hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鶏の卵胞成長に伴う性ステロイド合成酵素遺伝子の転写調節機構

1.卵胞成長に伴う顆粒膜細胞及び卵胞膜細胞におけるP-450 17αヒドロキシラーゼmRNA量の変動:産卵鶏を使い、排卵前24、20、17、13、4時間に白色卵胞、黄色小卵胞、排卵前第5(F5)最大(F1)卵胞及び排卵後第1卵胞(R1)を採取した。F5F1の各細胞層と小卵胞から全RNAを抽出し、ノザーンハイブリダイゼーションによりヒドロキシラーゼmRNAを定性分析したところ、顆粒膜層ではみられないが卵胞膜層には明確な単一の1.9kbの分子種が同定できた。スロットブロット解析により卵胞成長段階では、F5からF2までは多量のヒドロキシラーゼmRNA量がみられたが、F1では排卵が近づくと著しく減少した。それ故に排卵前最大卵胞におけるP産生は、遺伝子レベルでも明らかな調節があると思われた。2.卵胞膜におけるアロマターゼmRNA量の同定:ノザーンハイブリダイゼーションにより約4kbのアロマターゼmRNAの分子種を同定した。定量は現在測定中である。成熟したニワトリの卵胞において、産生され生理作用をもつ主要なステロイドホルモンはプロゲステロン(P)、テストステロン(T)及びエストラジオール(E)である。その産生機序について三細胞[顆粒膜(G)細胞、内卵胞膜(Ti)細胞及び外卵胞膜(Tx)細胞]説が提唱されている。本研究でも各細胞層のステロイドホルモン量をRIAで定量して主としてG細胞はPを産生、Ti細胞はTを産生、Tx細胞はEを産生することを明らかにした。さらに産卵鶏卵巣における卵胞成長に伴い、Eは小卵胞では多量に、大卵胞では少量、Tは小卵胞でも産生するがとくに中大卵胞で多く、Pは大細胞(排卵前12日)でのみ大量に産生することが明らかとなった。各細胞層からtotal RNAを抽出し、スロットブロットハイブリダイゼーションによりP450_<17>αヒドロキシラーゼ(P450_<17>α)mRNA量及びP450アロマターゼ(P450_<arom>)mRNA量を定量した結果、G細胞層ではいずれのP450酵素mRNA量も極めて少ないのに対し、Ti細胞層では小卵胞から排卵前2日の大卵胞まではP450_<17>αが発現しているが、P450_<arom>はほとんど発現していないことが判明した。対照的にTx細胞層ではどのサイズの卵胞でもP450_<17>αは発現しないのに対し、P450_<arom>は排卵前3日卵胞までは発現しているが、より大卵胞では発現は停止した。以上の結果より、各卵胞膜層における卵胞成長に伴う性ステロイド産生の変動(三細胞説)は、各ステロイド産生にかかわるP450_<17>α及びP450_<arom>という酵素活性による調節を受けるが、その直接原因は両酵素の遺伝子発現調節によることが明らかとなった。産卵鶏の卵巣には数個の黄色区卵胞と多数の白色卵胞が存在し、性ステロイドホルモンをそれぞれの卵胞壁細胞層で産生している。そして卵胞成長に伴って性ステロイド産生部位と量を変化させているが、その調節機構は十分明らかではない。ステロイドホルモンの産生には合成酵素が最も重要な役割を果しているので、その酵素の産生を遺伝子のmRNAレベルで明らかにすることが本研究の目的である。従って、卵胞成長に伴う卵胞膜組織のP450_<17>αhydroxylase及びP450aromatase mRNA量を定量し、LH、forskolin、プロジェステロン及びテストステロンの影響を検討した。(1)白色小卵胞、黄色小卵胞、排卵前第3卵胞、排卵前第1卵胞の卵胞膜細胞層を排卵前14時間に採取し細片した組織を培養した。LH、forskolin及びプロジェステロンの各mRNA量に対する影響を検討した。
近世における石材生産と運搬に関する広領域史的情報の資源化と実証的研究

近世における採石・石材加工に関する文献史料と採石・加工痕跡事例を収集した。文献史料を読み解くとともに考古学的な現地調査を実施し両者の情報を組み合わせることで、末端の作業工程を復元できた。香川県小豆島にある大坂城石切場にて、採石痕跡の「矢穴」をシリコンにて型取りし、三次元計測を実施した。その結果、作業者によって技術のバラツキがみられること、1つの石材を切出すために複数人で労働集約的に作業を進めていることが判明した。本研究の目的は、文献史料・考古資料を含めた史的情報を資源化し、有効な活用方法を模索することである。実証的研究として近世における石材生産と運搬の実態解明をテーマとしている。2013年度は、兵庫県・香川県の文書館、宮内庁宮内公文書館にて史料の写真撮影・翻刻を実施し、データ入力を進めた。特に香川県小豆島の石切場に関する史資料を収集した。石切場は生産遺跡であるため、石切場現地の生産地に関する史資料と石材の供給先である消費地に関する史資料の2点を収集の観点として設定した。具体的に収集対象とした時期は、近世初期の石切場を開いた時期、近世初期から幕末まで残石を監護していた時期、幕末期の残石を再利用した時期、大正期に残石を庭園の門の袖垣石として再利用した時期、現代の史跡指定に至る過程など史的情報を収集した。消費地についても追跡調査を実施した。結果、近世初期から近現代にかけての石切場利用の実相が判明した。社会的要請の変化によって石切場の利用実態も変化し、人々の石に対する概念も変質していることが明らかとなった。これら収集した史資料は、空間と時間情報をキーワードとすることで史的情報の結合が可能となる。2014年度は、香川県小豆島の岩谷石切場を調査した。従来、文献史料によって、大坂城普請の体制は、幕府ー藩ー家中組の重層的な体制によって推進されたといわれているが、現場レベルの作業編成はよくわかっていない。そこで石割途中で放棄された石材を詳細調査した。石材の表面観察と矢穴の縦断面形状の計測によって、採石に従事した作業集団の特質や作業編成を明らかにする手がかりを得た。少人数で分散して採石するのではなく、多人数を特定石材に集中的に投下し、短期間に石材を採石していく風景を復元できた。また作業従事者は、非熟練労働者であり、技術のバラツキを前提にした採石方法を採用していた可能性がある。これは文献史料と考古資料(採石痕跡)の史的情報の結合によって、実態解明に資することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。日本史26年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画通りの推進を目指している。近世初期から近現代までの史資料を収集できた。収集した史資料は随時データ整理、データ入力を進めている。ただし想定より幕末期の史料が豊富であり整理に注力したため、香川県小豆島にて採石した福岡藩黒田家に関する史料収集が若干手薄である。時代により情報の偏りが発生しているため、情報のリバランスを図りながら研究を進める。追加で必要であると判断した情報については、引き続き資料を収集する。本研究課題の最終年度であるため、「史的情報の構造化」「情報資源化」を目標にデータ整理・入力を進める。まずは現在進めている史資料の目録作成を着実に進めつつ、有用な情報基盤構築を目指してどういった情報構造が良いか検討していく。
変形菌による都市緑地の成熟度に関する環境指標性の検討

