hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乾癬増悪のメカニズム-ヒトケラチノサイトのVEGF産生におよぼす神経ペプチドの影響

乾癬は精神的ストレスにより増悪することが知られており、その病態に神経線維から分泌されるVasoactive intestinal peptide(VIP)などの神経ペプチドの関与が示唆されている。一方Vascular endothelial growthfactor(VEGF)には血管新生作用と血管透過性亢進作用があることが知られており,乾癬においてケラチノサイトから分泌されたVEGFにより血管新生が誘導されることが明らかになってきた。そこで,VIP、サイトカインが表皮ケラチノサイト由来のVEGFの産生に与える影響について検討した。DJM-1細胞とNHEKはVIP刺激によって、上清中のVEGFの増加が見られた。さらに、DJM-1細胞をVIP、サイトカイン(INF-γ、TNF)単独および、VIP+サイトカインで刺激すると上清中のVEGFの産生が増強した。IFN-γ+「VIP刺激、ITNF+VIP刺激では単独刺激に比較し優位にVEGFの産生が促進し相乗効果がみられた。次にDJM-1細胞をVIPで刺激し、経時的にVEGFのmRNAと細胞内VEGFの変化について検討した。DJM-1細胞はVIP刺激で、3時間後にVEGFmRNAの軽度の増加がみられ、12時間後から発現量が増加し、24時間後では明らかに増加が確認された。また、VEGFmRNAの発現をマイクロアレイでみたところ、VIP刺激後3時間後に増加が認められた。細胞内VEGFはVP刺激の3時間後と12時間後に増加がみられた。以上より、乾癬において、神経線維から分泌されるVIPや真皮に浸潤しているリンパ球から分泌されるサイトカインが表皮ケラチノサイトからのVEGF産生を促し、VEGFが血管に作用することで病変の形成、維持に関与している可能性が示唆された。2.DJM-1細胞とNHEKをVIPで刺激し、上清中のVEGFを測定ELISA法で測定した。どちらの細胞でも、VIP刺激によって、上清中のVEGFの増加が見られた。3.DJM-1細胞をVIP、サイトカイン(INF-γ、TNF)単独および、VIP+サイトカインで刺激すると上清中のVEGFの産生が増強した。IFN-γ+VIP刺激、TNF+VIP刺激では単独刺激に比較し優位にVEGFの産生が促進し相乗効果がみられた。平成17年度には、に下記を明らかにした。培養ヒト皮膚表皮細胞(SCC cell line, DJM-1)と正常表皮ケラチノサイト(NHEK)にVEGFのmRNAが存在することを確認した。

また、DJM-1細胞とNHEKはVIP刺激によって、上清中のVEGFの増加が見られた。さらに、DJM-1細胞をVIP、サイトカイン(INF-γ、TNF)単独および、VIP+サイトカインで刺激すると上清中のVEGFの産生が増強した。IFN-γ+VIP刺激、TNF+VIP刺激では単独刺激に比較し優位にVEGFの産生が促進し相乗効果がみられた。今年度は、DJM-1細胞をVIPで刺激し、経時的にVEGFのmRNAを半定量化し比較した。DJM-1細胞はVIP刺激で、3時間後にVEGFmRNAの軽度の増加がみられ、12時間後から発現量が増加し、24時間後では明らかに増加が確認された。また、VEGF mRNAの発現をマイクロアレイでみたところ、DJM-1細胞はVIP刺激後3時間後に増加が認められた。以上より、乾癬において、神経線維から分泌されるVIPや真皮に浸潤しているリンパ球から分泌されるサイトカインが表皮ケラチノサイトからのVEGF産生を促し、VEGFが血管に作用することで病変の形成、維持に関与している可能性が示唆された。乾癬は精神的ストレスにより増悪することが知られており,その病態に神経線維から分泌されるVasoactive intestinal peptide(VIP)などの神経ペプチドの関与が示唆されている。一方Vascular endothelial growthfactor(VEGF)には血管新生作用と血管透過性亢進作用があることが知られており、乾癬においてケラチノサイトから分泌されたVEGFにより血管新生が誘導されることが明らかになってきた。そこで、VIP、サイトカインが表皮ケラチノサイト由来のVEGFの産生に与える影響について検討した。DJM-1細胞とNHEKはVIP刺激によって,上清中のVEGFの増加が見られた。さらに,DJM-1細胞をVI,P,サイトカイン(INF-γ,TNF)単独および,VIP+サイトカインで刺激すると上清中のVEGFの産生が増強した。IFN-γ+VIP刺激,TNF+VIP刺激では単独刺激に比較し優位にVEGFの産生が促進し相乗効果がみられた。3時間後にVEGFmRNAの軽度の増加がみられ,12時間後から発現量が増加し,24時間後では明らかに増加が確認された。また,VEGFmRNAの発現をマイクロアレイでみたところ,VIP刺激後3時間後に増加が認められた。細胞内VEGFはVIP刺激の3時間後と12時間後に増加がみられた。以上より,乾癬において,神経線維から分泌されるVIPや真皮に浸潤しているリンパ球から分泌されるサイトカインが表皮ケラチノサイトからのVEGF産生を促し、VEGFが血管に作用することで病変の形成,維持に関与している可能性が示唆された。
“位相差画像”を用いたCT画像ノイズ低減法の臨床応用への実証研究

