hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アカトゲトサカ喘息モデルの病体生理学的解析

さらに、同モデルにおけるBAL液中の好酸球を主体とするサイトカインの発現および病理組織学的検討を行っている。宮崎県太平洋岸のイセエビ漁師の間に毎年9月から4月の漁期にイセエビを網からはずす作業を行うとき、くしゃみ、鼻汁、咳嗽、喘息発作、結膜の充血などの症状を起こす人達がいることが、鬼塚らにより報告され、その原因が、イセエビとともに網にかかる腔腸動物のアカトゲトサカ(Dendronephythya nipponica,Red Soft Coral、以下RSCと略)に対するアレルギーであることが判明した。現在、鬼塚・神谷らによりRSCの主要抗原が精製され、即時型皮内反応、特異的IgG抗体およびIgE抗体の高値を示す分画の解析により21Kと53Kが主要抗原であることが判明している。RSCにより喘息の病態生理をさらに詳しく検討するために、我々は即時型喘息発作を起こすモルモット喘息モデルを作成しているが(Tao Y et al.,Int Arch Allergy Immuno.1994)さらにヒトと同じく遅発型発作を起こすモデルを作成し気管支・肺障害の発生機序について研究を行っている。我々の開発したモルモット喘息モデルでは即時型喘息発作が誘発されるが(Tao Y et al.,Guinea pig asthma induced by red soft coral inhalation. Int Arch Allergy Immuno. 1994 ; 105 : 317-324)さらにヒトと同じく遅発型発作を起こすモデルを作成すべく実験をすすめている。またこのモデルでRSC6時間後に好酸球の浸潤が認められることから好酸球の役割について検討し、さらに近年注目されている神経ペプチド、アラキドン酸代謝産物およびPAFの関与について検討を行うとともに、種々のサイトカインの発現および肺組織障害との関係について検討する予定である。RSCによる喘息の病態生理をさらに詳しく検討するために、我々は即時型喘息発作を起こすモルモット喘息モデルを作成したが、さらにヒトと同じく遅発型発作を起こすモデルを作成し、気管支・肺障害モデルを作成すべく実験をすすめた。RSCをCFAとともに能動感作すると43日目にはPCAにより高濃度のIgG1抗体が証明され、RSC抽出液の吸入曝露により全ての動物で直ちに呼吸抵抗の上昇が認められたが、4時間後にはbaselineに戻り遅発型の反応は観察されなかった。遅発型喘息反応を誘発すべく感作法を変えて試みているが未だ成功していない。抗原曝露6時間後呼吸抵抗が戻った時点でアセチルコリンに対する気道の反応性を測定すると曝露前に比べ有意の亢進がみられた。
メタンハイドレート等の低温物質の移送時における管内閉塞に係る研究

表層型メタンハイドレートの回収時において、メタンハイドレートと海水を同時に移送、揚上する場合に、メタンハイドレートが再ガス化して発生したメタンガスの体積膨張に伴う温度の低下が生じ、ガス化したメタンの再ハイドレート化や断熱膨張による海水の凍結現象(断熱冷却)が発生する可能性がある。また、海底移送時には、管内温度が低下した場合、海水の凍結を引き起こす可能性もある。これらの影響により移送管の閉塞が生じることが懸念される。本研究では、移送管内外の速度、温度、圧力、及び伝熱特性の変化によるハイドレート化、海水の凍結といった管内流体の相変化状況について試験により明らかにする。
日印潅漑制度の比較研究ー農民共同管理か国家管理かー