本研究の目的は、都市近郊において分布する各種緑地において、その保全管理実態と、そこで発見される変形菌との関係を解明することによって、変形菌を都市緑地保全管理のための指標生物として活用できる可能性を検討することである。あわせて、変形菌に関する環境学習を通じて公園緑地における環境教育の可能性について検討した。昨年度学会発表した成果に基づき、本年度の研究成果概要は以下のとおりである。(1)日本変形菌研究会の協力により、変形菌の同定を支援するための「変形菌データベース」の開発をすすめ、現在日本で最も充実した変形菌の図鑑である「日本の変形菌」の情報を、著者である山本憲之氏の許可を得て入力した。望ましいデータベースの構造をリレーショナルデータベースであると判断し、補遺も含めた全掲載種について画像データベースの構築を行った。代表的な種については、標本の実体顕微鏡写真画像をリレーションした。現在このデータベースに種の同定を支援する検索ルーチンを付加することを検討している。(未発表)(2)日本変形菌研究会とともに、公園・自然地の緑地において変形菌の採集を行い、環境との関連を考察した。(3)地理情報システム(GIS)により、国立科学博物館および変形菌研究会の管理する標本採集地と種分布の関係を空間解析中である。(未発表)東京都内における大規模な人工的都市緑地である国営昭和記念公園(立川市)において、変形菌の分布調査・同定を行い13種を確認した。さらに公園内の緑地の形態(舗装地・裸地・草地・樹林地など)によって、変形菌の出現状況が変わることを明らかにした。変形菌の分類に関する基本的なリレーショナルデータベースの構造を検討し、科名・属名・和名・学名・検索表の比較分類根拠・特徴記述などの項目を設定し、一部入力を開始した。変形菌の標本データベース(国立科学博物館筑波実験植物園より許可を得て貸与された)を分析し、都内緑地における発生状況の傾向を明らかにした。変形菌の生態的特性について分析し、チョウおよびゴミムシと比較した環境指標生物としての特性について考察し、都市緑地の管理状況を把握できる可能性を指摘できた。以上について、日本造園学会の学術誌「ランドスケープ研究」に投稿し、査読採択された。(現在印刷中で平成20年5月に学会発表の予定である。)変形菌研究会と研究協力の合意が得られ、今後変形菌に関する画像データベースを作成することになり、その準備的な構造検討作業を行った。国営昭和記念公園においては、変形菌の分布調査を継続しており、学会投稿時以降、さらに3種を確認できた。国営昭和記念公園花みどり文化センターにおいて、「昭和天皇と南方熊楠の展示」において変形菌について市民に分かりやすく伝えるパネルをデザインし、平成20年度より1年間展示公開する。本年度の研究成果概要は以下のとおりである。望ましいデータベースの構造をリレーショナルデータベースであると判断し、現在シソーラスの検討を行っている。(2)日本変形菌研究会とともに、公園・自然地の緑地において変形菌の採集を行い、環境との関連を考察した。公園緑地の管理状態と変形菌の生態間において、関係がありそうなことまでは推測できたものの、明確で鮮明な結果は得られておらず、今後の課題とする。(3)国営昭和記念公園・花みどり文化センター「昭和天皇と南方熊楠展」の展示設計において、変形菌に関するこれまでの研究成果を市民に分かりやすく伝えるためのデザインを行い、実際に市民に平成20年度の1年間公開した。以上(2)(3)について、日本造園学会全国大会において査読論文が採択され口頭発表を行った。(未発表)
モノクローナル抗体による腫瘍関連抗原の検出と治療への応用

本研究班の第3年度の主たる研究成果は次の如くである。1.急性リンパ性白血病関連抗原に対する抗体の自家骨髄移植への応用の時、抗体の骨髄処理が混入白血病細胞を著滅させることをPhI^+陽性症例に於いてPCR法により確認した。2.^<99m>Tc標識抗CEAによる画像診断を開始し、14例中13例に病変の検出が可能であった。更にマウス/ヒトキメラ抗体の^<99m>Tcによる標識が可能であることを示した。3.ラットの単離腫瘍を用いた潅流実験系を確立し、分子量と荷電の異なる種々のマイトマイシンC・デテストラン結合物を目標にし、腫瘍内分布の不均一性と物性の関連を明らかにした。4.c-erbB-2産物に対する抗体を用い、作製した抗体修飾制がん剤封入リペソームの検討を行い、腫瘍細胞に対する障害活性は細胞内へのリポソームの取り込みに強く影響受けることを示した。5.LFA-1、VLA-1、CD2等に対する抗体とのバイアスペシフィック抗体は現存、使用している抗CD3とのものと同等あるいはそれ以上の腫瘍細胞障害活性を持つことを示した。6.膵がん関連抗体を認識するYH206抗体(Ab1)のエピトープがムチンコア蛋白の数個のアミノ酸(PDTRP)であることを明かにし、更に本抗体に対する抗イディオタイプ抗体(Ab2)の作製に成功した。7.成人T細胞白血病細胞の腫瘍関連抗原であるGD2ガングリオシドの発現はHTLV-1ウイルスのp40^<tax>を介したGM2/GD2合成酵素遺伝子の活性化によることを、同酵素遺伝子を単離することにより明らかにした。
グローバルコミュニケーションに基づく体系的リスクリテラシー醸成手法の開発

