となり、その後変化はしなかった。ウロン酸は30日に急激に増加し、軟骨細胞への分化が生じていることが推察されたが、特有の形態および明らかなメタクロマジ-を示したのは、45日以降であった。ノーザンブロットハイブリダイゼーションによりチェンバー内のIGF-1のmRNAの測定を試みたが、採取できるRNAの量が少ないために、検出できなかった。また、in situハイブリダイゼーション法も試みたが、やはり十分検出できなかった。そこで、現在、RT-PCR法を用いて、検出を試みている。

メンヨウの肋骨成長板から軟骨細胞を単離し、10^4個の細胞をディフュージョンチェンバー内に導入し、3頭の若齢メンヨウの皮下に移植し体内培養を行った。移植10日目まで細胞の増殖が認められ、その後は、細胞は形態変化を生じた。また形態の変化に伴い、ムコ多糖(ウロン酸)量の増加が認められた。さらに移植60日後には、形態的に分化した軟骨細胞がチェンバー内の大部分を占めるようになった。RT-PCR法によりチェンバー内の細胞が有するIGF-IおよびIIのmRNA量の測定を行ったところ、移植10日の細胞増殖期にはIGF-I mRNA量が多く認められたが、その後このmRNAの量は低下していった。一方、IGF-IIのmRNA量は移植後徐々に増加した。そのため、移植60日後のIGF-II mRNA量はIGF-IのmRNA量と比較し、著しく多くなった。次いで、若齢メンヨウに、低蛋白質飼料、高蛋白質飼料、低蛋白質飼料+1%バイパスメチオニン添加、高蛋白質飼料+1%バイパスメチオニン添加の四種類の飼料を給与し、飼料中タンパク質の質および量がチェンバー内軟骨細胞の増殖・分化に及ぼす影響を検討した。移植10日後における細胞の増殖は高蛋白質飼料給与メンヨウにおいてメチオニン添加により促進された。ウロン酸含量はいずれの区においても60日後で高くなったが、各区間で明らかな差は認められなかった。メチオニン無添加の低タンパク質飼料摂取メンヨウにおいて、IGF-I mRNA量は移植10日から60日後にかけて増加傾向を示したが、他の区では逆に減少傾向を示した。IGF-II mRNA量はいずれの区においても10日後と60日後で明らかな変化を示さず、また飼料中タンパク質量およびメチオニン添加は明らかな影響を示さなかった。
辛味刺激により生じる自律神経反応の神経機構

ラットスライス標本をカプサイシンの溶液に浸し、島皮質味覚野へ電気刺激を与えると味覚野に生じた神経活動は後方に隣接する自律機能関連領野へ広がり、シータリズムの周期的神経活動が島皮質の両領域間で同期化することが観察された。また、ヒトfMRIを用いた実験でも、トウガラシエキスの口腔内投与により、味覚野および自律機能関連領野の強い賦活が観察された。以上のことから、カプサイシンを含有する食物を摂取した際に生じる「辛味」という味覚の認知が、自律機能関連領野を活性化し、全身の内臓機能ひいては全身の健康状態に影響を与える可能性を初めて明らかにした。本年度では、自然科学研究機構生理学研究所(3.0テスラ)の共同利用研究機器を使用し、脳血流および自律神経活動計測を行いつつ、舌背の有郭乳頭にカスタムメイドの口腔内装置を用いて、トウガラシエキスを提示し、脳賦活領域および自律神経活動の変化を調べた。fMRIを用いた先行研究では、味覚刺激(甘味、塩味)や口腔内への熱刺激を行うと、島皮質が賦活されることが報告されている。我々は、カスタムメイドの口腔内装置と接続された灌流装置(0.8 - 2ml/s)を用いて、味溶液を舌背の有郭乳頭に投与する実験装置を考案、作成し実験を行った。カプサイシンを投与する実験では、65μMのカプサイシンを0.5ml投与後、20秒の作用時間を設け、その後人口唾液を用いた味溶液のWashを20秒間隔で5回行った。これを1セットとして2回繰り返し、これらの試行を6セッション行った。0.5M塩化ナトリウム溶液、および人口唾液を投与する実験では、味溶液投与後20秒の作用時間を設けた後、味溶液のWashとして人口唾液を投与し、これを1セットとして6回繰り返し、これらの試行を2セッション行った。実験の結果、味溶液到達時のボタン押しに伴う運動野の賦活が明瞭に認められ、また、味溶液の投与に伴う島皮質の賦活を認めた。20名の被験者でGroup Analysisを行った結果、塩化ナトリウム投与時には島皮質の中央部に賦活が認められたが、カプサイシン溶液投与時には、島皮質の前方、中央および後方部に賦活が認められた。