3年計画の最後の年である本年は,インドにおいてインド人共同研究者とともに村落レベルにおける潅漑用水慣行に関する実態調査を行った。調査地点は3つである。第一は,周年河川から分水する長大な用水路でもって広域な配水網をもつガンガ-用水路の受益地内の村落において,ウッタル・プラデ-シュ州の独持な番水制であるオスラバンディ制(時間給水)を実際に観際し,制度の原則と実態との違いを明らかにし,その要因を調査した。第二は,西インド,グジジャラ-ト州の河川潅漑地域内にある8つの水利協同組合を調査した。そして,第三は,南西インドのマハ-ラ-シュトラ州の季節河川から引水する用水路潅漑受益地内の水利協同組合である。いずれについても,調査標の集計がまだ完了しておらず,最終調査結果がまだでていない。ウッタル・プラデ-シュ州の潅漑においては,ヒマラヤ山中の融雪水が流れ出す3月以降,およびそれにモンス-ンの降雨が加わる7月から9月にかけては,水の不足はほとんど感じられない。むしろ,問題は不規則なモンス-ンによる洪水の方が大きな災害である。たとえば,筆者たちが1990年10月から調査を開始した上ガンガ-用水路体系のメ-ラット管理地区では,1990ー91年の配水期間を夏作期(1990年3月29日から10月18日まで)と冬作期(1990年10月25日から1991年3月28日まで)に分けているが,夏作期間中はどの配水路・導水路もほぼ常時水が流れている。4月に2週間,5月と10月にそれぞれ一週間断水されるだけである。それに対して,乾季にあたり,しかも融雪水も少なくなる冬作期間には絶対的に水が不足する。しかし,この期間の主要作物は畑作である麦類と通年作物である砂糖キビであり,稲と異なり常時湛水しておく必要はないので,1週間または2週間配水しては3週間または4週間断水するという,配水路・導水路ごとの順番表を,潅漑局が農業局と協議したうえで決定し,作期の始まる前に農民に公示する。配水期間中は各配水路・導水路沿いの配水口(面積に応じて直径が定まっている土管)の水掛り地内の農民たとは各々,前以て定められた時刻に,定められた時間自分の耕地に潅漑を施すわけである。用水路の水を一度でも利用した農民は、夏作物については10月末に,冬作物については4月末に,作物ごとに定められた水利料率にしたがって作付け面積にもとづいて算出された水利料を,租税局の出先機関に支払わなければならない。村ごとオスラバンディからトクごとへ,それから耕地団地ごとオスラバンディへと進化してきたのか,それとも個々の地域の事情に応じて同時的に並存してきたものなのか,現在それぞれの形態の割合がどの程度なのか,といった基本的なことさえいまだ解明されていない。詳細はまだ調査中であるが,保有地統合(日本における耕地交換分合・区画整理にあたる)が,トクごとオスラバンディから耕地団地ごとオスラバンディへの転換の大きな契機になっていることは確認できた。1960年代に保有地統合の完了したメ-ラット管理地区では,現在では耕地団地ごとオスラバンディが主流になっている。オスラバンディ制度の利点については,ウッタル・プラデ-シュ州政府潅漑局はつぎの3点をあげている。1.潅漑用水が適正に配分され,経済的に利用され,したがって食料生産が安定する。2.耕地内水路が耕作者たちによって清掃され,良好な状態に維持され,その結果受益地面積が拡大した。3.農民の間の粉争が減少した。第一の点に関していえば,少なくとも最小限の潅漑用水を保証することにより,農業生産を安定させたことは疑いない。固別農民によるオスラバンディで定められた時間取水がそのまま遵守されているわけではないが,なんらかの事情で時間を変更する場合でも取水順番と時間の基準になっていることは疑いないところである。また,第三点の潅漑用水をめぐる農民の間の粉争は,ある程度は減少したかも知れない。しかし,同一配水路・導水路沿いの上手に位置する配水口の水掛り地内の農民が違法に水路堤を切って盗水するために,下手の配水口の水掛り地の農民たちが水不足に対処して自己負担で管井戸を設置せざるをえない状態におかれている例もまま認められる。さらに,第二の点では,筆者の見間では,必ずしも満足すベき状態にあるとは思われない。砂糖キビの搾り柄やその他の雑草が乳かんでいたり,牛車の轍で水路が破壊されていたり,水路幅が均等でなかったり,深さが一定でなかったりする例が多々見られる。