本研究の目的は、我々が原理を考案した、「位相差画像」を用いたノイズ減法の臨床CT画像への応用を実現することである。まず、本年度の実施した研究と成果は、本手法によるノイズ低減が臨床的に重要となる領域として、細かい血管構造の描出が必要とされる閉塞性肥大型心筋症に対するカテーテル治療前の冠動脈の微細な中隔枝の描出および3次元解剖情報の構築という領域に注目した。これは高分解能関数利用による分解能向上の一方で増えてしまったノイズを、本法のノイズ低減によって軽減することで描出能が向上するという仮説を立て、その仮説を実臨床画像およびカテーテル検査の結果をもとに実証し、海外学会で報告した。研究期間全体で明らかにした成果としては、以下の2点である。臨床画像への適応可能であることに関する原理的な妥当性の担保として、被曝線量当たり最大のノイズ低減が得られる条件を確認し、さらに血管狭窄ファントムを用いて、その条件での実際の血管の狭窄率評価の妥当性を実証した。さらに実臨床の冠動脈CTのみならず、経カテーテル大動脈弁置換術前の画像においてもノイズ低減と弁輪経計測値の妥当性を実証し、本年度は高分解能関数との併用の有用性を示した点である。今後の研究の展開としては、弁構造の描出などより動きの大きい領域にて位相差画像間の位置合わせのエラーが生じるという弱点、脈拍依存のノイズ低減量という弱点を克服するため、新たなアイディア(本手法を用いてノイズ低減した画像と撮影して得られた画像のペアからそのノイズ成分を機械学習の手法で学習し、新規のノイズ低減法を開発する)にて、よりロバストな形での本手法の臨床応用をすることとしている。そのための最終年度では、その実証のために、教師データの収集および機械学習環境の構築を行った。次年度以降にこの基礎的な検討をもとに、今後の臨床応用に関する実証研究を行うこととしている。本研究の目的は、我々が原理を考案した、「位相差画像」を用いたノイズ低減法の臨床CT画像への応用を実現することであり、平成28年度には、臨床画像への適応可能であることに関する原理的な妥当性の担保を研究課題とした。具体的にはファントムを用いた実験系と臨床画像を用いた実験系を計画していた。静止ファントムを用いた検討では、空間分解能の担保とともに血管の狭窄ファントムを用いた実験系でもノイズ低減を行っても、狭窄率が担保されていることを実証した。さらに動態ファントムを用いた実験系では、心拍数を50,60,70に模擬した動態ファントムを用いた実験においてもノイズ低減が最大限得られる条件を確認した。またノイズ低減に必要なデータを収集するために必要となる被曝線量との関係を検討し、被曝線量当たり最大のノイズ低減が得られる条件を確認した。さらに血管狭窄ファントムを用いて、その条件での実際の血管の狭窄率評価の妥当性を検討した。それにより、実際の血管狭窄率の評価において妥当な結果を提供でき、さらに被曝線量当たりの効率の良いノイズ低減が可能となる画像データの最構成方法が割り出された。なお、この点に関して、動態ファントムの研究結果を中心に研究成果を研究会にて発表し、公表している。臨床データを用いた後方視的な検討も行っており、上記のファントム実験において得られた最適な条件での心臓CTにおけるノイズ低減の程度や処理時間のデータを現在収集および解析中である。研究者自身の研究施設の異動が生じるため、一部課題における検討が当初の研究計画から遅れている。また、すべてのCT撮影法において、実際のCT機器から位相データとして取り出せないものもあり、これらに対する対応が必要となっている。本研究の目的は、我々が原理を考案した、「位相差画像」を用いたノイズ低減法の臨床CT画像への応用を実現することである。当初の研究計画では、平成29年度には、ノイズ低減が臨床的に重要となる領域の診断能に関する評価と、検査侵襲度低減の撮影プロトコールの提案という二軸に関する検討を目的とした。まず、昨年度から行ってきた研究結果として、本手法のノイズ低減効果の有効性に関する経カテーテル大動脈弁置換術前のCTの臨床データを用いた後方視研究追加実験を行い、その結果は海外学会で発表した。次に、本年度の第一の課題である低コントラスト領域における診断能の確認においては、現施設でリクルート可能な対照群の設定を行い、冠動脈プラークに関する検討をするために現在、後方視研究の準備を進めている。一方で、第二の課題である、検査侵襲度低減の撮影プロトコールの提案に関しては、現行のCT機器では、心電図同期撮影を利用する必要があるために、依然として一般臨床で行う前のプロトコールの最適化を行っている状況でる。しかしながら、その過程において、現在、循環器領域において心臓以外でも心電図同期撮影が有用であろう検査部位(例えば頸部CT血管造影や頭部CT血管造影時の差分画像を作成する際など)への本手法の応用が可能になるかという課題に対して、動態ファントムを用いた検討を開始し、その結果をまとめている。さらに本年度は、他施設の技術者との討論や情報収集を積極的に行った結果、本技術で得られた知見を元に、CTの「位相差画像」を使用しなくても、通常CT画像に対しても、このノイズ低減法を応用できるような技術に対する着想も得られた。現在はこの新たな手法に関する予備実験も開始している。研究者自身の研究施設の異動があったため、検討および患者リクルートに関して、当初の研究計画から遅れている。

まず、本年度の実施した研究と成果は、本手法によるノイズ低減が臨床的に重要となる領域として、細かい血管構造の描出が必要とされる閉塞性肥大型心筋症に対するカテーテル治療前の冠動脈の微細な中隔枝の描出および3次元解剖情報の構築という領域に注目した。これは高分解能関数利用による分解能向上の一方で増えてしまったノイズを、本法のノイズ低減によって軽減することで描出能が向上するという仮説を立て、その仮説を実臨床画像およびカテーテル検査の結果をもとに実証し、海外学会で報告した。研究期間全体で明らかにした成果としては、以下の2点である。臨床画像への適応可能であることに関する原理的な妥当性の担保として、被曝線量当たり最大のノイズ低減が得られる条件を確認し、さらに血管狭窄ファントムを用いて、その条件での実際の血管の狭窄率評価の妥当性を実証した。さらに実臨床の冠動脈CTのみならず、経カテーテル大動脈弁置換術前の画像においてもノイズ低減と弁輪経計測値の妥当性を実証し、本年度は高分解能関数との併用の有用性を示した点である。今後の研究の展開としては、弁構造の描出などより動きの大きい領域にて位相差画像間の位置合わせのエラーが生じるという弱点、脈拍依存のノイズ低減量という弱点を克服するため、新たなアイディア(本手法を用いてノイズ低減した画像と撮影して得られた画像のペアからそのノイズ成分を機械学習の手法で学習し、新規のノイズ低減法を開発する)にて、よりロバストな形での本手法の臨床応用をすることとしている。そのための最終年度では、その実証のために、教師データの収集および機械学習環境の構築を行った。次年度以降にこの基礎的な検討をもとに、今後の臨床応用に関する実証研究を行うこととしている。平成29年度以降には、前年度までのファントム実験を踏まえて、臨床画像への応用可能性を確認するために、まずは実際の臨床画像に対して、ノイズ低減がどの程度可能であるか、さらに実際のノイズ低減にかかる処理時間がどの程度であるか、心臓CTなどに関して後方視的なノイズ低減法の適応に関する基礎的なデータを収集する。この結果を元に、研究計画として立てていた、ノイズ低減が臨床的に重要となる領域の診断能に関する評価と、検査侵襲度低減の撮影プロトコールの提案という二軸に関する検討をすすめる。しかしながら、研究者の異動に伴い、CT装置の変更があるため、当初予定していた撮影方法に関して撮影可能な条件などに関して変更が生じる。そのため、一部の検討項目に関しては、撮影条件の最適化をおよび患者リクルートなどの計画に変更が生じる低コントラスト成分の診断能の向上に関する検討としては、当初予定していた撮影法も可能であると考えられるため、本年度中に最適な撮影条件の設定を行う。さらに患者リクルートなども本年度中に開始する予定である。一方、検査侵襲度低減の撮影プロトコールの提案に関しては、当初予定していた撮影法の使用ができず、最大限の侵襲度低減(造影剤低減および被曝低減)が得られない可能性がある。その為、現在の施設で可能な最大の検査侵襲度低減に関する撮影法を模索するため、再度ファントム実験を含めた撮影法の最適化が必要となる。
リラキシンを応用した新規顎矯正治療法開発に関する動物実験的研究