「I.リスク認知と定量化研究」「II.リテラシー醸成システム開発」の2分野、Iについては13の3区分、IIは14の4区分、合計2分野7区分に分割して、計画に基づき研究を遂行した。平成30年度の各区分における主な実施項目は、【I1放射能展開】学校教育用に開発した空気GM計数管の計数の安定化と可視聴化◎、教育現場で使用できる自然放射線源の製作とその改良◎、ペルチェ型霧箱の動作の安定化を目指したさらなる改良及びその科学的解釈◎、【I2外部被ばく展開】開発した簡易線量計(KIND-mini:プラスチックシンチレータ使用およびKIND-pro:ヨウ化セシウムシンチレータ使用)のさらなる改良と特性試験、【I3内部被ばく展開】開発した大気ラドン濃度測定器(半導体式2段フィルター法)の現場応用、【II1調査】オマーン(10月)、モンゴル(10月)の放射線リスク学校教育に関する現状調査、【II2プログラム等開発】グローバル標準を目指した英語版教材と関連するプログラム・モジュールの開発、【II3効果測定、費用便益分析】アジア太平洋地域各国の状況に基づく効果測定の実施、【II4他分野展開】化学リスクへの展開の可能性の検討、であった。上記のうち◎印の項目は、研究協力者との年度内協議に基づき、新たに計画に加えられ、実施されたものである。また、3年間にわたる本研究の総括として、IAEA、外務省、文部科学省等と協力して、成果の国際発信機会を開催目的のひとつと位置づけての国際ワークショップ(IAEA-TTWS2019JPN)を、研究代表者がホストとなって2019年2月18日3月1日に日本で開催した。(その概要を備考欄に記述する。)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。計画通り、「I.リスク認知と定量化研究」「II.リテラシー醸成システム開発」の2分野、Iについては13の3区分、IIは14の4区分、合計2分野7区分に分割して研究を遂行した。平成28年度の実施項目は、【I1放射能展開】学校教育用に開発中の空気GM計数管の出力波高に関する技術的検討、教育現場で使用できる自然放射線製作装置の設計◎、ドライアイスを要しないペルチェ型霧箱の設計と開発◎、【I2外部被ばく展開】簡易放射線量計(KIND-mini, KIND-pro)の設計と試作機の製作(小型化・長寿命化、視聴覚化を工夫)、【I3内部被ばく展開】2段フィルター法を用いた大気ラドン濃度連続測定モニターの設計と試作機の製作およびその校正試験【II1調査】タイ(5月)マレーシア(8月)スリランカ(11月)インドネシア(2月)の現地現状調査、IAEAウィーン(9月)での意見交換会、2度の国際会議の開催(12月6日東京、3月27日30日東京)◎、【II2プログラム等開発】アジアの地域標準となるカリキュラムと教材に関する枠組みと骨子の検討(3月2730日)◎、【II3効果測定、費用便益分析】効果測定と費用便益分析の手法に関する事例収集【II4他分野展開】特に食品安全分野への適用可能性の検討であった。上記のうち◎印の項目は、研究協力者との協議に基づき、当初予定よりも1年前倒しで実施、または新たに計画に加えられたものである。1)平成29年度に開催を予定していた東京における国際会議開催を、研究代表者がホストとなり12月と3月の2度実現できたこと。2)本研究に関するIAEAとの連携協力の締結のみならず、FNCA(アジア原子力協力フォーラム)との連携にも成功し、合同でのワークショップを8月にマレーシア・クアラルンプールで開催できたこと。3)当研究チームによる調査検討結果に基づき、当初の計画になかった「新型霧箱の開発研究」「自然物質を用いた教育用放射線源の開発研究」を研究区分I1の中で新たに開始したこと。平成29年度の各区分における主な実施項目は、【I1放射能展開】学校教育用に開発した空気GM計数管の計数の安定化を目指した改良、教育現場で使用できる自然放射線源の製作◎、ペルチェ型霧箱の開発と動作の安定化を目指した改良◎、【I2外部被ばく展開】開発した簡易線量計(KIND-mini:プラスチックシンチレータ使用)の改良と特性試験、【I3内部被ばく展開】開発した大気ラドン濃度測定器(半導体式2段フィルター法)の特性試験と校正、【II1調査】ヨルダン(7月)米国(11月)フィリピン(2月)の放射線リスク学校教育に関する現状調査、【II2プログラム等開発】グローバル標準教材となる英語版教材の骨子の国際的検討、関連する標準プログラム・モジュールの検討、【II3効果測定、費用便益分析】効果測定手法の事例収集、【II4他分野展開】化学リスクへの適用可能性の検討、であった。上記のうち◎印の項目は、研究協力者との協議に基づき、新たに計画に加えられたものである。なお、本研究のこれまでの成果がアジア太平洋地域への技術開発協力に大きく寄与していると高く評価され、外務省公式動画の中で本研究活動が扱われた。この動画はIAEA総会(平成29年9月)で紹介されている。

また、平成29年度(2017年)日本原子力学会保健物理・環境部会「学術貢献賞」、ACSEL2017「Best Poster Award」の2学会賞を受賞した。1)当研究チームによる調査検討結果に基づき、当初の計画になかった「新霧箱の開発研究」「自然物質を用いた教育用放射線源の開発研究」を研究区分I1の中で新たに実施していること。「I.リスク認知と定量化研究」「II.リテラシー醸成システム開発」の2分野、Iについては13の3区分、IIは14の4区分、合計2分野7区分に分割して、計画に基づき研究を遂行した。平成30年度の各区分における主な実施項目は、【I1放射能展開】学校教育用に開発した空気GM計数管の計数の安定化と可視聴化◎、教育現場で使用できる自然放射線源の製作とその改良◎、ペルチェ型霧箱の動作の安定化を目指したさらなる改良及びその科学的解釈◎、【I2外部被ばく展開】開発した簡易線量計(KIND-mini:プラスチックシンチレータ使用およびKIND-pro:ヨウ化セシウムシンチレータ使用)のさらなる改良と特性試験、【I3内部被ばく展開】開発した大気ラドン濃度測定器(半導体式2段フィルター法)の現場応用、【II1調査】オマーン(10月)、モンゴル(10月)の放射線リスク学校教育に関する現状調査、【II2プログラム等開発】グローバル標準を目指した英語版教材と関連するプログラム・モジュールの開発、【II3効果測定、費用便益分析】アジア太平洋地域各国の状況に基づく効果測定の実施、【II4他分野展開】化学リスクへの展開の可能性の検討、であった。上記のうち◎印の項目は、研究協力者との年度内協議に基づき、新たに計画に加えられ、実施されたものである。また、3年間にわたる本研究の総括として、IAEA、外務省、文部科学省等と協力して、成果の国際発信機会を開催目的のひとつと位置づけての国際ワークショップ(IAEA-TTWS2019JPN)を、研究代表者がホストとなって2019年2月18日3月1日に日本で開催した。(その概要を備考欄に記述する。)基本的には、当初計画通りの体制で研究を進める。研究区分I1については、当初計画を超えてのより高度な研究になるが、当初計画分も含め、既存の予算と体制内で推進できる見込みが立っている。研究区分II12についても、当初計画よりも速いペースで進捗しているが、引き続きIAEAと協力し、その動向を注視しつつ同時並行的に進める。そのほかの研究区分については、概ね、研究計画通りに進められる見込みである。最終年度となる平成30年度も、基本的には当初の計画通りの体制と方法で研究を進める。研究区分I1については、当初計画を超えてのより高度な研究になるが、当初計画分も含め、既存の予算と体制内で推進できる目途が立っている。本研究の総括として、IAEA及び外務省と協力して成果の国際発信機会を作る計画を現在関係者で調整、立案中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。≪受賞等≫ー平成29年度(2017年)日本原子力学会保健物理・環境科学部会学術貢献賞平成30年度が最終年度であるため、記入しない。【TTWS 2019JPNの概要】IAEA RAS
天然ガスを原料とする環境に優しい高選択的酸化反応系の開発

