hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
種々の核磁気共鳴法を用いたゾル-ゲル転移の研究

κーカラゲナン水溶液にRbを加えると、κーカラゲナンはゲルを形成し、温度上昇にともない55°C前後でゲルからゾルへ転移する。κーカラゲナンのゾルゲ-ル転移に伴い溶媒である水分子の運動がどの様に影響されるかを調べるため、水分子の自己拡散係数をプロトンの核磁気共鳴を通して測定した。試料として、純水、RbC150mM水溶液、5wt%のκーカラゲナン水溶液、これに50mMのRbClを加えてゲルにしたものを用いた。自己拡散係数の測定は、JNMーFX60核磁気共鳴装置に磁場勾配ユニットPL502を付属させ、磁場勾配のもとでのCPMG法によった。純水の自己拡散係数をもとに、装置の磁場勾配を校正した。室温で校正した磁場勾配の値を用いて、純水の自己拡散係数の温度依存性を室温から75°Cの範囲で測定した結果、文献値とよく一致した。ついで、50mMRbCl水溶液の自己拡散係数を測定した。室温から75°Cの範囲で純水とほとんど同じであった。次に、Rbを含まないκーカラゲナン水溶液中での水の自己拡散係数を測定した。その結果、純水より僅かに小さいが、純水と同様な結果を得た。最後に、Rb50mMを含むκーカラゲナン水溶液について実険を行った。これは、室温でゲルである。ゲル状態での水の自己拡散係数はκーカラゲナン水溶液ゾルの値より小さかった。温度上昇と共に、55°C付近で、ゲル-ゾル転移がおき、値は、Rbを含まないゾルの値に近くなった。温度をゾル状態からは下げて来たときは、ヒステレシスが見られた。この結果はゲル状態では水の自己拡散係数が小さく、ゲル中に水が束縛されていることを示しており、また、ゾル状態に転移すると、拡散係数が大きくなり束縛がなくなる。これからの結果は微視的な環境でも水の運動が束縛されていることを示しており当然なことと考えられる。ゾ-ルゲル転移領域でデ-タが乱れる、これは臨界緩和と関連するかも知れない。κカラゲナン水溶液にRbを加えると、κ-カラゲナンはゲルを形成する。κ-カラゲナンのゾル状態及びゲル状態における水分子の分子運動を調べるため、水分子のプロトンの核磁気共鳴スピン-スピン緩和時間を測定した。その結果、κ-カラゲテンのゾル状態にはκ-カラゲナンに強く結合した水分子と自由な水分子があり、それらは速く交換していることがわかった。さらに、ゲルを形成すると、ゲルのネットワ-クに弱く結合した水分子があることを見いだした。ミルクカゼインはキモシンの作用でゲル化する。このゲル化過程が、上記と同様に、スピン-スピン緩和時間に反映するものと考え、測定をおこなったところ、ゲル化に伴って何等の変化も観測されなかった。このことは、カゼインミセルの状態で既に水分子の運動が大きく束縛されているためで、ゲルを形成してもさらにスピン-スピン緩和時間に変化が起こるほどの水分子の運動の束縛が起こらないことを示している。そこで、ミセル及びそれを構成するサブミセルについて調べたところ、ミセルあるいはサブミセルの表面にある水分子のみが自由な水分子と速く交換でき、内部の水分子の交換は遅いことがわかった。

平衡弾性率の測定から、ゼラチンのゲル化過程はフラクタル的であることをすでに報告しているが、今回、複素剛性率の周波数依存性を測定して、ゲル化過程が動的にもフラクタル的であることを示した。本年度に購入した磁場勾配型NMR装置の最終的な調整を行い、純水の拡散係数を測定できるようになった。κーカラゲナン水溶液にRbを加えると、κーカラゲナンはゲルを形成し、温度上昇にともない55°C前後でゲルからゾルへ転移する。κーカラゲナンのゾル-ゲル転移に伴い溶媒である水分子の運動がどの様に影響されるかを調べるため、水分子の自己拡散係数をプロトンの核磁気共鳴を通して測定した。試料として、純水、RbC150mM水溶液、5wt%のκーカラゲナン水溶液、これに50mMのBbClを加えてゲルにしたものを用いた。自己拡散係数の測定は、JNMーFX60核磁気共鳴装置に磁場勾配ユニットPL502を付属させ、磁場勾配のもとでのCPMG法によった。純水の自己拡散係数をもとに、装置の磁場勾配を校正した。室温で校正した磁場勾配の値を用いて、純水の自己拡散係数の温度依存性を室温から75°Cの範囲で測定した結果、文献値とよく一致した。ついで、50mMRbCl水溶液の自己拡散係数を測定した。室温から75°Cの範囲で純水とほとんど同じであった。次に、Rbを含まないκーカラゲナン水溶液中での水の自己拡散係数を測定した。その結果、純水より僅かに小さいが、純水と同様な結果を得た。最後に、Rb50mMを含むκーカラゲナン水溶液について実験を行った。これは、室温でゲルである。ゲル状態での水の自己拡散係数はκーカラゲナン水溶液ゾルの値より小さかった。温度上昇と共に、55°C付近で、ゲル-ゾル転移がおき、値は、Rbを含まないゾルの値に近くなった。温度をゾル状態からは下げて来たときは、ヒステレシスが見られた。この結果はゲル状態では水の自己拡散係数が小さく、ゲル中に水が束縛されていることを示しており、また、ゾル状態に転移すると、拡散係数が大きくなり束縛がなくなる。これらの結果は徴視的な環境でも水の運動が束縛されていることを示しており当然なことと考えられる。ゾル-ゲル転移領域でデ-タが乱れる、これは臨界援和と関連すかも知れない。
CキナーゼとDGキナーゼの神経情報伝達におけるクロストーク機構の解析