リラキシン(RLN)はインスリン様ペプチドホルモンの一種で、恥骨結合や子宮周囲の線維性結合組織を弛緩させ分娩を補助することで広く知られている。本研究では、磁性制御型リポソームにより標的指向化されたRLN2の正中口蓋縫合(MPS)の拡大に対する作用を解析することを目的とした。イヌの実験に先立ち、ラットMPSを使用して予備実験を行った。36匹の雄性ラットをControl群(非拡大群)、Vehicle群(liposomesのみを投与)、RLN-lipo群(RLN2-liposomeを投与)の3群に分け実験に用いた。Vehicle群およびRLN-lipo群は7日間のMPS拡大を行った。さらに、各群を7日間の拡大を行った拡大群と、拡大後14日間の保定を行った保定群の2群に分けた。RLN2-liposomeをMPSに局在させるために、ネオジウム製マグネットシートをMPS直上の口蓋粘膜に縫合固定した。In vivo imagingにより、投与72時間後においてもMPSにリポソームの局在を認めた。免疫組織化学的染色ではMPSにおけるRLN2の局在を認めた。RLN受容体2(RXFP2)はRLN-lipo群のosteogenic front(OF)に発現し、RLN受容体(RXFP1)は全ての群で発現していた。MPSの拡大および拡大後のOFにおける骨形成は、RLN-lipo群で亢進していた。RLN-lipo群ではOFにおける鋸歯状の骨改造を認め、MPSにおけるペリオスチン(POSTN)、誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)、マトリックスメタロプロテアーゼ-1(MMP-1)の発現が亢進していた。上顎骨におけるスクレロスチン(SOST)の発現は有意に減少した。これらの知見よりRLN2はMMP-1およびiNOSの分泌を介して縫合部の拡大を促進させ、OF近傍に存在する骨芽細胞におけるPOSTNの発現を介して骨形成を亢進する可能性が示唆された。本研究の結果、ラットMPSの拡大中および保定中にRLNを投与することでOFに著しい鋸歯状の骨改造を認めたが、これはMPSのコラーゲン線維の溶解によるメカニカルストレスの不均衡によるものと考えられる。分泌タンパクであるPOSTNはコラーゲンの豊富な組織において機械的刺激に応答し、骨形成を促進すると報告されている。またPOSTNはWnt-βcateninシグナルを直接的に活性化し、間欠的な副甲状腺ホルモンの刺激によりSOSTの発現を抑制することが知られている。本研究においてSOSTの発現はRLN-lipo群で低下した。これは機械的刺激の負荷によると考えられる。現在RLNのPOSTNやSOSTに対する直接的、間接的作用は報告されていないため、今後in vivoおよびin vitroの実験系でMPSにおけるこれらの分子の発現メカニズムについて解析を行う必要があると考えられる。また、今後はイヌを使用した同様の実験で、MPSに加えて、頭蓋顎顔面の縫合部への効果について広く検索していく必要性がある。磁気制御型リポソームにより標的指向化されたRLN2は、縫合部の線維芽細胞においてMMP-1の分泌を介して縫合部の拡大を促進し、OF近傍の骨芽細胞においてPOSTNの発現を促進することで骨形成を促す可能性が示唆された。本研究で得られた知見は、頭蓋顎顔面領域における低侵襲的で効果的な顎整形力を利用した矯正歯科治療の新規開発に貢献すると考えられる。

MPSの拡大および拡大後のOFにおける骨形成は、RLN-lipo群で亢進していた。RLN-lipo群ではOFにおける鋸歯状の骨改造を認め、MPSにおけるペリオスチン(POSTN)、誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)、マトリックスメタロプロテアーゼ-1(MMP-1)の発現が亢進していた。上顎骨におけるスクレロスチン(SOST)の発現は有意に減少した。これらの知見よりRLN2はMMP-1およびiNOSの分泌を介して縫合部の拡大を促進させ、OF近傍に存在する骨芽細胞におけるPOSTNの発現を介して骨形成を亢進する可能性が示唆された。本研究の結果、ラットMPSの拡大中および保定中にRLNを投与することでOFに著しい鋸歯状の骨改造を認めたが、これはMPSのコラーゲン線維の溶解によるメカニカルストレスの不均衡によるものと考えられる。分泌タンパクであるPOSTNはコラーゲンの豊富な組織において機械的刺激に応答し、骨形成を促進すると報告されている。またPOSTNはWnt-βcateninシグナルを直接的に活性化し、間欠的な副甲状腺ホルモンの刺激によりSOSTの発現を抑制することが知られている。本研究においてSOSTの発現はRLN-lipo群で低下した。これは機械的刺激の負荷によると考えられる。現在RLNのPOSTNやSOSTに対する直接的、間接的作用は報告されていないため、今後in vivoおよびin vitroの実験系でMPSにおけるこれらの分子の発現メカニズムについて解析を行う必要があると考えられる。また、今後はイヌを使用した同様の実験で、MPSに加えて、頭蓋顎顔面の縫合部への効果について広く検索していく必要性がある。磁気制御型リポソームにより標的指向化されたRLN2は、縫合部の線維芽細胞においてMMP-1の分泌を介して縫合部の拡大を促進し、OF近傍の骨芽細胞においてPOSTNの発現を促進することで骨形成を促す可能性が示唆された。本研究で得られた知見は、頭蓋顎顔面領域における低侵襲的で効果的な顎整形力を利用した矯正歯科治療の新規開発に貢献すると考えられる。イヌを使用した実験に備え、次年度以降の動物飼養料に計上するため。
線虫の非対称分裂時におけるAPCを介した極性制御機構の解析

線虫βカテニンホモログの一つWRM-1の娘細胞間に置ける非対称な核局在機構の解明のために、WRM-1の局在に必要な領域を同定した。その結果、N末端領域がWRM-1の非対称な各局在に必須であり、WRM-1結合型のMAPKであるLIT-1によるWRM-1N末端領域のリン酸化が重要である事を見いだした。リン酸化されないWRM-1は両方の娘核に対称に局在するようになり、結果として娘細胞間の運命も対象になる事を見いだした。LIT-1は分裂中の細胞においては細胞表層にも非対称に局在している。細胞表層のLIT-1の非対称性を人為的に対称に変化させたとき、細胞表層におけるAPR-1(APC)の非対称な局在が失われ、さらには娘核間におけるWRM-1の非対称な局在も失われた。この結果は細胞表層に局在するLIT-1がWRM-1の非対称な核局在を制御しており、さらにこの過程に細胞表層のAPR-1が関与している事を示唆している。次に細胞表層に局在するLIT-1による核のWRM-1の局在制御機構について、細胞分裂終期に細胞表層と核を結びつける構造である微小管に注目した。wrm-1変異体では多くの細胞の非対称分裂に異常が見られ、対称分裂となってしまう。しかし、微小管構成因子であるβtubulinの変異体との二重変異体においてはwrm-1の表現型が僅かに抑制された。以上の発見はWRM-1の非対称な核局在の分子機構を明らかにした初めての研究であり、細胞表層のLIT-1によるWRM-1のリン酸化によって表層の極性情報が娘核間の非対称性へと変換される過程の理解を深めたと言える。LIT-1ホモログであるNemo-like kinaseは多くの生物においてもWnt/βカテニン経路に関与している事から、本研究から得られた知見はほ乳類におけるβカテニンの制御機構、あるいは非対称分裂機構の解明に寄与すると期待される。
舌下免疫療法の効果発現に至る口腔粘膜免疫システム特性の解明