さらにROI Analysisを行った結果、、カプサイシン溶液の投与時には、他の溶液投与時に比べて、有意に強い賦活が島皮質の前方および中央部の左右島皮質に認められた。また、昨年度まで行っていたIn vitroにおける本研究の結果を本年度The Journal of Neuroscienceに報告した。本年度では、自然科学研究機構生理学研究所の共同利用研究機器(3.0テスラ)を使用し、電磁波を用いた脳血流および指尖血流計測を行いつつ、舌背の有郭乳頭にカスタムメイドの口腔内装置を用いて、トウガラシエキス、食塩水、水を提示し、脳賦活領域および自律神経活動の変化を調べた。Conjunxtion analysisにより、舌背への味溶液滴下を感知した感覚野の活動、その事を知らせるボタン押しを反映した運動野の活動、さらに、味溶液滴下により引き起こされた島皮質の活動のすべてが認められた被験者20名において集団解析を行った。島皮質前方部、中部および後部のROI analysisを行った結果、トウガラシエキス投与は、他の溶液投与に比べて有意に強い賦活を島皮質すべての部位で引き起こしたが、その応答は島皮質前方部で大であることが明らかになった。さらに、同部位のTime course analysisを行った結果、3種類の味溶液はともに5秒前後にピークに達するPercent signal chenge (PSC)を引き起こすことが明らかになった。また、食塩水投与時のPSCから水投与時のPSCを差し引いて得られた相対的PSCは顕著ではなかったが、同様にして得られたトウガラシエキス投与時の相対的PSCは、溶液の投与開始後10秒前後でピークに達した後、緩やかに減衰した。こうした所見は、トウガラシエキスの味覚受容により島皮質前方部および後方部間で同期化した神経活動が引き起こされたことを示唆する。本研究では、膜電位測光法を用いて、ラット島皮質味覚野がカプサイシンにより活性化した時に、島皮質自律機能関連領野の活性化が引き起こされ、さらに、ヒトfMRIを用いた実験でも、同様の所見が認められたことから、辛味刺激により生じる自律神経反応の神経機構の一端が明らかになった。島皮質では、味覚、内臓感覚および心血管刺激に応答するニューロンが、吻尾方向に重複して分布している。また、島皮質味覚野には、侵害受容ニューロンが存在することが知られている。従って、味覚野の皮質を垂直に横切り、島皮質味覚野および自律機能関連領野を含む水平断スライス標本を作成し、光学的膜電位測定法を用いて、カプサイシン灌流投与下で、島皮質味覚野第IV層を電気刺激することにより、味覚野で引き起こされた興奮が、自律機能関連領野まで伝播するかどうかテストした。

その結果、島皮質味覚野第IV層で引き起こされた興奮は、カラム状の興奮パターンを示し、尾側方向に伝播し、島皮質自律機能関連領野に興奮が広がった。さらに、興奮はオシレーションを伴い、オシレーションが進行するにつれて島皮質自律機能関連領野に興奮が伝播した。また、味覚野および自律神経領野におけるオシレーション活動は、同活動の相互相関の結果から、共に4Hz付近でピークを持ち、これらのオシレーション活動が同期化していることが明らかとなった。以上の結果より、味とは、味覚そのものだけでなく、「歯ごたえ」や「舌触り」、「熱い・冷たい」といった感覚情報や香辛料等による"痛覚情報"と統合されて生じ、その過程で引き起こされる自律神経応答は、島皮質内で吻尾方向に分布する多様なモダリティ(味覚、痛覚、内臓感覚、心血管系化学受容および圧受容)をもった領野間の機能連関の結果、引き起こされている可能性が高い。本研究はこうした考えに学術的根拠を与えるものである。また、本研究により、島皮質における機能連関の詳細が明らかとなれば、大脳皮質における情報処理機構の一端が明らかとなり、本研究の医学的意義はきわめて高い。さらに、香辛料等による味覚の修飾が自律神経系の活性化を引き起こすことが明らかになれば、健康の保持・増進における食品や香辛料の役割が明らかになると期待される。