神経可塑性における蛋白質リン酸化酵素を介した細胞内情報伝達の時・空間ネットワークを解明することを目的とし、GFP標識PKC各サブタイプを脳部位特異的に発現するTet制御システム遺伝子導不動物を用いて、神経可塑性(特にLTP、LTD)におけるこれらリン酸化酵素各サブタイプの時間的・空間的動態を電気生理学的現象と同時に解析することを試みた。同時に、PKC, DGキナーゼそれぞれ複数のサブタイプに焦点をあて、それらを波長の異なる2種類の蛍光タンパク質で標識し、発現させ、生細胞で同時に可視化し、リン酸化酵素群のクロストークを解析した。【結果】PKCおよびDGKの神経における働き、特に神経可塑性におけるこれらリン酸化酵素のクロストークをライブイメージングし、解析を行った。その成果として、1)PKCによる基質タンパク質のリン酸化にはPKCのターゲティングが必須であること、2)DGKがPKCのターゲティングのスィッチオフに深く関与すること、3)FRETを用いた解析により、DGKとPKCが直接結合すること、を明らかにし、また、4)tTA・TetOPシステムを用いて、小脳プルキンエ細胞、海馬錐体細胞などにGFP標識各PKCサブタイプを発現誘導可能なマウスの作製に成功した。作製したGFP標識PKC発現トランスジェニックマウスの脳スライスを用いて、PKCターゲティングを観察した結果、脳スライスにおけるPKCターゲティングは、培養細胞あるいは初代培養神経細胞におけるターゲティングと異なっている事が明らかとなった。また、PKCターゲティング機構の分子メカニズムおよびその生理的意義を明らかにするために種々の脂質シグナルによるPKCターゲティングを解析した。その結果、deltaPKCは、セラミドの刺激によって特異的にゴルジ体にターゲティングし、同時にチロシンリン酸化によって活性化されることを示した。このセラミドによるdeltaPKCの活性化機構は、ホルボールエステルにより細胞膜へのトランスロケーションを伴う活性化機構とは全く異なっており、それにより導かれる細胞応答ち異なっていた。つまり、HeLa細胞においては、セラミドは細胞のアポトーシスを引き起こすのに対して、ホルボールエステルはG2/M期での停止を起こした。このように、同一のPKCサブタイプであっても、ターゲティング部位の違いによって、明らかに異なる細胞反応を引き起こすことから、PKCターゲティング機構の重要性が明らかにされた。
難治性溶骨性骨転移のヒト化抗CD26モノクローナル抗体を用いた分子標的療法の開発

CD26は、正常ヒト破骨細胞に機能的に発現し、ヒトがんの溶骨性骨転移において、活性化破骨細胞に高発現する。CD26はヒト破骨細胞発生において、単球、マクロファージ、破骨前駆細胞、破骨細胞と、分化するにつれ発現が増強した。ヒト化抗CD26モノクローナル抗体は、破骨前駆細胞分化段階で作用し、RANK下流シグナルにおいて、細胞質内のMKK3/6, p38MAPKリン酸化、続く核内のmi/Mitfリン酸化を阻害し、TRAP発現を抑制し、破骨細胞への分化を阻害する一方、直接成熟破骨細胞に作用しなかった。ヒト化抗CD26抗体は、ヒト溶骨性骨腫瘍において、骨破壊抑制に有用な治療戦略となりうる。骨リモデリングにおいて、破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成は均衡を保ちながら骨強度を維持している。ところが、多発性骨髄腫などの溶骨性骨腫瘍においては、腫瘍の進展と同時に、骨芽細胞と破骨細胞の平衡状態が維持されず、骨吸収作用をもつ破骨細胞の活性化がもたらされ、骨破壊が進行する。そこで、正常ヒト破骨細胞においてCD26が機能的に発現し、さらに多発性骨髄腫や乳癌などの悪性腫瘍の溶骨性骨転移において、活性化破骨細胞にCD26が高発現することに注目し、正常ヒト破骨細胞発生過程におけるCD26の機能、ヒト化抗CD26モノクローナル投与による骨融解抑制効果およびその作用機序について研究を開始した。CD26は正常ヒト造血幹細胞には発現がみられないが、単球、マクロファージに分化した段階で発現がみられ、そして、破骨前駆細胞、成熟破骨細胞と分化成熟が進むにつれ、発現が増強する。ヒト化抗CD26抗体は、破骨前駆細胞分化レベルにおいて、細胞内のMKK3/6-p38MAPKリン酸化および、核内のmi/Mitfリン酸化を抑制することにより破骨細胞への分化、およびそれに続く成熟を抑制し、結果的に骨吸収を抑制した。一方、抗CD26抗体は、成熟破骨細胞分化レベルでは直接の抑制効果を示さなかった。これと並行し、ヒト多発性骨髄腫の破骨細胞形成過程におけるヒト化抗CD26抗体効果を検討も行い、同様の結果を得た。さらに、破骨細胞ー骨髄腫細胞共培養を行うと、元々CD26陰性の骨髄腫細胞にCD26発現誘導効果がみられることがわかった。骨髄腫細胞は骨髄においてCD26陽性の血管内皮細胞近傍でCD26発現が増強傾向にあることも明らかになった。正常ヒト破骨細胞においてCD26が機能的に発現し、さらに悪性腫瘍の溶骨性骨転移における破骨細胞にCD26が高発現することから、前年度までに、研究代表者らは、正常ヒト破骨細胞の発生・分化・活性化におけるCD26の発現、機能について解析を行い、ヒト化抗CD26モノクローナル抗体投与による破骨細胞分化抑制効果、およびそのメカニズムについて明らかにした。今年度は前年度までの研究成果を踏まえ、さらにヒト化抗CD26抗体より精製したF(ab')2, p38MAPK阻害剤、DPPIV阻害剤が破骨細胞分化に及ぼす効果を検討した。その結果、F(ab')2は抗CD26抗体以上に破骨前駆細胞分化段階での細胞質内でのp38MAPKリン酸化および核内のmi/Mitfリン酸化を抑制し、破骨細胞分化が抑制された。P38MAPK阻害剤投与下でも同様の結果を得た。一方、DPPIV阻害剤投与下では、破骨細胞形成は正常に行われ、抗CD26抗体の破骨細胞分化抑制効果は、CD26が有するDPPIV酵素活性の抑制とは無関係と考えられた。それと並行し、多発性骨髄腫患者由来骨髄単核球を用い、破骨細胞を誘導、多発性骨髄腫細胞株(U266)と共培養を行った。経時的にU266のCD26発現をFACS、免疫染色により解析したところ、U266は単独培養下ではCD26発現はみられないが、破骨細胞と共培養を行うと、共培養開始72時間後U266のCD26発現は増加した。骨髄腫患者骨髄では血管内皮近傍にCD26陽性骨髄腫細胞が認められることから、U266と血管内皮細胞の共培養を行うと、同様にU266のCD26発現は増加した。さらに、CD26陽性U266にヒト化抗CD26抗体を投与すると、24時間後にはAnnexinV/PI陽性細胞が増加し、アポトーシスが誘導され、48時間後には抗体濃度依存性にU266は細胞死を来した。正常ヒト破骨細胞においてCD26が機能的に発現し、さらに、多発性骨髄腫ほか溶骨性骨腫瘍において、破骨細胞にCD26が高発現することから、前年度までに、正常ヒト破骨細胞発生・分化・活性化におけるCD26の発現および機能について解析を行い、1) CD26は破骨細胞発生過程において、単球・マクロファージ・破骨前駆細胞・破骨細胞と分化するにつれ発現が増強すること、2)ヒト化抗CD26モノクローナル抗体は、破骨前駆細胞分化段階で作用し、RANK下流シグナルにおいて細胞質内のMKK3/6, p38MAPKリン酸化、それに続く核内のmi/Mitfリン酸化を阻害することで、TRAP発現を抑制し、破骨前駆細胞より破骨細胞へ分化を阻害し、骨吸収を抑制すること、3)ヒト化抗CD26抗体は、直接成熟破骨細胞には作用しないことが明らかとなった。本年度は、さらにヒト化抗CD26抗体投与の効果を生体内で検討した。