舌下粘膜では、レジデント樹状細胞分布が制限されており、舌下粘膜への非感染性抗原塗布により、早期の新規樹状細胞のリクルートが起こるものの、24時間後では、ほぼ枯渇することが、ハプテン抗原FITCおよびタンパク抗原OVAの実験系で確認できた.舌下粘膜への抗原反復投与により、レジデントDCとは異なるCD11b陽性DC/マクロファージ様細胞がリクルートしていることが明らかになった.上記の所見は、新しく樹立したアジュバントと精製抗原と使用しないマウススギ花粉症モデルにおける舌下免疫療法後の舌下粘膜においても確認できた.以上の結果から、CD11b陽性細胞が舌下免疫療法における免疫寛容誘導に関与している可能性が示された.舌下粘膜では、レジデント樹状細胞分布が制限されており、舌下粘膜への非感染性抗原塗布により、早期の新規樹状細胞のリクルートが起こるものの、24時間後では、ほぼ枯渇することが、ハプテン抗原FITCおよびタンパク抗原OVAの実験系で確認できた.舌下粘膜への抗原反復投与により、レジデントDCとは異なるCD11b陽性DC/マクロファージ様細胞がリクルートしていることが明らかになった.上記の所見は、新しく樹立したアジュバントと精製抗原と使用しないマウススギ花粉症モデルにおける舌下免疫療法後の舌下粘膜においても確認できた.以上の結果から、CD11b陽性細胞が舌下免疫療法における免疫寛容誘導に関与している可能性が示された.舌下免疫療法(Sublingual Immunotherapy, SLIT)は、舌下粘膜経由でアレルゲンを少量づつ投与していくことによる寛容誘法であるが、腸管粘膜経由抗原投与による経口免疫寛容と舌下粘膜樹状細胞による免疫寛容がどのように関わっているのか明確ではない.本年は、まず舌下粘膜経由で取り込まれた非感染性抗原に対する免疫応答について検討した.卵白アルブミン(OVA)(SLIT群)あるいはPBS(対照群)を舌下粘膜に6回/3週間前投与後に、OVA/アラム腹腔内投与で抗原感作し、さらに1週後に経鼻的OVAチャレンジを連続3日実施し、5日目の実験第45日目に評価した.SLIT群では、顕著なOVA特異的IgEの減少とIgG2aの減少が認められ、SLIT群でOVA特異的アレルギー応答の抑制が起こっているのが確認できた.SLIT直後実験第20日目の所属リンパ節では、総細胞数の増加、CD4^+T細胞におけるIFN_<-g>発現細胞比率の増加とIL_<-4>発現細胞比率の低下が認められ、SLITによりTh2からTh1への免疫偏向が起こっていることが示唆された.Th17の変動は認められなかった.舌下粘膜への抗原投与後の樹状細胞の動態を調べる目的で、緑色蛍光FITC塗布後の所属リンパ節における遊走樹状細胞を同定したところ、頬粘膜塗布と比較して舌下や口底粘膜投与後のFITC捕捉樹状細胞の増加が明らかに少なく、所属リンパ節総数の増加も低下していた.この理由が、唾液等によるFITCの希釈によるためなのか、同部粘膜樹状細胞の特性によるものなのか、局所粘膜樹状細胞の組織学的検索と共にSLIT後の所属リンパ節における抗原特異的免疫応答を検索していく予定である.舌下免疫療法(Sublingual Immunotherapy, SLIT)は、舌下粘膜経由でアレルゲンを少量づつ投与していくことによる寛容誘導法であるが、舌下粘膜樹状細胞がSLITによる免疫寛容誘導にどのように関わっているのか明確ではない.本研究目的は、口腔粘膜の特性を明確にすることで、その制御メカニズムを明らかにすることである。本年は、舌下粘膜への抗原投与後の樹状細胞の動態を調べる目的で、ハプテンである緑色蛍光FITCおよび既存のマウスアレルギーモデルで頻用されているタンパク抗原OVA塗布後の局所樹状細胞の動態を組織学的に解析した。頬粘膜と比較して、レジデントLCおよび間質樹状細胞数は、舌下粘膜では明らかに少なく、塗布後6-10時間でレジデント樹状細胞はリンパ節への遊走により枯渇し、局所に存在する多くの樹状細胞は血管経由の単球由来樹状細胞と考えられた。舌下粘膜への反復抗原塗布では、抗原特異的免疫応答はこれらの単球由来樹状細胞によって担われている可能性が示唆された。OVA塗布は、FITC塗布と比較し、樹状細胞の動態変化は弱く、遅い動きを示した。OVA+CTの舌下粘膜塗布により移入された抗原特異的DO11.10TCR CD4+T細胞の増殖応答が観察されたが、抗PD-1中和抗体投与により、その応答はさらに増強された。興味深いことに、CTなしの舌下投与ではその応答は抑制された。マウスモデルで舌下免疫療法を実施するために、アジュバントを使用しない花粉吸入のみで感作することによるマウススギ花粉症モデルを樹立することができた。来年度は、本モデルを用いて、SLITを実施し、舌下樹状細胞の機能的関与を検討する予定である。スギ花粉症患者に対しての舌下免疫療法(Sublingual Immunotherapy, SLIT)の寛容誘導メカニズムやSLIT効果判定のためのバイオマーカーを探るためには,ヒト疾患に似たよい動物モデルが必要である.本年は,昨年度に樹立できた,アジュバントなしのスギ花粉粒の経鼻吸入により誘導したマウススギ花粉症モデルにおいて, SLITを実施し,症状および免疫学的因子がどのように変化するかを解析した. SLITには,鳥居薬品(株)から,供与を受けた精製スギ花粉エキスを使用し,感作終了後,1週間をあけて,28日間連日,用量を漸増しながら,舌下粘膜に塗布を行った.