本研究では、(1)島皮質味覚野における侵害受容ニューロンをカプサイシンにより活性化した時に、島皮質自律機能関連領野の活性化が引き起こされるか否か、(2)カプサイシン(トウガラシエキス)もしくはカプサイシンと塩化ナトリウム(食塩水)の混合溶液を舌へ提示した時および摂取した時に、島皮質が賦活され、自律神経反応が引き起こされるか否か、の2点を調べ、辛味刺激により生じる自律神経反応の神経機構を明らかにすることを目的とした。(1)については平成23年度にラット脳幹スライス標本を用いて、カプサイシン灌流投与下で、島皮質味覚野第IV層を刺激した時に引き起こされる興奮伝播様式及びその神経機構を二種類の光学的膜電位測定装置を用いて調べた。その結果、島皮質味覚野と自律機能関連領野との間に機能連関が存在し、味覚野第IV層刺激により誘発された興奮は、ネットワークオシレーションを伴いながらカラム単位で自律機能関連領野へ伝播することが示唆された。これらの結果は平成24年度にThe Journal of Neuroscienceに報告した。(2)については平成24年度に自然科学研究機構と共同で、カスタムメイドの口腔内装置を用いて、トウガラシエキスおよび食塩水をヒト被験者の舌先および舌背の有郭乳頭前方部に滴下した時および摂取した時の脳賦活領域および自律神経活動をfMRI装置を用いて調べ、In Vitroで観察した実験結果を支持するような結果が得られ、辛味を認知したときの脳賦活領域を特定でき、島皮質の賦活と自律神経活動の関係が明らかになりつつある。このことから、本研究課題は、おおむね当初の予定通り進展している。私たちが、日常、カプサイシンを含む香辛料食物を摂取すると、発汗や唾液分泌、呼吸数、心拍数の増加などの自律神経反応が生じる。
量子情報理論とテンソル積変分法を用いたフラストレート・ランダム量子多体系の研究

二次元ランダム量子スピン系解析に適用可能な、拡張実空間繰り込み群法のアルゴリズムの改良を行った。本計算手法では、ブロック間相互作用、または、ブロック間エンタングルメントを定量化した物理量を用いて、繰り込み操作を行うブロックペアを選定し、系が一つのブロックになるまで繰り込み操作を繰り返し行うが、そのブロックペア選定の基準として用いる物理量には、様々な選択肢がある。我々は本年度の研究において、このブロックペア選定に用いる物理量として複数の量を試し、計算の精度・効率を比較することで、計算に最適なブロックペア選定基準を特定し、計算コストを抑えたまま、計算精度を飛躍的に向上させることに成功した。この結果は、与えられたランダム量子スピン系の基底状態を記述するために最適なテンソルツリーネットワークの構成を可能にする成果として、大きな意義を持つものである。二次元フラストレート強磁性体におけるスピン・ネマティック相の実現についての研究も行った。強磁性ダイマーをユニットとした二次元フラストレート量子スピン系に対して、摂動論、平均場近似、多変数変分モンテカルロ法、SU(4)対称点周りの理論的解析などによる研究を行い、この系において、スピン・ネマティック相を含んだ多様な基底状態が実現されることを示した。さらに、広いパラメータ空間における基底状態相図を決定し、特に二スピン間交換相互作用のみしか持たない系においても、スピン・ネマティック相が実現されうることを明らかにした。この結果は、四スピン相互作用などの、実現が比較的困難な相互作用を含まない系において、スピン・ネマティック相を実現するための指針を与えるものとして、意味のあるものと言える。また、異方的相互作用をもつ一次元フラストレート量子スピン系における、Landau-Ginzburg理論で説明されない新奇量子臨界相転移の研究も行った。平成30年度の研究における最も重要な進捗としては、拡張実空間繰り込み群法のアルゴリズム改良が挙げられる。このアルゴリズムの重要なステップである、繰り込み操作を行うブロックペアの選定について、当初はブロック間のエンタングルメント・エントロピーを用いた選定を想定していた。しかし、本年度の研究において、ブロック・ハミルトニアンのエネルギー準位から構成した様々な量を比較検討することで、エネルギー準位に基づいたブロックペア選定でも、ブロック間エンタングルメント・エントロピーを用いた計算と同程度以上の精度を実現しうることを見出した。この結果は、本アルゴリズムの計算効率を飛躍的に(計算時間として数倍から数十倍のファクターで)向上させるものであり、本年度計画時の想定を超える成果であると言える。また、二次元強磁性ダイマー量子スピン系の基底状態相図の決定も、本年度研究の重要な成果である。