すなわち、ヒト正常骨片をNOD/SCIDマウス皮下に移植、その後多発性骨髄腫細胞を骨片内に移植し、溶骨性骨転移モデルを作成した。血清免疫グロブリン値(Ig)上昇が得られた後、抗体投与を行うと、コントロール群では、病理組織上、TRAP/CD26陽性破骨細胞が多数認められたのに対し、抗体投与群では、TRAP/CD26陽性破骨細胞は著明に減少した。以上より、ヒト化抗CD26抗体が、生体内においても骨融解抑制効果が示すことが明らかとなり、骨髄腫ほか溶骨性骨病変を有する悪性腫瘍において、ヒト化抗CD26抗体を、原病の治療と併用することで、骨関連事象軽減に有効であることが示唆された。また、骨髄腫患者骨髄において、CD26陽性破骨細胞および血管内皮細胞近傍に、CD26陽性骨髄腫細胞が認められ、培養系では、骨髄腫細胞と破骨細胞の共培養において、骨髄腫細胞および破骨細胞のCD26発現が増強することが明らかとなった。今後は骨髄腫細胞におけるCD26の発現および機能、ヒト化抗CD26抗体の骨髄腫進展に及ぼす効果について検討を継続する。CD26は、正常ヒト破骨細胞に機能的に発現し、ヒトがんの溶骨性骨転移において、活性化破骨細胞に高発現する。CD26はヒト破骨細胞発生において、単球、マクロファージ、破骨前駆細胞、破骨細胞と、分化するにつれ発現が増強した。ヒト化抗CD26モノクローナル抗体は、破骨前駆細胞分化段階で作用し、RANK下流シグナルにおいて、細胞質内のMKK3/6, p38MAPKリン酸化、続く核内のmi/Mitfリン酸化を阻害し、TRAP発現を抑制し、破骨細胞への分化を阻害する一方、直接成熟破骨細胞に作用しなかった。ヒト化抗CD26抗体は、ヒト溶骨性骨腫瘍において、骨破壊抑制に有用な治療戦略となりうる。前年度までの研究成果から、破骨細胞分化および機能の抑制にヒト化抗CD26抗体投与が有効であると考えられ、ヒト骨髄単核球を用いた基礎的検討により証明することができ、2014年5月に国際学術誌に発表することができた。血液内科学、腫瘍治療学ヒトがん骨転移モデルマウス、ヒト骨髄腫モデルマウスを作成し、ヒト化抗CD26抗体投与によるCD26抑制の骨髄腫動物モデルでの抗腫瘍効果、骨破壊抑制効果(骨リモデリングに及ぼす効果)を検討する。抗CD26抗体および、抗がん剤併用の効果についても検討し、CD26抑制による骨髄腫の薬剤態勢克服法についてもあわせて検討する。当初の予定とは少し異なるが、ヒト破骨細胞におけるCD26の機能と、ヒト化抗CD26モノクローナル抗体投与が破骨細胞分化に及ぼす効果および、その機序を、破骨前駆細胞を用いた機能解析により証明することに成功し、研究の大きな進展が認められた。また、これらの研究成果は、2014年4月に、国際学術誌に受理された。多発性骨髄腫において骨髄間質細胞(破骨細胞、血管内皮細胞)と骨髄腫細胞の相互作用が、骨髄腫細胞におけるCD26発現に及ぼす効果および機序について基礎的検討を引き続き進める。多発性骨髄腫骨髄を用いた病理学的解析では、血管内皮細胞近傍のCD26を高発現する形質細胞が目立つ傾向にあり、また血管内皮細胞はCD26陽性であることから、骨髄腫細胞と破骨細胞の相互作用のみならず、血管内皮細胞との交互作用も、骨髄腫細胞のCD26発現に関与している可能性が考えられている。しかし、骨髄腫細胞において、CD26発現が、血管内皮細胞、破骨細胞からどのような作用を受け増強されるのかは全くわかっていない。そこで、多くの細胞分化、増殖に関わる蛋白の発現の変化や蛋白間の相互作用の生物学的意義について実験的検証を行う。
開発協力におけるグローバル・ガバナンス：現場と政策の有機的分析を通じて

本研究は、アフリカにおける開発協力の現場と国際機関の政策を有機的に分析することを通じて、開発協力におけるグローバル・ガバナンスの課題と可能性を解明することを目的としている。2018年度においては、当初の予定通り、資料・情報の収集と分析を行う机上研究を実施した。具体的には、変動する国際協力分野においてどのようなアクターが存在し、どのような問題や課題が指摘されているかという点を中心として先行研究をレビューし、国際機関はじめとする国際協力機関が発出する資料や公文書を分析した。机上研究を通じて明らかになったことは、新興国がアフリカにおいてどのような支援を行い、どのような影響を与えているかという点と、既存の伝統的ドナーがどのようにその援助を変化させているかという点、また、国際機関などの政策レベルにおける新興国及び伝統的ドナーの関係性である。特に、OECDや国連における開発協力に関するフォーラムの分析を通じて、先進国、新興国及び途上国の間の関係性が明らかになりつつある。今後は、現地調査を通じて、国際機関の政策レベルとアフリカの現場レベルの関連性を模索し、本研究の目的を達成したい。これらの研究成果の一部として、国際ワークショップにおいて「Changing Aid Architecture in Africa through the Encounter between OECD and non-OECD Countries」と題する発表を行った。実績報告書に記載のとおり、当初の予定通りに進捗しておりおおむね順調である。先行研究のレビューに関しては入手できるものをベースに研究・分析を進めているが、公文書や資料については現地調査でしか入手できないものもあるため、それらについては次年度以降の現地調査の際に可能な限り入手したい。2019年度及び2020年度の予定は、これまでの机上研究の結果を基盤として、アフリカや国際機関における現地調査を実施し、国際機関で策定される開発協力政策とそれらが実施されるアフリカの現場における関係性を分析することで、より良いグローバル・ガバナンス構築に向けた要因や可能性を模索するためのエビデンスを収集することである。そのためには、次年度は、文献や資料収集を継続して進めると共に、現地調査のための準備を開始する。書籍・文献予算については当初の予定よりも若干少ない額の支出となったが、次年度も継続して新しく出版される文献レビューをフォローしたいと思っており、次年度に充当する予定である。
血管機能調節におけるプロスタサイクリン合成酵素の役割の解明