SLIT終了後,1週間後にスギ花粉粒を用いた経鼻吸入を7日間継続することで,チャレンジとし,最終チェレンジ直後10分間のくしゃみ頻度や鼻掻き回数を評価するとともに,翌日に血清やリンパ組織などを採取し免疫学的解析を実施した. SLITにより,くしゃみ・鼻掻き回数の低下,花粉特異的IgG1抗体価の減少,鼻粘膜および気管支肺胞洗浄液における好酸球の減少, in vitroでの花粉刺激によるIFN-g, IL-4, IL-5, IL-10, IL-13産生の減少が認められた.ヒト臨床試験において観察されているFoxp3陽性制御性T細胞比率の増加は,末梢血でも脾臓においても認められなかった.所属リンパ節樹状細胞(DC)における, MHC class IIおよびCD86発現細胞比率は,明らかに減少していた.花粉エキス塗布後の舌下粘膜では, SLIT群においては, MHC class II陽性のDCのリクルートが明らかに抑制されており,逆にCD11b陽性のマクロファージ様細胞の存在が観察された.本マウス花粉症モデルは,SLITの寛容誘導メカニズムやバイオマーカー解析に有効なモデルとなると思われた.口腔粘膜局所の樹状細胞動態研究はほぼ順調に結果が得られ、また念願であった、安価で汎用可能なマウス花粉症モデルを樹立できたことの成果は大である。最終年度に向かっての本研究の進展が期待できるようになった。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究に汎用可能な簡易なマウス花粉症モデルを樹立できたことで、最終年度に向かっての本研究の進展が期待できるようになった。OVAを用いた抗原特異的な応答評価に関しては、当初の予定より若干の遅れがあるが、問題解決はできているので、予定通り推進できると考えられる。
界面形成で生じた構造不均一化が支配する光電変換界面の電子構造・電荷生成機構の解明

本研究では、有機ヘテロ界面の構造と電子構造の関連を探り、有機太陽電池(OPV)の要となる電荷生成への影響を解明することを目指した。まず、OPVの汎用のアクセプター材料であるPC61BMが結晶化によって表面にその側鎖を露出させ、その上に堆積したドナー分子、セキシチオフェン(6T)の薄膜中のドメインのテラスが、表面エネルギーの増加によって著しく増加することを見出した。また、結晶性分子の界面であるF16CuPc/6T界面では、X線回折と走査トンネル顕微鏡観察からF16CuPc層の構造が乱れることが明らかとなり、複雑な電子準位接続の起源を分子スケールで明らかにできた。昨年度,OPVのドナー/アクセプター界面である,sexithiophene (6T)/PC61BM界面の電子構造を紫外光電子分光(UPS)とX線光電子分光(XPS)で測定し,X線回折(XRD)・原子間力顕微鏡(AFM)で界面形成の様子を明らかにした.透明電極であるインジウムスズ酸化物(ITO)基板のPC61BMスピンコート膜の秩序構造を加熱処理で制御した.PC61BM薄膜を160度で加熱することで,既報の文献通りにPC61BMが結晶化したことを面内・面外XRDで確認した.また,加熱していないPC61BM膜上では,表面が平滑な6Tのドメインが形成されるが,加熱後のPC61BM膜の上では凹凸のあるドメインが観察される.PC61BM(加熱無し)/6T界面のUPSスペクトルでは,6Tを4.5層分蒸着しても6Tの明確なHOMOピークが出現しない.一方,PC61BM(加熱有り)/6T界面では,おおよそ単層の6Tを蒸着すると6T由来の光電子ピークが明確に観測される.前者の界面に対するXPS測定から,PC61BMのO 1sピークが6Tの蒸着量に対して指数関数的には減衰しないため,PC61BMと6Tの混合か,6Tの島状成長が示唆される.また,界面形成に伴い,PC61BMの加熱処理に関わらず,単調に仕事関数が低下し,6Tの電子準位が高束縛エネルギー側にシフトすることも分かった.これは,PC61BM/6T界面で熱力学平衡を達成するために,6T層の電子がフェルミディラック分布に従って占有されるため,HOMOから電子が引き抜かれ,正のポテンシャルが6T層に形成されたためである.なお,基礎的な検討として,HOPG/F16ZnPc/6T界面のUPS/XPS測定も行い,F16ZnPc/6T界面では極めて複雑な電子準位接続が観測された.HOPG/F16ZnPc/6T界面で観測された非単調な真空準位シフトをITO/PC61BM(加熱無し)/6T界面でも期待していたが,観測されなかった.研究計画にある下地有機層の結晶性の違いによる界面電子構造・界面構造の違いは明らかにできたが,構造解析が十分でなく,例えば,PCBM膜上での6Tの分子配向や,F16ZnPc/6T界面における構造の詳細は分かっていない.そのため,研究計画通りに円滑に研究が進んでいるとは言い難い.平成28年度は、有機ヘテロ界面の電子構造及び界面構造についての理解が進む、キーとなる研究成果が出始めた。昨年より推進しているPCBM/6T界面の電子構造はPCBMの側鎖の配向が大きく影響していることを見出した。より具体的には、千葉大学吉田弘幸教授との協力により、準安定励起原子電子分光(MAES)で基板加熱後にPCBM膜表面に側鎖が露出し、表面双極子層が形成されることが示唆された。それに伴い、PCBM薄膜表面の表面エネルギーが上昇し、PCBM薄膜に堆積した6T層の結晶ドメインがより大きく成長することが分かった。PCBM/6T界面の形成初期では、6TがPCBMとの相互作用によりface-on配向をとるが、6Tの被覆率が増加するにつれてend-on配向をとった結晶ドメインが形成することが分かった。電子準位接続はPCBMのアニールに依存せず、6Tの積層に伴いポテンシャル下がるが、静電ポテンシャル計算の結果、熱力学平衡を仮定した場合に起きる電子移動で説明できることが分かった。一方、私が前職から研究を進めているF16CuPc/6T積層界面については、X線回折(XRD)と走査トンネル顕微鏡(STM)で厚膜および単分子層レベルでの構造解析を行った。シリコン基板に形成したF16CuPc edge-on配向膜の上に6Tを積層すると、F16CuPcおよび6Tの回折ピークは観測されなくなる。これは構造無秩序化明らかに裏付ける。しかし、蒸着順序を逆にすると、どちらの分子層の格子面間隔とも狭くなる傾向にある。界面における分子再配向などが原因であると考えられるが、詳細な測定を現在進めている。また、物質材料機構の若山グループとの共同で、分子スケールにおける構造無秩序化の様子をSTMでもとらえつつある。

また、結晶性分子の界面であるF16CuPc/6T界面では、X線回折と走査トンネル顕微鏡観察からF16CuPc層の構造が乱れることが明らかとなり、複雑な電子準位接続の起源を分子スケールで明らかにできた。アニール前後のPC61BM膜の表面分子配向・表面エネルギーの変化や,6Tを蒸着したヘテロ構造のXRDを検討し,界面形成の詳細を調べる予定である.F16ZnPc/6T界面については,共同研究により,超高真空STMを用いた界面構造の詳細な検討を行うことになった.また,既に太陽電池作製・評価装置は立ち上げており,今後はPC61BM/6T界面を用いたOPVデバイスの評価を行い,界面電子構造との関連を探って行く予定である.関連して,来年度はOPV関連の界面における電子準位接続とキャリアダイナミクスを,過渡光起電力法などを用いて,詳細に関連付ける予定である.28年度が最終年度であるため、記入しない。界面電子物性28年度が最終年度であるため、記入しない。
「ポストヒューマン」をめぐる理論と表象―現代英語圏文学に見る身体加工の表象から