酸素のみで反応を行うと、完全酸化反応しか進行しなかった。この系にさらに水素を添加すると、ギ酸・メタノール及びCOxが生成した。主生成物はギ酸であった。メタン転化率、ギ酸選択率共に反応後約2時間後に一定となった。反応は120°Cから進行した。反応温度と共に転化率は上昇し、300°Cで最も高くなった。一方、主生成物であるギ酸の選択率は単調に低下した。この結果、ギ酸収率は300°C付近で最大となった。Cs_<2.5>H_<0.5>PMo_<12>O_<40>では完全酸化反応のみが進行した。一方、これにPdを添加するとギ酸が生成した。従って、ギ酸生成にPDは必須である。Pdが酸性条件下H_2とO_2から過酸化水素を生成すること、ヘテロポリ酸セシウム酸性塩は強酸性を有することを考慮すると、本反応系ではPd上でH_2とO_2から過酸化水素が生成し、それ自身あるいはそれから生成した活性酸素種により反応が進行していると考えられる。実際、H_2とO_2の代わりに過酸化水素を用いて反応を行うとギ酸が生成すること、Pd同様H_2とO_2から過酸化水素を生成するPtでも本反応に活性を示したことは、この考えを支持している。2.過酸化水素を酸化剤とするメタンの液相酸化過酸化水素を用いるとメタンの選択酸化は(CF_3CO)_2Oの溶媒中、80°Cで進行した。中でもH_4PVMo_<11>O_<40>の活性が最も高かった。ギ酸やギ酸メチルなどの部分酸化物への転化率は33%に達成した。使用した溶媒の中で(CF_3CO)_2Oが最も高いメタン転化率(33%、ターンオーバー数(TON)=260、過酸化水素有効利用率約90%)を示した。今まで報告された転化率及びTONはそれぞれ0.03^8%および5^513である。我々の値はこれらの値と比較して高い方に属する。(CF_3CO)_2Oを溶媒として用いるとギ酸メチル、ギ酸、トリフルオロ酢酸メチル、メタノール、エタンおよび二酸化炭素が生成し、ギ酸メチルが主生成分であった。(CF_3CO)_2OはCH_3OHやH_2O_2と反応し、それぞれ酸メチル、トリフルオロ酸酢酸の安定なエステルを生成することが報告されている。さらに使用した溶媒中では、(CF_3CO)_2Oのメタン溶解度が最高であった。これらのことが、(CF_3CO)_2Oが最高のメタン転化率を与える理由と考えられる。1.Pd_<0.08>Cs_<2.5>H_<1.34-x>PVMo_<11>O_<40>触媒による水素共存下のメタン酸化反応酸素のみで反応を行うと、完全酸化反応しか進行しなかった。(CF_3CO)_

2OはCH_3OHやH_2O_2と反応し、それぞれ酸メチル、トリフルオロ酸酢酸の安定なエステルを生成することが報告されている。さらに使用した溶媒中では、(CF_3CO)_2Oのメタン溶解度が最高であった。これらのことが、(CF_3CO)_2Oが最高のメタン転化率を与える理由と考えられる。
放射線誘発アポトーシスをターゲットとした治療法の開発

アポトーシスのシグナル伝達機構ならびに細胞増殖のシグナル伝達機構を標的とした放射線増感の可能性についてさらに検討するとともに、Hsp90シャペロンコンプレックスやヒストン脱アセチル化など放射線感受性増強のための新たな分子標的の探索とその機構の解明を行い、以下の結論を得た。1)ホルモン感受性前立腺癌においてアンドロゲン受容体を介した増殖刺激は放射線感受性の低下を誘導するが、Hsp90シャペロンコンプレックスの阻害により相乗的な放射線増感効果が認められ、Hsp90シャペロンコンプレックスはホルモン感受性前立腺癌においても放射線応答に重要な役割を果たしていた。2)ヒストン脱アセチル化の阻害はp53非依存性のアポトーシスに加えて、生存シグナル伝達という放射線抵抗性に働くひとつのファクターを抑制できることが明らかとなった。3)上皮細胞増殖因子受容体であるEGFRならびにHER2/neuの2つの受容体からのシグナルを同時に阻害することで相乗的な放射線感受性の増強が得られるかどうかをEGFRならびにHER2/neuの2つの受容体を発現するA431細胞株を用いて検索したところ、ZD1839はEGFRのりん酸化を抑制するだけでなく、HER2/neuのりん酸化をも抑制した。また、EGFRとHER2/neuを同時阻害することによって相乗的な放射線感受性の増強が認められ、受容体の複数阻害によって効率的な放射線増感をもたらす可能性が明らかとなった。4)放射線照射により異なる放射線感受性を有するPNET細胞株を樹立し、放射線応答の違いに関して遺伝子発現の相違をマイクロアレイで検討すると、通常状態で抵抗性株に発現の高い遺伝子として11種類の遺伝子が、抵抗性株に発現の低い遺伝子として11種類の遺伝子が明らかとなった。p53がん抑制遺伝子(p53)依存性あるいは非依存性放射線誘発アポトーシスのシグナル伝達経路を活用して大きな制癌効果を上げる治療法を開発すべくin vitroならびにin vivoの系を用いて基礎的に検討するとともに,臨床材料を用いてp53statusと治療効果との相関を検索した.さらに,生存シグナル伝達経路が放射線感受性の決定にどのように関与しているか併せて検索し,以下のことが明らかとなった.1.G2Mブロックを解除する作用のあるカフェインは変異型p53を有する腫瘍細胞株にp53非依存性のアポトーシスを誘導することで,放射線増感効果を示した.2.温熱感受性はp53のstatusのみによって決定されているものではなく,p53に依存しない温熱誘発アポトーシスの経路が存在し,温熱感受性に関与していることが明らかとなった.また,野生型p53と結合してp53蛋白の分解を抑制する働きをもつHsPが温熱処理後NMT-1で増加したことが,野生型p53を有するNMT-1が温熱抵抗性を示した一因とも考えられた.3.放射線と5種の抗悪性腫瘍剤によってin vivoで誘発されるp53依存性および非依存性アポトーシスを検討したが,paclitaxelとdocetaxelではp53非依存性アポトーシスの誘導が認められた.4.放射線単独治療を施行した子宮頸癌IIIB期例の局所制御にp53statusが関与していることが明らかとなった.放射線感受性増感の分子標的としての増殖因子受容体とそのシグナル伝達経路の阻害による放射線増感効果について検討したところ、上皮増殖因子受容体(EGFR)やその下流のp42/p44ERK、Aktの特異的なキナーゼ阻害剤によって生存シグナルの活性化を抑制することでp53のstatusに関係なく放射線感受性が増強した。また、HSP90シャペロンコンプレックスを阻害すると、MAPKシグナル伝達経路の活性化が抑制され、温熱感受性や放射線感受性が増強した。こうしたことから生存シグナル伝達経路の構成分子を標的とした治療が,放射線抵抗性の克服に有用であると考えられた。HSPsの誘導を完全に抑制することで温熱耐性獲得阻害効果を示す新規化合物(KNK437)の温熱耐性の阻害に関して検索し、KNK437は1)温熱によるHSF-1の活性化には影響を与えず、HSPsの産生される段階で温熱耐性抑制作用を持つこと、2)放射線増感効果が認められること、3)温熱による誘導型HSP72の早期核移行には影響を与えず、細胞質への発現を抑制した。2種類の培養腫瘍細胞に放射線照射を繰り返すとp53の変異が出現し放射線感受性が低下すること、ならびに子宮頸癌放射線治療後の局所再発腫瘍にp53の変異が出現することから、放射線照射後に再発した腫瘍が放射線抵抗性を示す機序の1つとして、放射線照射によるp53の変異誘導が考えられた。細胞死のシグナルならびに細胞生存シグナル伝達の機構に注目し、この経路に関与する分子や蛋白をターゲットとする分子標的薬剤である上皮細胞増殖因子受容体シグナル伝達阻害剤(genistein, AG1478,PD98059,LY29002)、HSP90シャペロンコンプレックス阻害剤(radicicol, geldanamycin)ならびにヒストン脱アセチル化阻害剤(trichostatin A)の放射線増感効果を基礎的に検討した。また、新規低酸素細胞マーカであるβ-D-IAZGPを用いてマウス腫瘍の低酸素分画の描出を試みるとともに、放射線単独治療を施行した子宮頸癌III期例の生検組織を用いて低酸素で誘導される転写因子であるHIF-1の発現と治療成績との関係を検討した。各種分子標的薬剤の併用によってp53 statusに関係なく放射線増感効果が認められたが、放射線増感の機序は野生型p53細胞ではアポトーシスの増加であったものの、変異型p53細胞ではアポトーシスを含め様々な細胞死の増加であった。