プロスタサイクリン(プロスタグランジン(PG)I_2)は、血小板凝集抑制作用、血管弛緩作用、血管平滑筋細胞増殖抑制作用を有する脂質ケミカルメディエータであり、その産生低下と循環器疾患との関連が注目されている。本研究においては、PGI_2産生の最終ステップを担うPGI_2合成酵素の血管機能調節における役割を明らかにし、血管病変の予防と治療に応用するため、以下の基礎研究を行った。(1)アンチセンスRNAを使ったin situハイブリダイゼーションの結果から大動脈平滑筋でPGI_2合成酵素mRNAの発現が強いことが明らかになったので、PGI_2合成酵素の過剰発現が増殖抑制作用を示すか否かを調べるため、既にクローニングに成功しているヒトPGI_2合成酵素cDNAをpUC-CAGGS発現ベクターに挿入し、増殖性のラット血管平滑筋にリポゾーム法で導入した。その結果、48時間の培養中に培地に放出されたPGI_2の量は、ベクターのみを導入させた細胞の約2倍であった。また増殖の指標となるチミジンの取り込みは、約30%抑制された。(2)上記の結果は、PTCA後の血管の再狭窄の治療にPGI_2合成酵素遺伝子を使った治療が有効である可能性を示唆したため、バルーンによる内皮傷害を起こしたラット頚動脈に上記ヒトPGI_2合成酵素cDNA/pUC-CAGGSをリポゾーム法で導入し、血管壁肥厚の抑制効果を調べている。十分な数の実験を行っていないので正確な結果は得られてはいないが、抑制効果が認められている。
疎水性酸素の反応特性とリポソ-ムを用いる固定化

従来、親水性酵素にくらべて、活性、反応特性、安定性などについての知見の少ない疎水性酵素を工業的に利用するため、リン脂質2分子構造やその組成がこのような疎水性酵素に与える影響を検討した。このため、疎水性酵素を吸着法、あるいは透析法によって、リン脂質2分子構造を有する人工小胞体である1枚膜リポソ-ムであるSUVに再構成し、その反応特性、安定性、固定化利用などについて研究を行い、以下のような成果がえられた。1.疎水性酵素(リポプロテインリパ-ゼ)をリボゾ-ムに再構成することによって、活性が数倍に増加した。また、この活性は脂質2分子膜構造に依存し、その構造が破壊されると低下した。さらに酵素安定性も、脂質に負振荷を有するものを加えることによって増すことができた。このリポプロテインリパ-ゼの基質特異性は再構成によって変化しなかった。これらのことは疎水性酵素をSUVに再構成することは酵素利用にとって望ましい方法であることを示している。2.疎水性酵素は再構成されることに、よってその立体構造に変化が生じて活性化されることがCDにより測定から明らとなった。3.SUVに再構成された状態の疎水性酵素を、適当な高分子によって包括固定化することによって、活性、安定性の高い状態で固定化することができた。これは疎水性酵素のバイオリアクタ-における利用を可能にするものである。
電気四極子の自由度が活性なＰｒ化合物の多重極限下における電子状態の研究

四極子自由度が活性な非Kramers系に見られる多彩な電子状態の統一的理解を目指すべく、本年度はPrRh2Zn20に対する異なる磁場方向での電気抵抗率測定、圧力・磁場同時印加した状態でのPrRh2Zn20の電気抵抗率測定、PrTi2Al20における圧力下熱電係数測定を実施した。1、PrRh2Zn20の磁場中電子状態は電気抵抗率測定により4つの特徴的な状態(非Fermi液体状態・四極子秩序状態・重い電子状態・磁場誘起結晶場一重項状態)が存在することを見出し、この4つの状態の磁場方向に対する異方性を調べることで、それらの電子状態が非Kramers二重項の磁場による分裂幅により特徴づけられていることを突き止めた。これは、非Kramers系の電子状態を理解するうえでDoniach描像とは異なる枠組みが必要であることを示しており、申請者は新たな枠組みとしての概念的相図を提案した。2、ブリッジマン型圧力セルを用いてPrRh2Zn20に8GPaまでの静水圧をかけて電気抵抗率を測定したところ、圧力の増加に伴い電子状態の各特性温度が上昇することを確認した。この変化は圧力によってc-f混成強度が増強されたためと解釈することができ、圧力中でのPrRh2Zn20の電子状態がc-f混成強度という単一のパラメータによって整理できる可能性を示唆した。3、ブリッジマン型圧力セル内にAuFe-Au熱電対を2組導入することで試料の温度差を直接測定することなく圧力下で熱電係数を見積もれるシステムを構築した。これを用いてPrTi2Al20の圧力下熱電係数を測定したところ、四極子秩序相の臨界圧に近づくにつれて熱電係数の温度依存性が発散的に増大しており、四極子のゆらぎが発達してることが示唆される。その臨界圧近傍では超伝導が増強されることが知られているため、四極子ゆらぎと超伝導の関連性が期待される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
咀嚼の回復による認知症の発症予防-海馬の記憶関連遺伝子に関する分子生物学的解析-