本研究課題では、主として2000年代の英語圏における文学テクストにおける身体加工表象を分析、考察したが、その際、「ポストヒューマン」の議論において、同様の境界形象として取り上げられることも多い「サイボーグ」等の概念にも言及した。そしてこうした身体加工が潜在的にアイデンティティ・カテゴリーを撹乱する力をはらむことには解放の側面を指摘することも可能である反面、身体がいっそう厳しい管理の対象とされつつある現在の社会、経済的文脈にこれらのテクストを位置づけるとき、その解釈は両義的なものとならざるを得ないと結論づけた。昨年度、「ポストヒューマン」に関する理論動向を整理し、2000年代のイギリス小説Sara's Faceなどを論じたのに続き、今年度は2010年代に発表された日本のテクスト、例えば唯川恵の小説『テティスの逆鱗』や坂井恵理のコミック『ビューティフル・ピープルパーフェクト・ワールド』を取り上げた。近未来を舞台として設定するこれらのテクストに共通するのは、そこで登場人物たちに施される加工がすでに美容外科の範疇を超え、トランスジェンダーや異種間移植を含む、反規範的なものとなっている点である。このようにして形作られた身体は、男/女や人間/動物といった既存の単一カテゴリーに帰属することのない、混交的な身体、主体を表すものとなっている。こうした身体加工が潜在的にカテゴリーを攪乱する力をはらむことには、解放の側面を指摘することもできよう。しかし身体がいっそう厳しい管理の対象とされつつある現在の社会、経済的状況の延長上にこれらのテクストを位置づけるとき、その解釈は両義的なものとならざるを得ない。またとりわけ坂井のテクストにおいて、身体加工のこうした側面が自他の境界の不安定化にさえ及ぶとき、人が新たに直面することになるであろう困難が示唆されていることは、着目に値する。そこには自在な変身を可能にする医療技術の発展を一方では享受しながらも、果たして人は希薄化する「自己」をどのように受け止め、折り合っていけるのかという問いが提起されていると言える。2012年度は本研究のテーマを扱った先行研究にあたり、理論的な基盤を形成する作業を進めた。またその一端を論文や口頭発表の形で公にした。Jeunesse: Young People, Texts, Cultures誌に掲載の論文は、主として2000年代のイギリス小説を題材とし、その登場人物たちの反規範的な身体加工表象が、ジェンダーのみならず人間/動物間の境界さえ解体するものであり、またそうした二項対立的な境界自体、文化的虚構にほかならないことを暴いていることを読み取った。またそれを登場人物の主体およびテクストの混交性と重ね合わせて論じたが、その際、「ポストヒューマン」の議論において、同様の境界形象として取り上げられることも多い「サイボーグ」等の概念を援用した。そのうえでこの小説が、美容外科手術の主題を通じ、女性美の文化規範を問題化してきた従来の作品群に対し、オルタナティヴな議論の枠組を提供するものであると意味づけた。以上の研究成果を2013年度以降の研究に接続し、本研究のテーマについての体系的な論考として提出したいと考える。本研究課題で考察の対象としているテクストの一部には、1990年代のイギリスに端を発する、チク・リット(chick lit)と呼ばれる小説のジャンルが含まれる。このジャンルは、当時出版された初のアンソロジーに'Postfeminist Fiction'の副題が付されたことにも明らかなように、ポストフェミニズムとの関連において性格づけされる。そこで今年度は、フェミニズムとフィクションの関連を、第二波フェミニズム以降の視点において体系的に捉え、そこに現在のポストフェミニズム的な状況とchick litという文学ジャンル間の関連を位置づけた。また、そうしたジャンルの特徴を踏まえたうえで、これに属すると考えられる諸テクストに身体美を追求する傾向があることを確認し、それを身体の消費対象化とそこでの女性のジェンダー位置、これについてのフェミニズムの見解の変化と関連づけた。さらに、女性登場人物の自由や消費行動を強調しながら、ロマンスや身体美への傾倒を描くchick litは、その保守性、個人主義、物質主義的傾向が否定的に捉えられることも多いのに対し、個々のテクストには、消費や美の追求が必ずしも女性たちを既存のジェンダー・異性愛規範に回収するものでない可能性も見出され、このジャンルの解釈を部分的に修正することもできると思われた。身体の外見の外科的な操作は、すでに社会における美の規範の再生産の域を超え、時に逸脱的ですらある様々な試みがなされるようになっている。各種プロテーゼの挿入・装着から、稀には四肢切断や動物に似せた外見の実現にも及ぶこうした身体加工(body modification)は、有機体ー機械、ヒトー動物、自ー他といった自然化されたカテゴリーやその境界を侵犯する性質を持つ。ここに対立項を他者化し、同一性の原理に依拠する主体構築のモデルは、不安定化されずにはいない。こうした問題系は、ポストヒューマンの議論のそれとも共鳴するものであり、本研究はそれを理論と表象において分析・考察することを目的とした。本研究期間中、20世紀後半から、とりわけ21世紀の文学・視覚テクストにおける身体加工表象を検証すると、そこには新たな身体・主体像が提示されていると同時に、英語圏と日本ではこの問題の捉え方において相違が見出されるようにも思われた。そこで本研究の最終年度である2015年度には、それを各々の文化圏における主体概念のあり方と関連づける方向で研究を進めたが、論考としての提出は今後の課題として残すことになった。本研究の成果をいっそう明らかにすべく、研究を継続的に行う予定である。

本研究課題では、主として2000年代の英語圏における文学テクストにおける身体加工表象を分析、考察したが、その際、「ポストヒューマン」の議論において、同様の境界形象として取り上げられることも多い「サイボーグ」等の概念にも言及した。そしてこうした身体加工が潜在的にアイデンティティ・カテゴリーを撹乱する力をはらむことには解放の側面を指摘することも可能である反面、身体がいっそう厳しい管理の対象とされつつある現在の社会、経済的文脈にこれらのテクストを位置づけるとき、その解釈は両義的なものとならざるを得ないと結論づけた。本研究課題に含まれる表象テクストの一部が近年のフェミニズムの潮流と重ね合わせて論じられることが多いジャンルであることから、今年度は20世紀後半以降のフェミニズムの流れに目を向け、またそこでの女性の身体をめぐる行為の意味づけの変化に焦点を当てることになった。英文学本研究の最終年度にあたる本年は、これまでに終えている研究を再度見直し、必要な部分には修正を施した後、体系的な論考として提出することを予定している。研究の成果については、博士論文の一部としてお茶の水女子大学に提出した。本研究の初年度にあって、一定の成果をおさめることができたと考える。購入を予定していた海外文献の取り寄せのための時間的な調整の都合がつかなかったため。今年度に続き、身体加工表象の分析を行う。研究の成果については口頭発表や論文のかたちで公にする予定である。また博士論文の学術書としての出版も模索したい。今年度に得られた研究成果を、次年度以降の議論に接続し、このテーマについての体系的な論考として提出したい。文献購入、及び学会出張を含む旅費。本年度福原記念英米文学研究助成基金(福原賞)を得たことにより、科研費からの支出が予定よりも少なく抑えられた。図書購入、及び英文構成委託料として使用する予定。論文執筆に必要となる資料収集のための費用等。
低線量影響における地域参画型リスクコミュニケーション手法の構築