^<125>I-β-D-IAZGPを用いた低酸素細胞の体内・腫瘍内分布の検討では、他臓器に比して腫瘍への高度な取り込みが認められ、血液と腫瘍のカウントの比は約8倍に達し、腫瘍の増大に伴って集積は増加した。また、腫瘍内酸素分圧とβ-ATP/Pi、PCr/Pi値は腫瘍の増大に伴い有意に低下した。さらに腫瘍の放射線感受性は大きな腫瘍ほど低かった。子宮頸癌ではHIF-1αの発現とp53 status, HPV, Bcl-2,Baxとの間には明らかな相関は認められなかったが、HIF-1αを強発現している症例のRelapse free survivalは有意に不良であった。細胞生存シグナル伝達の機構に注目し、この経路に関与する分子や蛋白をターゲットとする分子標的薬剤の放射線や温熱に対する増感効果を明らかにすることを目的として、基礎的検討を行ない、以下のことが明らかとなった。1.HSP90シャペロンコンプレックス阻害剤radicicolやgeldanamycin、ヒストン脱アセチル化阻害剤trichostatin Aには、Raf-1やAktなどの細胞内の主要な分子の活性化阻害を介して放射線増感作用があることが明らかとなった。しかし、細胞死の機構については、標的薬剤によって異なっており、とくに変異型p53を有する細胞では、p53非依存性にアポトーシスが誘導されたり、あるいはアポトーシス以外の細胞死の増加がもたらされたりしていた。アンドロゲン依存性腫瘍ではHsp90シャペロンコンプレックス阻害剤により増感効果が認められるものの、その機序にはHsp90のクライアント蛋白であるアンドロゲン受容体の分解によるホルモン感受性の変化が関与していことが示唆された。そこで、Hsp90シャペロンコンプレックス阻害剤による増感はただ単にRaf-1やAktなどの活性化阻害だけでなく、Hsp90のクライアント蛋白である多くの蛋白の分解が複雑に関与しているものと考えられた。2.温熱感受性に関する検討では、細胞質内へのHsp72の移行と温熱耐性との相関が明らかとなり、温熱によるHSF1陽性顆粒の出現の変化はHSF1の活性化を反映していた。Hsp90シャペロンコンプレックス阻害剤radicicolによって温熱増感が得られ、その機序としては、温熱耐性の原因となるHspsの発現抑制ではなく、放射線増感と同様にp42/p44 ErkやAktの活性化の抑制の関与が大きいと考えられた。アポトーシスのシグナル伝達機構ならびに細胞増殖のシグナル伝達機構を標的とした放射線増感の可能性についてさらに検討するとともに、Hsp90シャペロンコンプレックスやヒストン脱アセチル化など放射線感受性増強のための新たな分子標的の探索とその機構の解明を行い、以下の結論を得た。1)ホルモン感受性前立腺癌においてアンドロゲン受容体を介した増殖刺激は放射線感受性の低下を誘導するが、Hsp90シャペロンコンプレックスの阻害により相乗的な放射線増感効果が認められ、Hsp90シャペロンコンプレックスはホルモン感受性前立腺癌においても放射線応答に重要な役割を果たしていた。
混晶半導体における個々の原子からのトンネル物性

1.ガスソースMBE法によりSiドープ(001)2°offGaAs微傾斜面のモノレイヤーステップ上へのサブモノレイヤーのInAsを成長し、STM/STS観察を行なうことにより、そこでのトンネル特性について調べた。GaAs領域、InAs領域でトンネル特性に違いが有ることが分かった。即ち、平均約80Åの幅のステップ構造が観測され、それはテラス端の明るい部分と奥の方の少し暗い部分に分かれており、各々が0.5MLのInAs層およびGaAs面に対応する。また、STS測定では、GaAs領域、InAs領域でトンネル電流の立ち上がる電圧位置には大きな差は無かったが、電流の立ち上がり角は異なることが見い出された。2.(100),(311)A,(411)Aの3種の面方位の異なるGaAs基板上に(InP)_1(GaP)_1超格子をガスソースMBEにより成長し、フォトルミネッセンス(PL)およびAFM測定により光学的特性および表面形状について調べた。発光ピーク位置は(100)基板を用いた場合に最も低エネルギー側に現われ、傾斜基板を用いると高エネルギーシフトが見られた。さらに、傾斜基板ではPLピークの半値幅が狭くなり、発光強度が強いことが分かった。これらのサンプルに対してAFM観察を行ったところ、(100)面では(量子)細線状の表面形状を示し、(311)A,(411)A面ではドット状の表面形状を示した。これが、エネルギーシフトの原因と考えられる。前者でPL半値幅が高温側で広くなるのは細線状構造にサイズの分布が大きくなっていることに対応していることが分かった。3.ガスソースMBE成長のGaP/AlP変調超格子のAFM観察を行い、原子層レベルで平坦な表面/界面をもっていることを確認した。また、変調超格子構造をすることにより、光学的特性が大きく向上することが分かった。
臍帯血・胎盤に含まれる幹細胞の可能性を基盤とする新たな細胞療法の開始