八方向放射状学習によってラット海馬に発現する記憶関連遺伝子をDNA microarray法を用いて解析したところ, TrhとTnxaの発現が増加し, NnatならびにS100a9が減少した。そこで,上顎臼歯を抜歯した抜歯群,抜歯後に義歯を装着した義歯群ならびに対照群を設定して八方向放射迷路学習を行わせたところ,抜歯群では他の2群に比べてエラー数が多かった。この時に上記の4遺伝子の発現を定量PCR法で観察すると, Tnxa, NnatならびにS100a9は行動学的実験結果と整合性を示し記憶関連遺伝子の可能性が示唆された。抜歯したラットやマウスでは迷路課題における空間認知能が低下することが報告されている。また,臨床では有床義歯によって咀嚼機能が回復した患者の行動や態度が変化してADLが向上することも経験的に知られている。本研究では記憶学習に関する行動科学的試験を行い,海馬に発現する記憶に関連する遺伝子をDNA microarray法を用いて解析する。さらに,歯牙欠損状態ならびに抜歯後義歯によって咀嚼を回復させた状態で記憶学習を行わせて,これらの記憶関連遺伝子の発現量を分子生物学的に観察することを目的とした。平成21年度は海馬において学習時に発現の変化する記憶関運遺伝子をDNA microarray法によって解析した。7週齢のC57BL/6J雄性マウスを用いて,水迷路学習群,抜歯後水迷路学習群,対照群に分けた。50週齢にMorris水迷路学習を1日4回,7日間連続で行った後,海馬を摘出してmRNAを抽出した。その後DNA microarrayチップ(Agilent Mouse Genome Whole, 44K, G4122A)を用いて遺伝子発現量を解析した。水迷路学習群と対照群を比較すると,学習によって472遺伝子の発現が2倍以上に増加し,317遺伝子の発現が1/2以下に減少した。水迷路学習群と抜歯後水迷路学習群を比較すると,抜歯によって51遺伝子の発現が2倍以上に増加し,46遺伝子の発現が1/2以下に減少した。2つの比較でともに関連した遺伝子は,学習増加-抜歯増加では1遺伝子,学習増加-抜歯減少では1遺伝子,学習減少-抜歯増加では29遺伝子,学習減少-抜歯減少では4遺伝子であった。さらに,歯牙欠損状態ならびに抜歯後義歯によって咀嚼を回復させた状態で学習を行わせて,これらの記憶関連遺伝子の発現量を分子生物学的に観察することを目的とした。平成22年度は海馬において学習時に発現の変化する記憶関連遺伝子をDNA microarray法によって解析した。6週齢のWistar系雄性ラットを用いて,学習群には8方向放射状迷路課題を1日1回7日間連続で行わせた。対照群は学習を行わせなかった。学習終了時に両群の動物を屠殺して海馬を摘出してmRNAを抽出した。再現性を得るために各群をさらに2つに分けて(学習群1, 2,対照群1, 2)DNA microarray用のサンプルとし,dye swap法で遺伝子発現量を計測した。学習群1と対照群1を比較すると,学習によって39遺伝子の発現が2倍以上に増加し,86遺伝子の発現が1/2以下に減少した。学習群2と対照群2の比較では学習による発現増加が75遺伝子,発現減少が151遺伝子であった。これらの結果を比較して,学習によって増加した6遺伝子,減少した9遺伝子を記憶関連遺伝子として限定した。今後はこれらの遺伝子の発現量を各個体間でreal-time PCR法を用いて比較し,さらに記憶関連の遺伝子を限定する予定である。一方,抜歯後に咬合支持を回復させた動物の飼育を行っている。6週齢のWistar系雄性ラットの上顎臼歯を抜歯した抜歯群と,抜歯後に義歯床によって咬合支持を回復させた義歯装着群,対照群のラットを飼育し,50週齢時から八方向放射状迷路課題を行わせて海馬からmRNAを抽出し,上記で限定した遺伝子発現をreal-time PCR法を用いて比較する予定である。本研究では記憶学習に関する行動科学的試験を行い,海馬に発現する記憶に関連する遺伝子をDNA microarray法を用いて解析し,歯牙欠損状態ならびに抜歯後義歯によって咀嚼を回復させた状態で学習を行わせて,これらの記憶関連遺伝子の発現量を分子生物学的に観察することを目的とした。平成22年度までにDNA microarray法によって学習時に海馬において発現する記憶関連遺伝子として,TrhならびにTnxaの遺伝子発現が増加し,NnatならびにS100a9が減少することが明らかになった。

そこで,平成2223年度にかけて,6週齢のWistar系雄性ラットの上顎臼歯を抜歯した抜歯群と,抜歯後に義歯床によって咬合支持を回復させた義歯装着群,対照群のラットを飼育した。50週齢時から1日1回八方向放射状迷路課題を行わせて0,1,3,7日後に海馬からmRNAを抽出し,上記の4遺伝子の発現をreal-time PCR法を用いて比較した。その結果,Trhの発現は正常群では経時的に減少し,抜歯群では経時的に増加した。したがって,Trhは記憶学習についての関連は低いことが示された。一方,Tnxaの遺伝子発現はでは正常群と義歯群では経時的に増加し,抜歯群では減少傾向を示した。Nnatは対照群では経時的に減少し,義歯装着群ならびに抜歯群では変化が見られなかった。S100a9では対照群では減少したが,義歯装着群ならびに抜歯群での遺伝子発現が対照群に比べて少なく,マイクロアレイの結果とは矛盾した。したがって,本研究の結果からTnxaならびにNnatの遺伝子発現は行動学的検討結果と整合性を示し,学習に影響する遺伝子の可能性が示唆された。
天然ゼオライトを基材としたジオポリマーによる高機能多孔体材料の創製

本研究では天然ゼオライトを利用したジオポリマーの作製と,その機能性の向上を目的とした.まず,天然ゼオライトのジオポリマー原料としての可能性を検討した.原料粉末は900°Cで熱処理を施され,仕込み組成がSiO2:Al2O3:R2O:H2O=1.0:0.25:0.100.25:3.04.0となるように,所定量のアルカリを溶解させた脱イオン水中に添加され,混合・脱泡処理を施された.得られたスラリーは50°Cの恒温槽中で湿空養生され,50°Cでの乾燥を経て硬化体が得られた.ジオポリマー化の進行に伴い硬化体が容器から自然脱離し,自然脱離した試料は水中で固化体が保持された.各キャラクタリゼーションの結果よりジオポリマー化していることが分かった.得られた硬化体は気孔率20%,曲げ強度17MPaであった.次に,機能性を付与するために造孔剤としてPMMA粒子を添加した系について検討した.種々の撹拌・脱法条件で混合を行ったが,造孔剤が均質に分散される条件は見いだせなかった.さらに,減圧条件でのジオポリマー化により,気孔率が小さなジオポリマーの作製条件を探索した.その結果,減圧条件において気孔率に有意な変化をもたらすことはできなかった.粒子の代わりにファイバーを添加した系について同様に検討したところ,添加量が多いほど撹拌が不均質になることとと相殺する形で気孔率が増加した.しかし,材料強度は著しく低下し,無添加試料が最も高強度であった.以上の検討から,ジオポリマーの気孔率は原料粉末の性状,混合条件,および仕込み組成に大きく依存し,セラミックスで行われる造孔剤等の多孔化は難しいことが示された.最後にアルミノケイ酸塩源にパイロフィライトとガラス粉末を用いた系について検討した.これらの結果から,これらの原料よりもゼオライトがジオポリマーの原料に適してることが明らかになった.本研究では,天然ゼオライトを原料に利用したジオポリマーの作製とその性能向上を目的としている.平成28年度は,天然ゼオライト,アルカリ水酸化物,およびアルミン酸アルカリ塩を原料に利用した,ジオポリマーの形成条件を検討した.まず,天然ゼオライトを熱処理して非晶質化した.この非晶質体とアルカリ水酸化物を所定量溶かしたイオン交換水を,自転・公転ミキサーを用いて混合・脱泡した.得られたスラリーを所定温度でエージングすることで脱水縮重合反応が進行し,ジオポリマー化した固化体が得られた.さらに,アルミン酸アルカリ塩を所定量加えたスラリーを調製し,ジオポリマー化に及ぼすSi/Al比の影響を調査した.ジオポリマー化の進行に伴う試料の収縮により,エージングと共に固化体が容器内壁から自然脱離した.この自然脱離した試料は,水中でも試料形状が保持された.一方,自然脱離しなかった試料は,水中に入れると固化体が崩壊した.従って,自然脱離の有無をジオポリマー化の1つの指標とできることが示唆された.この段階で得られた自然脱離した試料は,直径約35 mm,厚さ約1.5 mmのジオポリマー硬化体であった.これらの試料の開気孔率と曲げ強度は試料に依らず同程度の値で,それぞれ20%と17 MPaあった.また,これらの値は既報の焼成カオリナイトから作製されたジオポリマーと同程度の値であった.従って,天然のゼオライトを原料に用いてジオポリマーを作製できることが明らかになった.平成28年度は,天然ゼオライトを原料としたジオポリマー多孔体の最適な合成条件の探索と,過剰な気孔を含まないジオポリマー多孔体の合成条件の探索を目的とした.前項については,天然のゼオライトを原料に用いてジオポリマーを作製できることを見出しており,目的を完全に達成していると判断された.第二項については,ジオポリマーの開気孔率を10%程度の制御することが望ましいと当初は考えていたが,得られた最も緻密なジオポリマーの開気孔率は20%程度であった.しかし,種々のジオポリマーについて既往の研究を調査したところ,開気孔率は20%程度がほとんどであった.従って,第二項についてもほぼ当初の目的を達成したと判断された.以上より,(2)概ね順調に進展していると結論づけた.本研究では天然ゼオライトを利用したジオポリマーの作製と,その機能性の向上を目的としている.平成29年度は,当初の予定通りの造孔剤を使用した多孔性の制御と仕込み時のSi/Al比と得られるジオポリマーの特性について調査した.天然ゼオライトは900°Cで3時間の熱処理により非晶質化され,アルミン酸ナトリウム,イオン交換水,およびNaOHと,所定の混合比Na2O/(SiO2+Al2O3)=0.20で,Si/Al=1.5ー3.5の範囲とH2O/(SiO2+Al2O3)=2 .1ー2.6の範囲で混合・撹枠された.得られたスラリーを50°Cの恒温槽内で養生し硬化体が得られた.まず,造孔剤としてPMMA粒子を添加した系について検討した.種々の撹拌・脱法条件で混合を行ったが,造孔剤が均質に分散される条件は見いだせなかった.さらに,減圧条件でのジオポリマー化により,気孔率が小さなジオポリマーの作製条件を探索した.