特に、二スピン間相互作用のみを持つ系でもスピン・ネマティック相が実現しうるという結果が、多変数変分モンテカルロ法という信頼性の高い手法で示されたことは、実在の物質におけるスピン・ネマティック相実現の可能性を広げるものとして、当該分野の研究を促進するものと期待される。これらを含んだ本年度の研究の進展は、当初の想定を超えるものと評価できるが、これらの結果の取りまとめ、及び、論文の出版まで到達できなかったため、本年度の進捗の評価を「(2)おおむね順調に進展している」とする。平成31年度においては、「研究実績の概要」欄で述べた、拡張実空間繰り込み群法のアルゴリズム改良、および、二次元フラストレート強磁性体におけるスピン・ネマティック相の解析に関する研究成果を取りまとめる。それぞれの成果を論文として国際雑誌に投稿し、また、学会・研究会等における成果報告を行う。また、改良した拡張実空間繰り込み群法を用いた、二次元ランダム量子スピン系の研究を行う。特に相互作用がフラストレートした場合に実現される新奇量子無秩序状態に着目し、その特性解明を進める。さらに、改良したアルゴリズムの量子化学計算などへの適用を試行し、当該手法の応用範囲の拡張を模索することで、テンソルツリーネットワークに基づいた数値計算手法の更なる発展を目指した研究を行う。二次元フラストレート量子強磁性体に関しては、平成30年度の研究で発見された、SU(4)対称点まわりで実現される新奇量子状態についての解析を行う。特に、スピン・ネマティック秩序、ベクトル・カイラル秩序などの多スピン秩序をもつ非磁性状態に着目し、その出現条件を調べることで、多スピン秩序状態の出現機構を解明し、それらの状態の現実の物質での実現可能性を探求する。二次元Fully-Frustratedモデルの一次元対応系である、強磁性-反強磁性rungを含む量子スピン梯子系、および、強磁性legと反強磁性legが強磁性rung相互作用でつながれた量子スピン梯子系について調べた。これらの系の基底状態について、rung上の擬スピン演算子を利用した厳密解析計算や、rung相互作用が強い極限からの摂動計算、厳密対角化法を用いた数値計算などを組み合わせた解析を行い、これらの系では、多様な量子秩序・無秩序相が実現されることを明らかにした。特に、マグノン束縛対が形成された量子臨界相の出現を示唆する結果が得られたことは、本課題の主たる研究対象である、ネマティック秩序状態の実現という観点から、興味深いものである。また、今回の研究結果は、「強磁性的に相互作用する2つのS=1/2量子スピンからなるユニットがネットワークを組んだ系」の物性という、大局的な観点からも興味深いものであり、今後の2次元・3次元系研究の端緒として、大きな意義をもつものと言える。また、ランダム量子スピン系を解析するための、数値的実空間繰り込み群法の手法開発を行った。

実空間繰り込み群法をテンソルネットワークの観点から再考察し、繰り込み操作による精度低下の原因を明確化することで、アルゴリズム改良の方向性についての指針を得た。そして、密度行列繰り込み群法などで利用されているmulti-targettingという手法を取り込んだ新しい計算手法を考案し、そのアルゴリズムの整備を行った。この新しいアルゴリズムは、少ない計算量で大量の高精度データを得なければならないという、ランダムスピン系研究に特有の厳しい要請を満たしうるものとして、今後の研究に大きく資するものと考えられる。本課題の研究目標であるフラストレート量子スピン系における新奇量子状態の探索に関しての本年度の研究の進展としては、マグノン束縛対が形成された量子臨界状態の発見が挙げられる。この状態はこれまで、磁場中もしくはXY(容易面)的異方性をもつジグザグ梯子系においてその存在が知られていたが、今回我々はその状態をイジング(容易軸)的異方性をもつ系で発見しており、この結果は、マグノン束縛対形成およびネマティック秩序状態の出現可能領域を質的に広げるものとして大きな意味をもつ。また、ネマティック秩序状態の探索に際して、「強磁性的に相互作用した2スピンからなるユニットを基礎とした系の物理」という新たな視点を得たことは、当初計画で想定していた以上の進展として評価できる。また、ランダム量子スピン系の研究に関しては、本年度の研究において、新しいアルゴリズムを考案できたことは大きな進展と言える。