臍帯血・胎盤幹細胞のポテンシャルについて検討した。その結果、下記のことが明らかになった。1)ヒト胎盤から線維芽細胞様の細胞が誘導された。2)それらの線維芽細胞様細胞は、X/Y染色体特異的FISH解析により、胎盤の胎児側由来の細胞であることが証明された。3)RT-PCRを用いた解析を行ったところ、それらの線維芽細胞様細胞に三胚葉起源の種々の臓器特異的な遺伝子発現が認められた。4)また、それらの線維芽細胞様細胞からin vitroにおいて骨芽細胞および脂肪細胞への分化誘導が可能だった。以上より、ヒト胎盤由来の細胞は間葉系幹/前駆細胞に類似した細胞であることが示唆された。今後マウスへの移植実験等により、上記と同様のことがin vivoにおいても観察されるかどうかを検討する予定である。
障害幼児の動作表象形成と音声言語発達との関連性

本研究の目的は、障害幼児の主たるコミュニケーション手段が動作表現から音声言語へと変容していく過程において、動作表象形成と音声言語とがどう関連しているかを明らかにすることである。動作と音声が用いられる歌遊び『げんこつ山のたぬきさん』の場面を観察対象とした。障害児通園施設において歌遊び場面をビデオ収録し「初期音声言語行動の評価法(試案2)」(菅井邦明(1994))を用い、聴覚情報(音素材)や視覚情報(見本動作など)の提示条件を変化させながら、対象児の動作と音声の受信-発信状況を分析した。2年次目の今年度は障害児通園施設在籍児29名を対象とした。また過去に資料収集した約270事例もあわせて再分析の対象とした。1年次目からの縦断的観察・分析を継続しながら、特徴的な事例の抽出と類型化に向けての詳細な分析を実施した。その結果、(1)自発的な音声発信中心の時期から、やがて音声発信せずに見本動作への注目と自発的な動作表現のみをするようなった事例、(2)単一の手拍子様動作を繰り返しているうちに、動作の変わり目で動作を停止し発声するようになった事例、(3)動作の動作表現を伴わないと音声発信できなくなって(歌えなくなって)しまう事例など、これまでの観察では見られなかった行動を示す事例を知り得た。これらの結果は通園施設職員に報告し、日常の保育場面との比較検討も併せて実施した。計画していた類型化は年度内には実施できず、今後の課題となった。本研究の目的は、障害幼児において動作表象形成と音声言語発達とがどの様に関連しているかを明らかにすることにある。2年計画で実施中であり、今年度は障害幼児通園施設在籍児28名を対象に、歌遊び『げんこつ山のたぬきさん』の場面を観察し、聴覚情報(音素材)や視覚情報(見本動作・首の動きなど)の提示条件による対象児の音声と動作の受信一発状況を分析中である。また同様に過去資料収集した約250事例もあわせて再分析中である。今年度の分析では歌遊びにおける行動のゆれに着目した。情報の提示条件によって対象児の行動がどの様に変化するかを縦断的に分析した。その結果、歌の速さや伴奏の有無といった条件の変化により、それがわずかであっても対象児の行動が大きく変化することがわかった。また、対象児の情報処理能力が向上し、歌遊びの動作表象や音声言語(歌詞)の正確な記憶・再生が可能になるにつれて、条件の変化への対応が可能になっていくことがわかった。歌遊びは日常の保育・教育活動で広く使われている。本分析の結果からは、対象児一人ひとりのその時々により最適な聴覚情報、視覚情報の提示条件があり、それを踏まえて歌遊びを行っていくことが肝要であると考えられた。上記の研究成果については国立特殊教育研究所紀要に発表した。2年次目には、(1)歌遊び場面の資料収集・分析の継続、(2)過去の資料とあわせて類型化、(3)歌遊びを利用した保育・教育実践に関する資料収集と整理を実施する予定である。
短潜時の視覚運動情報処理の神経基盤とアスリートにおける発育発達

本研究は,野球を代表とする球技スポーツにおける優れた視覚運動制御機能の特性とその神経基盤を明らかにすることを目的としている.大学生の球技経験者と非経験者を対象に, automatic pilotと言われる超短潜時の運動修正応答の潜時および出力振幅の調整を調べるリーチング課題を実施した.具体的には,PCモニターに提示された視標に対して指先を到達させる課題であり,数回に1回の割合の試行において,指先の運動開始直後に視標が異なる場所に移動し,指先を移動先の視標に修正して移動させる条件(順条件)と,移動した方向とは逆方向に指先を移動させる条件(逆条件)を課した.つまり順条件においては運動修正応答を大きくする方向に,逆条件においては運動修正応答を減少させる方向に調整することを課すことになる.その結果,球技経験者は非経験者に比べて,超短潜時の運動修正応答が出力振幅の個人差が大きいことが分かった.より具体的には,球技非経験者は超短潜時の運動修正応答の振幅のばらつきが個人間で小さく,球技経験者は修正応答が顕著に大きい被験者と小さい被験者がいることが観察された.この結果は,長期的な球技経験によって,潜在的な運動修正応答の振幅調節がより大きくなるという適応と,その応答が必要でない環境においては抑制をできるようになるという2方向の適応が生じている可能性を示すものであると解釈している.多くの球技スポーツにおいては,既に開始した運動を極めて短い時間内に必要に応じて修正したり,その修正を抑制したり柔軟に調整することが求められる.本研究の結果は,球技経験者の視覚運動制御機能の特性における重要な側面を捉えている可能性がある.当初の研究計画では,球技経験者の運動修正応答は球技非経験者よりも大きくなっているだろうと予測していたが,実際には大きい者と小さい者がおり,非経験者よりもその個人差が大きいことが分かった.当初予測していたものとは異なる結果が得られたが,この結果には球技経験者の視覚特性の重要な知見が含まれている可能性があると考えており,その点で研究の進捗は概ね順調であると判断している.また,上述の研究において,被験者の脳構造もMRIによって撮像したが,このデータに関しては現在分析中であるため,その進捗を早める必要がある.2018年度の研究によって,球技経験者は潜在的な運動修正応答を課題の要求に応じて柔軟に調整できるように適応している可能性が示されたが,本人の意図に反して生じてしまうこの運動修正応答を調整するということがどのようなメカニズムで実現されているかを神経生理学的に検討する必要がある.そのため,順条件と逆条件遂行中の脳活動の特徴を調べることを目的とし,fMRIのスキャナー内で運動修正応答を計測できる新たな課題を作成する.MRIのスキャナ内で使用できるジョイスティックを用いて行うリーチングを課題を既に作成しており,この課題でこれまでに計測してきた運動修正応答とどうようの応答を計測できるか否かをまず確認する.その後,運動修正応答の大小と脳活動の特徴を検討し,潜在的な運動修正応答を抑制するために関わる脳領域を特定することを目的とする.本研究は,野球を代表とする球技スポーツにおける優れた視覚運動制御機能の特性とその神経基盤を明らかにすることを目的としている.大学生の球技経験者と非経験者を対象に, automatic pilotと言われる超短潜時の運動修正応答の潜時および出力振幅の調整を調べるリーチング課題を実施した.具体的には,PCモニターに提示された視標に対して指先を到達させる課題であり,数回に1回の割合の試行において,指先の運動開始直後に視標が異なる場所に移動し,指先を移動先の視標に修正して移動させる条件(順条件)と,移動した方向とは逆方向に指先を移動させる条件(逆条件)を課した.つまり順条件においては運動修正応答を大きくする方向に,逆条件においては運動修正応答を減少させる方向に調整することを課すことになる.その結果,球技経験者は非経験者に比べて,超短潜時の運動修正応答が出力振幅の個人差が大きいことが分かった.より具体的には,球技非経験者は超短潜時の運動修正応答の振幅のばらつきが個人間で小さく,球技経験者は修正応答が顕著に大きい被験者と小さい被験者がいることが観察された.この結果は,長期的な球技経験によって,潜在的な運動修正応答の振幅調節がより大きくなるという適応と,その応答が必要でない環境においては抑制をできるようになるという2方向の適応が生じている可能性を示すものであると解釈している.多くの球技スポーツにおいては,既に開始した運動を極めて短い時間内に必要に応じて修正したり,その修正を抑制したり柔軟に調整することが求められる.本研究の結果は,球技経験者の視覚運動制御機能の特性における重要な側面を捉えている可能性がある.当初の研究計画では,球技経験者の運動修正応答は球技非経験者よりも大きくなっているだろうと予測していたが,実際には大きい者と小さい者がおり,非経験者よりもその個人差が大きいことが分かった.当初予測していたものとは異なる結果が得られたが,この結果には球技経験者の視覚特性の重要な知見が含まれている可能性があると考えており,その点で研究の進捗は概ね順調であると判断している.また,上述の研究において,被験者の脳構造もMRIによって撮像したが,このデータに関しては現在分析中であるため,その進捗を早める必要がある.2018年度の研究によって,球技経験者は潜在的な運動修正応答を課題の要求に応じて柔軟に調整できるように適応している可能性が示されたが,本人の意図に反して生じてしまうこの運動修正応答を調整するということがどのようなメカニズムで実現されているかを神経生理学的に検討する必要がある.