その結果,減圧条件において気孔率に有意な変化をもたらすことはできなかった.次に,Si/Al比と水混合比(H2O/(SiO2+Al2O3))のジオポリマー化への影響を調査した.得られた硬化体はジオポリマーが主相であったが,ゼオライトA(ZA)とソーダライト(SD)の生成が見られた.SDの生成に組成依存性は見られなかったが,ZAは低Si/Al比の条件で生成した.生成したZAを定量分析したところ210mass%であった.SDについても同程度の生成と推察された.また,ZAが生成したジオポリマーは見かけ密度が僅かではあるが大きな値を示した.ZAが生成したジオポリマーは約10MPaの曲げ強度を示し,この値は他のSi/Al比のジオポリマーよりも有意に大きな値であった.これらの結果より,ゼオライトが生成した場合,ジオポリマー部の密度がより高い試料が得られて,結果として曲げ強度が高くなったと推察された.平成29年度の当初の目的である多孔性の制御は十分に達成できなかった.しかし,組成比を詳細に検討することでより高強度のジオポリマーが得られることを見いだした.これらの結果を,17MPaの強度が出ているH28年度の検討条件に適用することで,既報を超える高強度のジオポリマーが得られると考えられる.この高強度化の技術は,高気孔率でも実用強度を得るためには必要不可欠な技術である.以上のような観点より,(2)おおむね順調に進展していると判断した.本研究では天然ゼオライトを利用したジオポリマーの作製と,その機能性の向上を目的とした.まず,天然ゼオライトのジオポリマー原料としての可能性を検討した.原料粉末は900°Cで熱処理を施され,仕込み組成がSiO2:Al2O3:R2O:H2O=1.0:0.25:0.100.25:3.04.0となるように,所定量のアルカリを溶解させた脱イオン水中に添加され,混合・脱泡処理を施された.得られたスラリーは50°Cの恒温槽中で湿空養生され,50°Cでの乾燥を経て硬化体が得られた.ジオポリマー化の進行に伴い硬化体が容器から自然脱離し,自然脱離した試料は水中で固化体が保持された.各キャラクタリゼーションの結果よりジオポリマー化していることが分かった.得られた硬化体は気孔率20%,曲げ強度17MPaであった.次に,機能性を付与するために造孔剤としてPMMA粒子を添加した系について検討した.種々の撹拌・脱法条件で混合を行ったが,造孔剤が均質に分散される条件は見いだせなかった.さらに,減圧条件でのジオポリマー化により,気孔率が小さなジオポリマーの作製条件を探索した.その結果,減圧条件において気孔率に有意な変化をもたらすことはできなかった.粒子の代わりにファイバーを添加した系について同様に検討したところ,添加量が多いほど撹拌が不均質になることとと相殺する形で気孔率が増加した.しかし,材料強度は著しく低下し,無添加試料が最も高強度であった.以上の検討から,ジオポリマーの気孔率は原料粉末の性状,混合条件,および仕込み組成に大きく依存し,セラミックスで行われる造孔剤等の多孔化は難しいことが示された.最後にアルミノケイ酸塩源にパイロフィライトとガラス粉末を用いた系について検討した.これらの結果から,これらの原料よりもゼオライトがジオポリマーの原料に適してることが明らかになった.当初の目標通りに,平成29年度はジオポリマー多孔体の多孔性の制御に取り組む.有機系の造孔剤を利用して,気孔率が2070%となるようなスラリーを調製し,所定温度でエージングすることでジオポリマー化した固化体を得る.
金融仲介機関のリスク管理とALM