特に、multi-targettingの利用による実空間繰り込み群法の改良は、実空間繰り込み群法の弱点である繰り込み初期の精度低下を効果的に抑制するものと期待される。ただし、本年度中においては、ソースコードの作成、および、実際の計算への適用を通じたさらなるアルゴリズムの改良までは到達できておらず、これについては平成28年度以降の課題として残されている。以上の理由より、本年度の研究について「(2)おおむね順調に進展している」と評価する。2次元ランダム量子スピン系を解析するための、実空間繰り込み群法の改良を行った。これまでのアルゴリズムでは、繰り込まれるブロックの局所ハミルトニアンの低エネルギー固有状態を用いてブロック状態を記述していた。今回我々は、繰り込まれるブロックとその周辺のブロックとのエンタングルメントを取り込んだ密度行列の固有状態を用いてブロックを記述するという改良を提案し、その改良されたアルゴリズムによる数値計算を行うことで、これまでのアルゴリズムの計算よりも低い変分エネルギーを達成できることを示した。また、ブロック間エンタングルメントを定量化することで、ブロック繰り込みの順序を決定する方法についての指針を得ることができた。後者は、今回の研究で用いている実空間繰り込み群におけるテンソルツリーネットワークの構造最適化を可能とするものとして、更なるアルゴリズム改良の可能性を拓く結果と考えられる。また、強磁性的に相互作用した2つのS=1/2スピン(強磁性スピンダイマー)をユニットとしたフラストレート量子スピン系の研究を行った。
顔印象の形成過程における意識的処理と無意識的処理の相互作用

顔に対する選好や印象がどのように形成されるのか、また知覚された顔印象が認知処理や行動にどのように影響するのかについて実験的な検討を行った。道徳違反を犯した人物の視線が、視線の先にあるオブジェクトの選好を低下させること、顔と声のマッチングの際に、顔と声から受ける印象が手がかりになっていること、魅力的な他者を知覚することによって潜在的な道徳的態度が弱化することなど、様々な現象を発見した。本研究計画の目的は、対人印象を形成する認知過程の潜在的(無意識的)側面に着目し、そのメカニズムを解明することであった。本計画では特に視線方向を手がかりとしたインタラクション場面における顔印象の変容に焦点を当てた。潜在的学習パラダイムを応用し、潜在的認知要因を直接操作する新しい実験系を確立することによって、日常場面における印象形成過程を解明するための基盤となる研究知見を獲得することを目指した。本年度は実験に用いる顔写真のデータベースの構築に取り組み、各種表情・視線方向の顔写真100名分の処理を行った。これによって今後の研究実施がスムースに進められるようになった。また研究成果として、当初想定していなかった様々な新しい現象が見いだされた。例えば、顔写真の魅力度を判断させる際に、隣に呈示された顔が影響を与えることがわかった。この影響は、2つの顔が長期的なパートナーであると教示されたときのみ生起し、二人が無関係あるいは単なる友人であると教示した場合には影響を及ぼさなかった。また、身体の画像と合わせて呈示した際に、顔画像に対する表情判断が阻害され、また顔に対する記憶に対しても干渉を及ぼすことが明らかになった。これらの結果は、顔に対する処理が独立ではなく、周囲に存在する文脈情報から意識的・無意識的に影響を受けていることを強く示唆している。これらの研究結果は、今後学会・学術論文などで発表し、さらに検討を進めていく予定である。本研究では当初、特に視線方向を手がかりとしたインタラクション場面における顔印象の変容に焦点を当て、日常場面における印象形成過程を解明するための基盤となる研究知見を獲得することを目指していた。本年度は、昨年度までに構築した顔データベースを活用して、実験的検討を進めることができた。その中で当初想定していなかった様々な要因が顔の印象形成に影響を与えることが分かってきた。例えば、観察者の顔面筋の状態によって表情知覚および記憶が変化し、それによって印象形成に影響を与えることが示唆される結果を得た。この結果は、無意識的な表情模倣および顔面筋からのフィードバック信号が印象形成に重要な役割を果たしていることを示唆する。また、顔の視覚情報だけではなく、声から受ける印象も、対象人物の総合的な印象形成に重要であることが示されてきた。