福島原子力事故後の低線量の放射線による健康影響に関する、科学的エビデンス、科学のみでは検証できない不確実性及び心理的・社会的影響を考慮し、地方自治体及び地域コミュニティの特性を活かした地域参画型リスクコミュニケーション手法の実践モデルを開発した。敦賀市在住の市民と低線量放射線の健康影響に対する勉強会を開催し、低線量影響ガイドブック初級編の制作を協働して行う社会実験を3年間継続した。多様なアクターの効果的な参画とその具体的な実装手法を社会実装ガイダンスとしてまとめ、原子力立地地域である福井県敦賀市を対象とした社会実験を通してその有効性を検証した。研究代表者、研究分担者、及び連携研究者の共同研究により、多様なアクターの効果的な参画とその実装手法を設計した。放射線生物学、社会心理学、リスクコミュニケーション、公衆参画、社会的責任を専門領域とする研究協力者、敦賀市を対象とした地域市民、保健師、管理栄養士、助産師、地域メディア記者の参画による「プラットフォーム型研究フォーラム」を立ち上げ、運営委員会を設置して本研究を実施する環境を整備した。低線量放射線のリスク認知、不確実性の取り扱い、及び心理的・社会的影響に関する市民の認識・理解度を把握するため、先行事例研究を調査し、敦賀市民を対象とした住民意識調査を実施した。先行事例研究及び住民意識調査結果を基に、公衆の低線量放射線リスク認知における阻害要因や課題を抽出した。抽出された阻害要因や課題の解決を目指すため、「低線量の放射線健康影響ガイドブック」のドラフト版を作成した。このドラフト版を基に、「プラットフォーム型研究フォーラム」の勉強会を定期的に実施した。敦賀市及び首都圏の二箇所で公開フォーラムを開催し、本研究活動を他分野の専門家や地域市民に知ってもらうと共に、多様なアクターとして、「プラットフォーム型研究フォーラム」への参加協力を呼び掛けた。「プラットフォーム型研究フォーラム」のホームページのドラフト案を作成した。新聞等のメディアに発信した。平成25年度に実施した社会調査結果の統計分析を行い、先行事例研究の調査結果も参考に、公衆の低線量リスク認知における阻害要因や課題をメタ知識のレベルまで掘り下げて詳細に分析した。分析結果を基に、平成25年度に作成した「低線量影響に対するガイドブック」のドラフト案の内容を「プラットフォーム型研究フォーラム」会議で更に議論・検討し、最終ドラフトを作成した。「低線量影響に対するガイドブック」の最終ドラフトを基にして、敦賀市を対象とした保健師、管理栄養士、助産師、地域メディア及び地域市民との勉強会を継続的に実施し、地域市民の意見を反映した「低線量影響に対するガイドブック」の初級編を制作した。地方自治体及び地域コミュニティを対象としたリスクコミュニケーションの社会実験として、「低線量影響に対するガイドブック」初級編を用いた地域市民によるフィールドワーク(発表会)を試行し、リスク認知度や理解度の改善効果を検討した。地域参画型リスクコミュニケーション手法の実装手法については、「プラットフォーム型研究フォーラム」会議で社会実験の過程で生じた様々な問題点や課題を検討し、解決を図るための実装ガイダンスを議論した。研究成果を国内外の学会等で発表し、地域参画型リスクコミュニケーション手法の実践的モデルについて広く議論するとともに、首都圏及び敦賀市の二か所で公開フォーラムを開催して、関連分野の専門家や地域市民に対するアウトリーチ活動を行った。福島原子力事故後の低線量放射線による健康影響に対する新たな地域参画型リスクコミュニケーション手法を構築した。低線量被曝の科学的エビデンス、科学のみでは検証できない不確実性及び心理的・社会的影響を考慮し、地方自治体及び地域コミュニティの特性を活かした地域参画型リスクコミュニケーション手法の実践モデルを開発した。多様なアクターの効果的な参画とその実装手法開発のため、低線量影響、社会心理学、リスクコミュニケーション、公衆参画、社会的責任を専門領域とする研究代表者、研究分担者、連携研究者、研究協力者、及び敦賀市の地域コミュニティの参画による「プラットフォーム型研究フォーラム」を組織し運営委員会を定期的に開催した。敦賀市在住の市民、保健師、管理栄養士、助産師、メディア記者と低線量放射線の健康影響に対する勉強会を開催し、低線量影響ガイドブック初級編の制作を協働して行う社会実験を3年間継続した。地域参画型リスクコミュニケーション研究から、リスクの意味と認知プロセスを知り、リスクを自身で判断することが重要であり、その関心を持続するためには、人々の持つ「知る権利」のみならず「自己効用感」「自己決定権」に働きかけることが効果的であることが分かった。平成23年度実施した敦賀市民対象の意識調査と同様な意識調査を勉強会参加者に対して行い、10回の勉強会実施前後における放射線に対する知識、リスク認知および意識の変化について分析し、地域コミュニティ協働による地域参画型リスクコミュニケーション手法の有効性を検証した。平成26年度の研究実施計画に基づいて、「プラットフォーム型研究フォーラム」会議及び運営委員会を定期的に開催し、地域市民との勉強会を継続して実施した。

地域市民の意見を反映した「低線量影響に対するガイドブック」の初級編を制作した。地方自治体及び地域コミュニティを対象としたリスクコミュニケーションの社会実験として、「低線量影響に対するガイドブック」初級編を用いた地域市民によるフィールドワーク(発表会)を試行し、リスク認知度や理解度の改善効果を調査検討した。敦賀市民を対象とした意識調査結果を分析し、成果を論文に纏めた。敦賀市及び首都圏において、本研究課題の公開フォーラムを計画通り実施した。低線量の放射線健康影響のリスクについて知って・考えるサイトとして、本研究の概要、手法、成果について、福井県敦賀市の地域市民と専門家とが協働して一緒に考える活動を紹介。原子力学最終年度である平成27年度は、平成25、26年度の知見を基に、「プラットフォーム型研究フォーラム」会議において地域参画型リスクコミュニケーション手法の総合的な検討作業を実施する。「プラットフォーム型研究フォーラム」運営委員会では、研究分担者、連携研究者及び研究協力者との議論を通じて、設計された地域参画型リスクコミュニケーションの「場」に対するメンバーシップや実装プロセスの適切性、対話の方法論、専門家の関与の在り方、「場」の目的達成度評価などの論点分析を行い、地域参画型リスクコミュニケーション手法の有効性評価を実施する。地域参画型リスクコミュニケーション手法の実践的モデルを提案し、実装プロセスで生じる様々な課題とその解決のための実装ガイダンスをまとめる。平成2527年度の研究成果を総合化し、「地域参画型リスクコミュニケーション手法」としてとりまとめ、本研究の最終成果を国内外の学会等で発表すると共に報告書を作成する。平成25年度の研究実施計画に基づいて、「プラットフォーム型研究フォーラム」を立ち上げ、運営委員会を開催し、研究方向についての議論・検討を実施した。先行事例調査を行い、敦賀市民を対象とした住民意識調査を計画通り実施した。「低線量の放射線健康影響ガイドブック」のドラフト版を作成し、「地域市民グループ」、「保健師、管理栄養士、助産師グループ」、「地域メディア記者グループ」の3つのグループを組織して、計画的に勉強会を実施した。公開フォーラム並びに運営委員会の開催において共同研究者または連携研究者の都合による予期できない欠席により当初予定の旅費・謝金の支出が減少した。当初の研究計画に基づいて次年度の研究活動を推進する。3つのグループによる勉強会を継続して実施し、意見聴取の結果を「低線量の放射線健康影響ガイドブック」のドラフト改訂に随時反映させる。
先端的流体光計測法による圧縮性マイクロダクト流れに特有な現象と熱伝達特性の解明