本研究は、金融仲介機関のリスク管理手法を金融派生商品取引の実務及び理論展開の中でとらえることで、金融派生商品取引に伴う新たなリスクはもちろんのこと、伝統的取引に潜む複雑なリスクの存在を明らかにし、金融仲介機関の対応の意義を検討することで、金融機関のリスク管理が金融機関の情報生産においてどのような役割を果たしているかを明らかしようとする内容であった。そこでは、Value at Riskに代表される市場リスク管理金利技法は、理論的にも実務的にも大いに展開しており、実際に金融機関ALMとして利用されていること、信用リスク管理方法としてオプション・プライシング理論を取り入れた考え方については、急速な理論的進展が見られるが、現状では実務での利用はまだ緒についたばかりであることなどが明らかにされた。しかも、特に地域金融機関に対するヒアリングを進める中で明らかになった点は、銀行のALM活動成果は、貸出審査活動には十分還元されておらず、金融機関の情報生産機能を高めるにいたっていないことである。特に、理論面では、審査活動で想定されるようないわゆるクレジット・スコアリングと、ALM活動で一部取り込まれている信用リスク計量化との間の関連性が必ずしも十分でないことが、今後の研究課題として取り上げるべき点であることが明らかにされた。一方で、国債流通市場のLIBORスプレッドの計測を行なったことにより、社債流通市場でのLIBORスプレットが単純に信用リスクの違いによるものではないことが明らかになった。この点をさらに進めて考えると、オプション・プライシング技法を活用した社債データからの信用リスク量推計手法だけでは、十分な目的達成ができないことが示唆されていると見ることができよう。本年度は、金融仲介機関のリスク管理のうち、市場リスク管理、特に金利変動リスクの管理の新たな展開に焦点を当てた研究を中心に行なった。市場リスク管理に関しては、金利スワップとユーロ・ストリップの金利リスクのヘッジ効率について検討を加えた高橋(1995)およびディスカウント・ファクターの推計方法を扱った高橋(1996)の研究を足掛かりとして、金利リスク管理手法の検討とその効率性を検討し、これをさらに発展させ、一般的な金利リスク管理問題の検討をした。また、実際に銀行はALMの一環としての市場リスク管理については、いくつかの地方銀行の東京支店でのヒアリングも実施した。こうした研究成果の一部を、各種デュレーション概念の整理として『高千穂論叢』に掲載した。本年度の研究では、金融仲介機関のリスク管理のうち、特に信用リスク管理に焦点を当て、金融派生商品取引の理論という新しい分野からの分析を試みた。より具体的には、信用リスクの計量化のベースとして、市場性のある資産の代表例として国債を取り上げ、スワップ市場のデータをもとに、アセット・スワップを行なった場合に得られる、LIBOR+αのスプレッド(LIBOR Spread)を日次データにより計測した。こうした研究成果の一部を、日本財務管理学会で報告すると共に、論文を『財務管理研究』に掲載した。
自己が起こした感覚事象の認知の時空間特性

自己が行為の主体である感じ(主体感)と時間認知の関連について心理学的に研究した。能動的な行為とその行為結果の時間間隔が,受動的行為である条件にくらべて短く感じられるインテンショナルバインディング効果(以後バインド)が知られている。バインド量が主体感の潜在的指標として用いられてきたが,顕在的な意識上の主体感と個人内相関することを示していた昨年度のデータを論文化して,国際誌に掲載した。今年度は,さらにこのデータを統計的因果推論によって分析することで,バインドが顕在的主体感を起こすという因果的関係が示唆された。さらにバインド量と顕在的主体感の個人間相関(個人差)の有無については,数々の先行研究で検討されていたものの,結果がまちまちであり結論が得られていなかった。そこで私はメタ分析を行った。その結果,実験方法の異質性や研究数の少なさという欠点はあるものの,信頼できる結果として弱めの正の相関が示された。この個人間相関にまつわる問題は,大規模実験などを通じてさらに検討し,これまでの議論に決着をつける予定である。他方で,外界に何かをもたらしたり打ち消したりする(例:音を鳴らしたり鳴っている音を消したりする)行為結果の二面性による,主体感への影響も検討した。多数の実験の結果,行為が何かをもたらす場合のほうが打ち消す場合よりも,バインド量や顕在的主体感が生じやすいことが示唆された。この成果を論文にまとめてプレプリント公開された。新しい知見を示唆するいくつかの実験結果を得たが,論文化に至っていない研究もあるため。当初予定していた実験のいくつかを遂行できていないため。これまでの研究成果を論文にまとめる。インテンショナルバインディングと顕在的主体感との関係について追加実験で検討する。研究計画に含まれていた運動の時系列における時間認知の系列的変化についての研究を進める。自身が行為主体である感じ(主体感)と行為結果の認知の時空間特性の関連について実験心理学的に調べる研究課題である。初年度は,行為結果に関する時間認知を検討した。能動的行為と行為結果との時間間隔が短く感じられるインテンショナルバインディング効果(以後バインド)が知られており,主体感の潜在指標として用いられてきた。しかしこの効果が主体感の意識的な気づきと共起するかどうかは明らかでなかった。筆者は,健常学生を対象とした実験によって,バインドと主体感評定値が個人内相関することを示した。これは主体感を得る時にバインドが起こることを示唆する結果であり,バインドがどのような性質であるかを理解する一助になることが期待される。この成果は国際会議で発表されており,来年度以降,論文にまとめる予定である。従来バインドは行為と結果の単一の二者関係において検討されてきた。そこで筆者は,行為と結果が連続する状況,たとえばキー押下とそれに対して音刺激が返る手続きをくり返す状況において,バインドがどのように生じるかを検討した。すると能動的行為と行為結果が連続する間の主観的持続時間長は,受動的行為と行為結果が連続する場合よりも,短く感じられることが示された。このことは行為と結果の連続においてもバインド状の効果が生じることを示唆する。この成果は国内研究会で発表された。来年度以降,追加実験によって詳細な検討をすすめる予定である。いくつかの新しい知見を示唆する実験結果を得たが,論文化に至っていないため。当初予定していた運動前から運動後にかけての時間認知の時系列的変化についての研究が遅れているため。これまでの研究成果を補う追加実験を行いつつ論文にまとめていく。時間認知の時系列的変化についての研究に関しては,実験装置は整っているため来年度中に速やかに検討を始める。

インテンショナルバインディングと顕在的主体感との関係について追加実験で検討する。研究計画に含まれていた運動の時系列における時間認知の系列的変化についての研究を進める。実験実施がやや遅れていることから,謝金にあてた額が想定よりも少なくなったためと考えられる。この分を翌年度に実施される実験の謝金にあてる予定である。論文執筆や掲載にかかる諸費用が,論文執筆の遅れによって消費されていないことが主な理由である。その分,次年度の論文化の過程において掲載費等に充当する予定である。
密度成層流体における鉛直流れとラグランジュ的鉛直拡散の解明