そのため,順条件と逆条件遂行中の脳活動の特徴を調べることを目的とし,fMRIのスキャナー内で運動修正応答を計測できる新たな課題を作成する.MRIのスキャナ内で使用できるジョイスティックを用いて行うリーチングを課題を既に作成しており,この課題でこれまでに計測してきた運動修正応答とどうようの応答を計測できるか否かをまず確認する.その後,運動修正応答の大小と脳活動の特徴を検討し,潜在的な運動修正応答を抑制するために関わる脳領域を特定することを目的とする.研究の計画当初,購入予定であったモーションキャプチャシステムの一部が所属研究室の他の予算で購入することとなり,物品費の支出が予定よりも減少した.
アジア地域における伝統的家具の接合部品の構成要素に関する研究

中国における伝統的家具の技術的な特性、特に接合部分の木工技術分野を整理することにある。山東省の伝統的家具を中心に調査を行い,山東省博物館との研究の協力体制で行った。本研究調査で重要と思われる家具は山東省に集約されていることが、博物館の既往研究からも明らかになりつつあったため、東省における伝統的家具の接合部を主軸とした調査を行った。歴史的な背景から考えると明の時代における家具は木材同上の接合方法の機能的な発展が著しくあることから、その時代における家具調査に視点をおくこととした。調査対象は孔府に所蔵している40の家具で全体写真,寸法と接合部の線図等を調査票にまとめた。また,国内においては既往の伝統的家具の接合部を上述の調査と比較整理し三次元CADでデジタル化することで今後の応用研究に活用できる準備ができた。中国における伝統的家具の歴史分布を把握するため、技術的な特性、特に木工技術分野、金工技術分野の歴史の流れを主に地理的に整理することにあり、山東省の伝統的家具においては山東省博物館・Lu Wen Sheng館長に研究の協力体制で行った。本研究調査で重要と思われる家具は山東省に集約されていることが、博物館の王研究員の既往研究からも明らかになりつつあったため、山東省における伝統的家具の接合部を主軸とした調査を行った。家具の接合部の構造については分解しなければ正確な構造とその機能性を把握することができない。ましてや、貴重な国宝レベルの家具の場合は、博物館の研究員の中でも限られた研究者でなければ見るごとすら出来ないため、発掘された分解状態の家具と複製化された時に調査された資料収集を山東省博物館の研究員の協力で行った。また、同時に上海の同済大学の聖〓博士が家具のカテゴライズの専門であり、既に国内で共同研究を行った実績があることから、数度にわたり、家具の調査資料と今後の効果的な調査方法を協議し、家具のカテゴライズ化を単なる造形的な特徴や時代ごとのカテゴライズという捉え方ではなく、部品数や寸法をもとに数量化されたカテゴライズする方法で次年度の研究が深まることを確認した。実際に調査した研究対象となる異なる家具の接合方法については今後、日本の伝統的な木工の接合方法と比較し、日本国内では反映されていない接合方法の有無を確認するレベルの調査写真と接合部分の透視図の資料を調査、収集できたことは大きな成果と考える。主に中国、山東省博物館等の協力で伝統的家具の接合部分の資料収集と調査資料を基軸に整理した。主に孔府所蔵の家具であり、日本の伝統的家具と中国の伝統的家具との比較検討を行うためにその重要な国宝級の資料を整理した。整理方法としては、全体写真とその寸法、そして接合部分の平面図による寸法を記載し、家具によっては接合部の詳細図を示した。時代は主に明時代の家具を中心に収集し、40の家具を調査した。これら中国の多くの貴重な家具類は分解することが出来ないため、特に接合部分は発掘された時のデータや復元前の家具に限定されるため、現地の研究者との密なコミュニケーションを主軸としたデータ収集が欠かせない。さらに、実物をなかなか見ることが許可されないため、40の家具についても、接合方法が異なる家具を上述の理由から山東省博物館の研究者に研究方法と目的を説明し委託した。平成22年度での計画体資料収集した調査資料を基軸に三次元CADのデータ化については接合部分のみをデジタル化し、将来的に発展的な芸術活動・デザイン行為の一支援として活用できるようにするため、その準備として、一部の資料を三次元化することを試験的に行った。三次元CADソフトは今後の互換性を考え、多く流通しているソリッドワークス社のソフトを活用し、今後のアーカイブ化に応用させる。中国、山東省博物館等の協力で伝統的家具の接合部分の資料収集を行い、その調査資料と日本で使用されている代表的な伝統的な約100種類の接合部分(接ぎ手)を比較し整理を行い,平成22年度はその調査資料を基に抽出した10種類の三次元CADでデータ化(IGES対応)した。工芸品のように一品ものである場合の接合部分の構造については非常に複雑なものもある。