この知見から、日常的な場面における対人印象の形成過程を明らかにするためにはクロスモーダルな情報の統合という観点からも研究を進めることの重要性が示唆された。計画立案当初は、顔印象の中でも魅力に焦点を当てていたが、今後は印象の構成要素をより綿密に検討する必要があることが明らかになってきた。これらの研究結果は、今後学会発表・論文などを通して国内外に発表し、さらに検討を進めていく予定である。昨年度の段階で、計画開始当初には様々な要因が顔の印象形成に影響を与えることが分かってきた。今年度は言語的なシナリオと顔画像を対呈示して学習させることによって道徳判断に関する顔印象を操作し顔知覚処理への影響を検討する実験を実施するなど、印象形成と顔認知処理の相互作用を明らかにするための研究を進めた。例えば、連続フラッシュ抑制法を使った実験では、モラル違反の情報(弱者に危害を加えた、など)を対呈示された顔は、フラッシュによる抑制から逃れるまでの時間が早いことが示され、無意識的な知覚過程においてもモラル違反の情報が処理に利用されていることが示唆された。この他にも、視覚探索課題や視線手がかり課題においても道徳違反に関するネガティブな印象形成の影響が認められた。計画開始当初、予測していなかった実験結果も得られたが、おおむね順調に研究は進展している。本研究計画の目的は、対人印象を形成する認知過程の潜在的(無意識的)側面に着目し、そのメカニズムを解明することであった.本研究では当初、特に視線方向を手がかりとしたインタラクション場面における顔印象の変容に焦点を当て、日常場面における印象形成過程を解明するための基盤となる研究知見を獲得することを目指していた.昨年度の段階で、計画開始当初には想定していなかった様々な要因が顔の印象形成に影響を与えることが分かってきた.さらに、そのように変化した印象が、その顔に対する潜在的な認知過程を変化させることが分かってきた。最終年度はネガティブな対人印象に焦点をあて、主にモラル違反の情報が無意識下でどのように処理されるかについて、実験的な検討を行った.一連の研究の中で、嫌悪刺激をプライミングすることによって、道徳違反行動の生起頻度が増加するなど、顕在的行動に影響を与えることが新たに明らかになってきた.

具体的には、実験参加者が不正を行うことで得られる報酬額を増やすことができる状況を設定し、実験課題を行ったところ、嫌悪表情を事前に見せられた群は、中世表情を事前に見せられた群よりも、より多くの報酬を獲得し、不正行動がより多く生起したことが示された.また、この不正行動の増加は、嫌悪感受性などの個人特性によって変動することも明らかになった.また、魅力的な他者の顔写真を連続的に呈示されると、自己概念と道徳的概念の連合が弱くなるという新しい現象を発見した.この現象については、そのメカニズムを現在実験的に検討しているところである.これらの研究結果は、今後学会発表・論文などを通して国内外に発表し、さらに検討を進めていく予定である.顔に対する選好や印象がどのように形成されるのか、また知覚された顔印象が認知処理や行動にどのように影響するのかについて実験的な検討を行った。道徳違反を犯した人物の視線が、視線の先にあるオブジェクトの選好を低下させること、顔と声のマッチングの際に、顔と声から受ける印象が手がかりになっていること、魅力的な他者を知覚することによって潜在的な道徳的態度が弱化することなど、様々な現象を発見した。当初予定されていた実験計画はほぼ順調に進行している。顔印象およびそれに関わる情動処理が、顔知覚処理やその後の意思決定過程においてどのような役割を果たしているのかを、今後明らかにしていく必要がある。実験心理学今後は計画を遂行する中で発見された新しい現象についても検討を進める予定である。当初予定していた潜在学習パラダイムを用いた新しい実験系の構築はほぼ完了した。顔評価の刺激要因・観察者要因の両方を組み込んだ印象形成メカニズムの定量的なモデル構築作業は遅れているが、顔刺激データベースを構築したことにより、今後の研究はスムースに進められると期待できる。申請当初の計画に沿って研究を進めていたが、いくつか予定外の実験結果が得られたため、その原因・メカニズムを解明するための実験を現在行うことになった。実験参加者の応募状況から、必要なサンプルサイズを確保した上で実験を行うために補助事業期間を1年延長することにした。ほぼ予定どおり使用したが、予期しない被験者のキャンセルが出たため若干余分が生じた。主に実験参加者への謝金および実験に必要な消耗品費に充てる。研究開始当初は予測していなかった新しい現象を発見したことにより、今後の研究展開が期待できる。次年度以降の実験実施のために充当する。実験補助員に適任者が見つからず、当初予定していたよりも人件費が削減されたのが主な原因である。4月から新たに補助員を3名雇用したため、その人件費に充てることとする。