成層流体中を鉛直移動する球まわりの流れ場について、塩分成層流体を用いた実験、及び、数値シミュレーションを行なった。実験においては、レーザーを用いて微小な粒子の位置を測定することにより流速を計測する「粒子画像計測法」、及び、蛍光染料にレーザーを照射して蛍光強度の分布から染料の濃度分布を計測する「レーザー誘起蛍光法」を用いて塩分濃度分布の測定を行った。その結果、物体による鉛直方向への流体の引き込みと鉛直方向のジェットの生成が、球面上で塩分濃度が大きく変化する塩分境界層に支配されていることがわかった。密度成層流体の研究は、従来、水平流れに関するものがほとんどであり、鉛直流れや鉛直拡散に関する研究はほとんど行われて来なかった。しかし近年、鉛直流れの解明の必要性が高まっている。深海の温度・塩分・流速測定を行う海洋観測機器の鉛直移動制御や、地球温暖化予測の鍵となる海洋プランクトンの鉛直移動など、新たな重要な応用対象が出てきたからである。本研究は、これまでほとんど未解決である成層流体中の鉛直拡散と鉛直運動の解明のため、成層流体中を鉛直移動する球まわりの流れ場を解明する。それにより、成層流体中の鉛直拡散や鉛直運動のメカニズムを解明し、上記の応用対象に根本から寄与することを目標とする。平成25年度は、塩分成層流体中に蛍光染料を塩分濃度に比例した濃度で溶かし、LIF(レーザー誘起蛍光法)によって測定した蛍光染料濃度から塩分濃度、従って密度分布を測定した。特に、球面上にできる密度境界層内と、鉛直降下する物体の上方にできるジェット内部の密度分布に注目して測定し、密度境界層内の流体が上昇してジェットを形成する流体となっていくことを支持する事実として、非常に薄い密度境界層の厚さとジェットの太さとの強い相関を明らかにした。また、密度境界層の厚さ及びジェットの太さのレイノルズ数およびフルード数依存性を解析した。同時に、これまで前例のほとんどない、塩分に対応する高シュミット数(Sc=700)の数値計算を行い、多くの点で上記の実験結果と定量的に一致する結果を得た。本研究は、これまでほとんど未解決である成層流体中の鉛直拡散と鉛直運動の解明を目的とする。μmからcmスケールにわたる粒子や物体の鉛直拡散や鉛直運動のメカニズムを解明し、上記の応用対象に根本から寄与することを目標とする。平成24年度はまず、鉛直移動する球(cmオーダーのサイズ)まわりの流れについて、ジェットを構成する流体の起源と、ジェットの発生メカニズムを解明することに主眼を置いた。塩分成層を用いた水槽実験(シャドウグラフ、PIV、LIF)と高解像度の数値計算により、ジェットを構成する流体の起源と、ジェットの発生メカニズムを解明した。水槽実験では、サイズが大きい(直径5cm程度の)アクリル球を用いた実験を行った。手法としては、流れの全体的なパターンを把握するのに適切なシャドウグラフ法の他、球の中心を通る鉛直断面内の測定にLIF(レーザー誘起蛍光法)とPIV(粒子画像速度計測)を用いた。その結果、特にLIFにおいて、従来行われていないような高解像度の密度場(塩分濃度場)を定量的に測定する手法を確立することができた。平成26年度は、レイノルズ数、フルード数を変化させた各種の条件下で、LIFを用いた球面上の密度境界層の厚さ、及び、密度分布から定義されるジェットの太さの測定を継続して行った。また、新たに、PIV(粒子画像追跡法)を用いた測定を行い、球面上の速度境界層の厚さ、および、速度分布から定義されるジェットの太さの測定を行った。密度場、速度場両方の測定を同時に行うことにより、成層流体中を一定速度で鉛直移動する球によって生成される流れ場の全体的な描像がかなり明らかとなった。数値計算については、レイノルズ数、フルード数を変化させた計算を行い、水槽実験との比較を行うと同時に、シュミット数も変化させ、現有の実験装置では測定困難な成層媒体についての解析も行った。本研究では、鉛直移動する球(cmオーダーのサイズ)まわりの流れについて、塩分成層を用いた水槽実験(シャドウグラフ、PIV、LIF)と高解像度の数値計算により、ジェットを構成する流体の起源と、ジェットの発生メカニズムを解明した。

水槽実験では、cmオーダーの直径を持つ球に対して実験を行った。流れの全体的なパターンを把握するのに適切なシャドウグラフ法の他、球の中心を通る鉛直断面内の測定にLIF(レーザー誘起蛍光法)とPIV(粒子画像速度計測)を用いた。塩分成層の作成には2タンク法を用いた。すなわち、2つのタンク(塩水タンクと真水タンク)から出てくる液体の混合比を徐々に変えることにより密度を変えて塩分成層流体を作成した。また、LIFによる流体密度(塩分濃度)計測には次の手法を用いた。すなわち、あらかじめ塩水タンクにのみ蛍光染料(ウラニン)を入れておく。すると、2タンク法による成層流体作成の過程で、ウラニン濃度と塩分濃度が比例した状態で成層流体が形成される。その結果、ウラニンの蛍光強度を測定すれば、それに比例した塩分濃度(流体密度)を測定できる。上記のLIFとPIVにより、ジェットの内部構造、及び、球面付近の密度・速度分布を測定した。数値計算では、まず、水槽実験で観測されるジェットの生成過程や、塩分の分子拡散による等密度面の切断とジェットの生成の関連を明らかにした。この数値計算には、これまで開発してきた差分法のプログラムを改良して用いた。成層流体の数値計算は、発生した内部重力波の伝播により、精度の良い外側遠方の境界条件の設定が困難である。そのため、外部境界条件の工夫、例えば、内部重力波をできるだけ透過させるような境界条件の開発を行った。成層流体中を鉛直移動する球まわりの流れ場について、塩分成層流体を用いた実験、及び、数値シミュレーションを行なった。実験においては、レーザーを用いて微小な粒子の位置を測定することにより流速を計測する「粒子画像計測法」、及び、蛍光染料にレーザーを照射して蛍光強度の分布から染料の濃度分布を計測する「レーザー誘起蛍光法」を用いて塩分濃度分布の測定を行った。その結果、物体による鉛直方向への流体の引き込みと鉛直方向のジェットの生成が、球面上で塩分濃度が大きく変化する塩分境界層に支配されていることがわかった。本研究課題では、レーザー誘起蛍光法(LIF)を用いて蛍光染料濃度(流体の塩分濃度)を測定しているが、研究の最終段階で、LIFに不可欠な連続発振レーザーが故障した。研究を続行するのに急きょ修理が必要となったが、製造元の米国工場に送り返して点検したところ、修理に数か月以上を要することがわかり、今年度内はLIFによる濃度測定実験が続行できなくなった。その結果、補助事業期間延長の申請を行い、承認された。ただし、LIFに加えて行う予定であったPIVによる速度場の測定は、別のパルスレーザーにより、予定通りの実験を行うことができた。また、数値計算はほぼ予定通りの進捗であったた。その結果、平成26年度に当初の計画通りに終了することはできなかったが、LIF以外については、ほぼ予定通りの進捗状況であった。そのため上記の達成度区分とした。環境流体力学平成27年度は、未使用額の大部分をレーザーの修理費用(修理完了次第に支払い予定)に使用する予定である。さらにその残額を、レーザー誘起蛍光法(LIF)による濃度測定実験に必要なエチルアルコール、塩、蛍光染料などの薬品購入費、新たな実験結果と比較するための数値計算結果のデータ保存のためのハードディスク購入費用、及び、成果取りまとめ費用に使用する予定である。