先細流れに断面積が一定のダクトが接続された流れにおいて不足膨張状態になると,一次元解析においてはダクト出口において音速に達する.しかしながら,マイクロダクト流れにおいては,ダクト出口より上流の位置において流れは音速に達する.そこで,流れが音速に達する位置に着目してレーザー誘起蛍光法による実験および数値シミュレーションを実施したところ,音速に達する位置はレイノルズ数が約2000となる条件において最も上流になり,これは先細ノズルの形状やダクト長さを変化させても同様であることが明らかになった.また,マイクロダクト側壁の温度を分子センサーを用いて測定した.本研究で用いる分子センサーは感圧塗料であるが,感圧塗料は酸素濃度に応じて発光強度が変化するが,温度が変化しても発光強度は変化する.したがって,窒素を作動気体とすれば感圧塗料は酸素分子が存在しないので温度センサーとして使用でき,作動気体を窒素にしてマイクロダクト側壁の温度を測定した.また,作動気体を空気とすれば感圧塗料は圧力センサーとして使用でき,作動気体を空気にしてマイクロダクト側壁の圧力を測定した.温度測定結果を壁面境界条件として数値シミュレーションを実施したところ,シミュレーション結果は圧力測定結果とよく一致した.したがって,数値シミュレーション結果よりダクト側壁の熱流束分布を求めることができた.すなわち,マイクロダクト側壁の熱伝達特性を高空間分解能で明らかにする手法を確立することに成功した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,超音速マイクロダクト流れにレーザー誘起蛍光法を適用し,ダクト内部の流れの密度を計測した.流れに微量のアセトンをシードし,Nd:YAGレーザーの4倍高調波を照射して得られたアセトンの蛍光の強度分布をイメージインテンシファイア付CCDカメラにより取得した.蛍光強度分布は流れの密度のみの関数となっているので,蛍光強度から密度分布を求めた.その結果,スケールの大きい超音速内部流れでは観測されない膨張領域,すなわち超音速マイクロ内部流れに特有な現象が観測された.この現象は,気体の密度が低いほど,すなわちレイノルズ数が低いほど顕著になることが実験で明らかになった.また,三次元圧縮性ナビエ-ストークス方程式を支配方程式とした数値シミュレーションも実施した.その結果,本シミュレーション結果は実験結果と良く一致した.実験を行った条件において,数値シミュレーション結果は実験結果を良く再現したので,数値シミュレーションコードは十分に検証されたとみなし,数値シミュレーションにより超音速マイクロ内部流れに特有な現象が現れる物理的な理由を考察した.その結果,超音速マイクロ内部流れでは背圧の情報が圧力波となって境界層中を伝播することが明らかになり,この情報の伝搬がマイクロスケール特有の膨張を引き起こすことが明らかになった.すなわち,スケールの大きな超音速内部流れでは背圧の情報が流路内部を伝搬する現象は起こらないので流れの現象は流路壁の摩擦に支配されるが,超音速マイクロ内部流れの現象は摩擦と先述の情報伝搬の両方に影響を受けることが明らかになった.レーザー誘起蛍光法により超音速流れに特有な現象が観測され,その現象が現れる理由を詳細に調べるために若干時間を要したため,研究の進捗がやや遅れている.先細流れに断面積が一定のダクトが接続された流れにおいて不足膨張状態になると,一次元解析においてはダクト出口において音速に達する.しかしながら,マイクロダクト流れにおいては,ダクト出口より上流の位置において流れは音速に達する.そこで,流れが音速に達する位置に着目してレーザー誘起蛍光法による実験および数値シミュレーションを実施したところ,音速に達する位置はレイノルズ数が約2000となる条件において最も上流になり,これは先細ノズルの形状やダクト長さを変化させても同様であることが明らかになった.また,マイクロダクト側壁の温度を分子センサーを用いて測定した.本研究で用いる分子センサーは感圧塗料であるが,感圧塗料は酸素濃度に応じて発光強度が変化するが,温度が変化しても発光強度は変化する.したがって,窒素を作動気体とすれば感圧塗料は酸素分子が存在しないので温度センサーとして使用でき,作動気体を窒素にしてマイクロダクト側壁の温度を測定した.また,作動気体を空気とすれば感圧塗料は圧力センサーとして使用でき,作動気体を空気にしてマイクロダクト側壁の圧力を測定した.温度測定結果を壁面境界条件として数値シミュレーションを実施したところ,シミュレーション結果は圧力測定結果とよく一致した.したがって,数値シミュレーション結果よりダクト側壁の熱流束分布を求めることができた.すなわち,マイクロダクト側壁の熱伝達特性を高空間分解能で明らかにする手法を確立することに成功した.本年度は,ノズル高さの10倍の長さをもつ長いマイクロダクト内の超音速流れにレーザー誘起蛍光法を適用し,ダクト内部の流れの密度を計測した.なお,計測対象の流れのレイノルズ数が3000で,流れは不足膨張状態である.得られた数値密度分布は当初予想していたものと異なる結果となり,一次元解析では不始動となる条件にも関わらず,実験結果では始動衝撃波に相当する垂直衝撃波や擬似衝撃波が観測されなかった.また,三次元圧縮性ナビエ-ストークス方程式を支配方程式とした数値シミュレーションも実施した.その結果,本シミュレーション結果は実験結果と良く一致した.検証された数値シミュレーションコードを用いてダクト長さや圧力比を変えた様々な条件において超音速マイクロダクト流れの状態を調べた.その結果,圧力比を上げると比較的短い大きなダクト流れでは始動衝撃波が下流に移動する現象が見られるが,マイクロダクト流れにおいては始動衝撃波の移動が起こらないことが明らかになった.