本研究の目的は、アジア地域の伝統的な技術の調査から得た、日本の伝統的家具の技術的な特長や優位点を探索し、且つ、新規的な家具のあり方を考察することであるため、仮に高度な技術を持つ職人がいなくとも、伝統的な接合部分を再現できる構造を選択し三次元CAD化(前述の10種類のデータ化)した。また、このデータを基軸に三次元プリンタで再現し、現代的な家具への応用や、その接合部品を可視化した玩具への展開の可能性についても探索した。例えば、今回、中国で調査した山東省博物館所蔵の伝統的家具の場合は比較的、単純な構造による接合構造で構成されているが、日本で使用されている伝統的家具は用途に応じては複雑な接合構造もあり、一度、組み上げると分解するのは困難である。更に、組み上げるプロセスも高度がなければ難しい構造も多い。しかし、工芸品ではなくマスプロダクトを前提にした家具の場合は、伝統的な機能性や芸術性だけではなく、量産性を視野にした構造性、社会ニーズの視点からもアプローチする必要があり、上述のようなデータ化を進展もしくはデフォルメ化することで、新たな日本の独自性を視野に入れた家具の提案が可能であると本研究で推察した。
非ニュートン流体乱流のラージエディシミュレーション解析法の研究

非ニュートン流体のためのラージエディシミュレーション(LES)解析法を開発するために、チャンネル乱流の直接数値シミュレーション(DNS)を実行して、非ニュートン流体壁乱流の特徴を観察した。その結果、瞬時構造と統計量の観点によるスケール解析によって、局所変動粘度を用いて乱流構造を普遍的に正規化できることを見いだした。この結果に基づいて、LESのための改良モデルを提案して、界面活性剤水溶液乱流に対する適用性を確かめた。平行平板間の発達した乱流場を対象にした直接数値シミュレーション(DNS)を実行した。そこで、発達した乱流場における低速ストリークと縦渦に対する界面活性剤の影響が、先の研究で示された結果と一致することを確認した。さらに、非ニュートン流体における縦渦の特徴を明らかにするために、ニュートン流体と非ニュートン流体の場合の乱流統計量を比較した。そして、以下のことを明らかにした。ニュートン流体と非ニュートン流体の場合で、低速ストリークの維持機構が異なる。そして、ニュートン流体の場合の低速ストリークが維持される機構には、低速ストリークの発生により、二次的に発生した縦渦の存在が大きく関わっている。しかし、非ニュートン流体においては、縦渦との関わりが、ニュートン流体に比べると小さい。また、非ニュートン流体の場合では、ニュートン流体の場合と比べて、主流方向の速度変動強度が大きくなり、逆に、スパン方向と垂直方向の速度変動強度は小さくなる。以上より、発達した乱流場においても単独の低速ストリークと一対の縦渦を発生させた場合と同様の現象が起きている。すなわち、非ニュートン粘性が縦渦に作用して、その影響から、主流方向の速度変動強度が大きくなっていることが考えられる。これに対して、ラージエディシミュレーション(LES)によるニュートン流体と非ニュートン流体の場合を比較すると、既存のLESによる計算では、乱流統計量において主流方向の速度変動強度がDNSと異なる傾向になった。これより、LESでは、特に非ニュートン粘性に注目する必要があることを示すことができた。そして、本研究の初年度において、既存のLESモデルによる計算結果の問題点とそれに基づく新たなLESモデルの必要性を明らかにした。界面活性剤水溶液境界層流れを再現した直接数値シミュレーション(DNS)の結果をまとめたデータベースを解析して、その乱流特性を調べた。また、その結果をニュートン流体と比較したところ、以下のことが明らかになった。層流から乱流に遷移する流れ場条件が異なっており、乱流モデルを使用するときの適用範囲が、ニュートン流体の場合とは一致しなかった。遷移後の乱流場に、既存の乱流モデルを使用するとき、あるいは、乱流遷移を適切に予測できる乱流モデルを開発するために、レイノルズ数などの流れ場条件を非ニュートン流体から換算する見積もりが必要になる。換算方法は、DNSデータベースから導出できる可能性があり、この点は今後の課題であると考える。この乱流遷移の予測については、本研究の当初の目的には含まれていなかったが、これまでの経緯によって、重要な課題であることが判明したので、次年度においても、DNSの結果に基づく流れ場の構造解析の観点から、乱流遷移の要因とメカニズムの解明に取り組む予定である。次に、ラージエディシミュレーション(LES)の予測精度を調べた。これまでのところ、DNSによって、ニュートン流体と界面活性剤水溶液の乱流状態における壁面摩擦が異なっており、界面活性剤水溶液の乱流抵抗が小さいことがわかっている。それに対して、レイノルズ数などの流れ場条件に依存して、LESの予測精度が変化することがわかった。特に、高レイノルズ数では、LESによる乱流抵抗の予測精度の低下が顕著になった。非ニュートン流体の特徴を含んでいる粘性効果よりも乱流モデルへの依存が大きくなる条件で、ニュートン流体の場合と一致しなくなる。この現象は、当初の見通しとは異なり、乱流モデルの実用において非常に注目すべき結果である。次年度において、本結果を予測可能な乱流モデルの開発に取り組む。非ニュートン流体のためのラージエディシミュレーション(LES)解析法を開発するために、チャンネル乱流の直接数値シミュレーション(DNS)を実行し、非ニュートン流体壁乱流の特徴を観察した。その結果、ニュートン流体に対する壁乱流の変調を捕らえることができた。縦渦によるせん断でSISが生じて高粘度になることで、強い粘性拡散が縦渦に作用する。その結果、縦渦が生成されても、すぐに減衰するため、乱流が抑制されていた。乱流エネルギーの生成率と散逸率、および、速度変動エネルギーの再分配は、ニュートン流体の場合とは異なる割合と分布で釣り合っている。このことから、ニュートン流体の経験則に基づく理論が流用できないことがわかった。さらに、壁乱流の瞬時構造と乱流統計量の観点によるスケール解析によって、局所変動粘度を用いて乱流構造を普遍的に正規化できることを見いだした。この結果に基づいて、以下のことを明らかにした。粘度変化を考慮した正規化により、乱流統計量の最大値の位置や分布がニュートン流体の場合に近くなった。このことにより、乱流の組織構造の普遍的な特徴を観察できる。

粘度変化による補正関数でフィルターをかける乱流場の空間スケールを普遍的に評価することにより、LESで界面活性剤水溶液の壁乱流が再現できた。その他各種非ニュートン流体の解析結果も同様の傾向であった。そして、非ニュートン流体の乱流予測の解析では、フィルターをかける乱流場の空間スケールを適正に評価する必要があることがわかった。