透析患者の冠動脈石灰化の組織学的検討

透析患者に多くみられる冠動脈石灰化は虚血性心疾患や脳血管疾患の原因となっていることが知られている。それらの疾患にかかる医療費が我が国の医療費に占める割合は非常に多い。本研究は透析患者の石灰化は炎症とミネラル代謝異常が原因であることを示唆している。炎症とミネラル代謝異常に対する治療を強化することにより、透析患者の心血管疾患を予防することは、透析患者の予後を改善し、医療費を抑制する可能性がある。透析患者では虚血性心疾患などの心血管合併症の保有率が健康人に比べはるかに高く、心血管合併症は透析患者の死因の半数以上を占める。最近、慢性腎臓病(Chronic Kidney Disease:CKD)に伴う高リン血症などのミネラル代謝異常が血管石灰化および虚血性心疾患の関連因子であることが報告されている。CKD患者における血管石灰化は、組織学的特徴から内膜石灰化(Arterial Intima Calcification:AIC)と中膜石灰化(Arterial Media Calcification:AMC)の二つに大別でき、AICは動脈硬化の終末像であり、炎症や脂質代謝異常が原因と考えられているのに対し、AMCはCKD患者に特有の病変と考えられているが、その発現病期、機序は不明な点が多い。そこで剖検から得られた検体を用いて、CKD stageによる血管石灰化の発現病期ならびに発現機序の差異につき組織学的に検討した。冠動脈中枢部に石灰化を認める早期CKD群5例および透析群14例を対象とし、マクロファージの指標であるCD68、血管平滑筋の骨芽細胞様形質転換の指標であるCbfa1/Runx2による免疫組織染色を行った。早期CKD患者ではAICにおける炎症を認めたが、血管平滑筋の骨芽細胞様形質転換は認めなかった。透析患者ではAICにおいては炎症と血管平滑筋の形質転換の両者を認めるのに対し、AMCにおいては炎症を認めず、血管平滑筋の形質転換を認めた。CKD患者の冠動脈石灰化はCKD病期により発現部位と機序が異なっており、高リン血症などのミネラル代謝異常が顕性化してくるCKD末期に血管平滑筋の骨芽細胞様形質転換により冠動脈石灰化が進行した可能性が示唆された。CKD患者の冠動脈石灰化の機序の解明はCKD患者の虚血性心疾患治療の進歩に貢献する可能性があると考えられた。最近、慢性腎臓病(Chronic Kidney Disease : CKD)に伴う高リン血症などのミネラル代謝異常が血管石灰化および虚血性心疾患の関連因子であることが報告されている。CKD患者における血管石灰化は、組織学的特徴から内膜石灰化(Arterial Intima Calcification : AIC)と中膜石灰化(Arterial Media Calcification : AMC)の二つに大別でき、AICは動脈硬化の終末像であり、炎症や脂質代謝異常が原因と考えられているのに対し、AMCはCKD患者に特有の病変と考えられているが、その発現病期、機序は不明な点が多い。
二成分混合気体の挙動の分子論的研究

二成分混合気体の挙動を,特に一方の成分が境界面で蒸発または凝縮を行う場合に焦点を合わせ,分子気体力学をもとに解析した.具体的内容は次の通りである.1.遠方から平面凝縮相に吹きつけてそこで凝縮を起こしている高速蒸気流において,界面近くに一定量の非凝縮性気体が混入している場合に,それが蒸気流に及ぼす影響を解析,数値解析によって解明した.特に,定常状態が実現しているときに,凝縮相の諸量,遠方での蒸気の諸量,非凝縮性気体含有量の間に成り立つ関係を具体的に求めた.2.平面凝縮相を非凝縮性気体に突然接して置いたときに起こる蒸気の非定常蒸発流とそれによる非凝縮性気体の運動を,数値解析によって詳しく調べ,その振舞を長時間にわたって明らかにした.特に,可能な二種類の最終的定常状態[(a)蒸発が止まった状態での蒸気・非凝縮性気体混合系の静止平衡状態;(b)非凝縮性気体がすべて遠方に吹き流された状態での蒸気のみの定常蒸発流]への遷移過程を詳細にわたって解明した.3.任意形状の凝縮相まわりの蒸気・非凝縮性気体混合系で,界面で蒸気の強い蒸発・凝縮が起こっている場合について,連続流の極限における定常的振舞を記述する適切な流体力学方程式とその境界条件の組をボルツマン方程式より系統的に導出した.4.異なる温度に保たれた2つの凝縮相間の蒸発・凝縮による蒸気流において現れる逆温度勾配現象を取り上げ,蒸気のみの一成分系に対して,蒸発・凝縮が強くなったときの非線形効果を,モデルボルツマン方程式の精密な数値解析によって全範囲の希薄度に対して明らかにし,蒸発・凝縮が強くても逆温度勾配現象が起こることを示した.次に,非凝縮性気体を含む二成分系を考察し,連続流の極限における非凝縮性気体の蒸気流に対する影響を,3.で導いた流体力学方程式と境界条件を用いて評価した.二成分混合気体の挙動を,特に一方の成分が境界面で蒸発または凝縮を行う場合に焦点を合わせ,分子気体力学をもとに解析した.具体的内容は次の通りである.1.遠方から平面凝縮相に吹きつけてそこで凝縮を起こしている高速蒸気流において,界面近くに一定量の非凝縮性気体が混入している場合に,それが蒸気流に及ぼす影響を解析,数値解析によって解明した.特に,定常状態が実現しているときに,凝縮相の諸量,遠方での蒸気の諸量,非凝縮性気体含有量の間に成り立つ関係を具体的に求めた.2.平面凝縮相を非凝縮性気体に突然接して置いたときに起こる蒸気の非定常蒸発流とそれによる非凝縮性気体の運動を,数値解析によって詳しく調べ,その振舞を長時間にわたって明らかにした.特に,可能な二種類の最終的定常状態[(a)蒸発が止まった状態での蒸気・非凝縮性気体混合系の静止平衡状態;(b)非凝縮性気体がすべて遠方に吹き流された状態での蒸気のみの定常蒸発流]への遷移過程を詳細にわたって解明した.3.任意形状の凝縮相まわりの蒸気・非凝縮性気体混合系で,界面で蒸気の強い蒸発・凝縮が起こっている場合について,連続流の極限における定常的振舞を記述する適切な流体力学方程式とその境界条件の組をボルツマン方程式より系統的に導出した.4.異なる温度に保たれた2つの凝縮相間の蒸発・凝縮による蒸気流において現れる逆温度勾配現象を取り上げ,蒸気のみの一成分系に対して,蒸発・凝縮が強くなったときの非線形効果を,モデルボルツマン方程式の精密な数値解析によって全範囲の希薄度に対して明らかにし,蒸発・凝縮が強くても逆温度勾配現象が起こることを示した.次に,非凝縮性気体を含む二成分系を考察し,連続流の極限における非凝縮性気体の蒸気流に対する影響を,3.で導いた流体力学方程式と境界条件を用いて評価した.1.遠方から平面凝縮相に向って蒸気が高速で吹きつけており,凝縮相表面で定常な蒸発・凝縮が起こっている場合には,蒸気の速さ,凝縮相の温度,その温度における飽和蒸気圧,遠方での蒸気の圧力と温度との間には特定の関係が成り立っている。この事実は代表者らによって解明された。ところが実験上の問題では,蒸気中に混入した非凝縮性気体が蒸気流によって界面近傍に吹き寄せられ,凝縮率の低下を起こすことがしばしばある。本研究では,非凝縮性気体が混入している場合の蒸気の振舞,特に上述の物理量間の関係が非凝縮性気体混入量によってどのように影響されるかを,二成分混合気体に対する非線形ボルツマン方程式をもとに解明することを試みた。まず,本問題(二成分混合系に対する非線形問題)を混合気体全体に対する非線形問題(既に解明した蒸気のみの一成分系に対する問題と等価)と非凝縮性気体に対する線形問題に分離する方法を考案した。この方法では,任意の非凝縮性気体含有量に対する結果が,特定の含有量に対する結果から容易に求められる。したがって後者のみを求めておけばよいことになり,実際に必要な数値計算量が格段に減ると同時に,解の重要な性質が明らかになる。次に,モデルボルツマン方程式を用いて精密な数値解析を行い,蒸気と非凝縮性気体の振舞,特に凝縮相の状態と遠方での蒸気の状態および非凝縮性気体混入量の間の関係を具体的に求めた。その結果,定常な凝縮を維持するには,吹きつける蒸気の速さに制限があることを見出した。