第二は,西インド,グジジャラ-ト州の河川潅漑地域内にある8つの水利協同組合を調査した。そして,第三は,南西インドのマハ-ラ-シュトラ州の季節河川から引水する用水路潅漑受益地内の水利協同組合である。いずれについても,調査標の集計がまだ完了しておらず,最終調査結果がまだでていない。ウッタル・プラデ-シュ州の潅漑においては,ヒマラヤ山中の融雪水が流れ出す3月以降,およびそれにモンス-ンの降雨が加わる7月から9月にかけては,水の不足はほとんど感じられない。むしろ,問題は不規則なモンス-ンによる洪水の方が大きな災害である。たとえば,筆者たちが1990年10月から調査を開始した上ガンガ-用水路体系のメ-ラット管理地区では,1990ー91年の配水期間を夏作期(1990年3月29日から10月18日まで)と冬作期(1990年10月25日から1991年3月28日まで)に分けているが,夏作期間中はどの配水路・導水路もほぼ常時水が流れている。4月に2週間,5月と10月にそれぞれ一週間断水されるだけである。それに対して,乾季にあたり,しかも融雪水も少なくなる冬作期間には絶対的に水が不足する。しかし,この期間の主要作物は畑作である麦類と通年作物である砂糖キビであり,稲と異なり常時湛水しておく必要はないので,1週間または2週間配水しては3週間または4週間断水するという,配水路・導水路ごとの順番表を,潅漑局が農業局と協議したうえで決定し,作期の始まる前に農民に公示する。配水期間中は各配水路・導水路沿いの配水口(面積に応じて直径が定まっている土管)の水掛り地内の農民たとは各々,前以て定められた時刻に,定められた時間自分の耕地に潅漑を施すわけである。用水路の水を一度でも利用した農民は、夏作物については10月末に,冬作物については4月末に,作物ごとに定められた水利料率にしたがって作付け面積にもとづいて算出された水利料を,租税局の出先機関に支払わなければならない。村ごとオスラバンディからトクごとへ,それから耕地団地ごとオスラバンディへと進化してきたのか,それとも個々の地域の事情に応じて同時的に並存してきたものなのか,現在それぞれの形態の割合がどの程度なのか,といった基本的なことさえいまだ解明されていない。詳細はまだ調査中であるが,保有地統合(日本における耕地交換分合・区画整理にあたる)が,トクごとオスラバンディから耕地団地ごとオスラバンディへの転換の大きな契機になっていることは確認できた。1960年代に保有地統合の完了したメ-ラット管理地区では,現在では耕地団地ごとオスラバンディが主流になっている。オスラバンディ制度の利点については,ウッタル・プラデ-シュ州政府潅漑局はつぎの3点をあげている。1.潅漑用水が適正に配分され,経済的に利用され,したがって食料生産が安定する。2.耕地内水路が耕作者たちによって清掃され,良好な状態に維持され,その結果受益地面積が拡大した。3.農民の間の粉争が減少した。第一の点に関していえば,少なくとも最小限の潅漑用水を保証することにより,農業生産を安定させたことは疑いない。固別農民によるオスラバンディで定められた時間取水がそのまま遵守されているわけではないが,なんらかの事情で時間を変更する場合でも取水順番と時間の基準になっていることは疑いないところである。また,第三点の潅漑用水をめぐる農民の間の粉争は,ある程度は減少したかも知れない。しかし,同一配水路・導水路沿いの上手に位置する配水口の水掛り地内の農民が違法に水路堤を切って盗水するために,下手の配水口の水掛り地の農民たちが水不足に対処して自己負担で管井戸を設置せざるをえない状態におかれている例もまま認められる。さらに,第二の点では,筆者の見間では,必ずしも満足すベき状態にあるとは思われない。
クラウンエーテルおよび立体的配位子を持つランタニド錯体の合成と構造

多くの希土類イオンの錯体において、錯体は水分子を含む高い配位数をとることが知られている。しかし希土類イオンのイオン半径は周期表の右側に行くほど小さくなり、配位数も幾らか減少する。本研究では19-クラウン-6とビスピラゾリルボレートを同時に配位させた希土類イオン錯体の単離およびその性質についての知見を得ることを目的とした。この型の錯体を合成する前に、まず希土類イオンの18-クラウン-6錯体について調べた。本研究で用いた希土類イオンとしてイオン半径の大きいランタンLa(III)とイオン半径の小さいイットリウムY(III)とルテチウム(III)を選んだ。興味あることに、これらイオンはクラウンエーテルの空孔の大きさに比べかなり小さいにもかかわらず、いずれも1:1錯体を形成し、アセトニトリル溶液中では錯体はフリーなクラウンエーテルとは交換しないという結果を得た。目的とする18-クラウン-6とビスピラゾリルボレートとを同時に持つ錯体[M(BH_2(pz)_2)_2)(18C6)](Tfo)_2の合成は、希土類イオンのトリストリフラート塩M(Tfo)_3とトリス(ビスピラゾリルボレート)希土類錯体M(BH_2(pz)_2)_3の1:2混合物に18-クラウン-6を反応させることにより行った。希土類イオンに配位したビスピラゾリルボレート配位子は極めて加水分解を受けやすく、原料錯体および溶媒の脱水細心のに注意を払う必要があった。現時点ではベンゼン等芳香族溶媒が錯体合成に最も適していると思われる。この方法によりM=Laの場合は目的とする錯体と単離することができた。この錯体の^1HNMRスペクトルにおいて18-クラウン-6のエチレンシグナルが磁気的に等価ではないという、非常に興味ある結果を得た。この錯体は極めて加水分解を受けやすく、容易にヒドロキソ錯体[La(18C6)OH](Tfo)_2になることが明らかになった。この錯体においても18-クラウン-6のエチレンシグナルは磁気的に非等価となり、LaイオンにOH基および18-クラウン-6が共に配位していることが明らかになった。イオン半径の小さいM=Y, Luでは目的とする錯体は得られなかった。
北アジアにおける後期旧石器時代成立過程の研究

標記の研究課題を達成するために、モンゴル国において後期旧石器時代初頭から中期旧石器時代末期に該当する可能性のある遺跡を追い求めて、広大な地域の遺跡分布調査と数遺跡の試掘を実施した。その結果、同国中北部において、明らかに両時期にまたがる時代の遺跡を確認し、最終年度に本調査を実施した。試掘時・本調査時の発掘では、中期と後期それぞれに特徴的な技術が供伴するとともに、馬の歯、げっ歯類の顎骨を含む多数の骨、大型哺乳類の骨、駝鳥の卵殻等が発見された。ただし、発掘地点は急峻な崖面を含む3m弱の深さを持つことから、発掘面積は限定的にならざるを得なかった。しかし、この発見は、北アジアや東アジアの後期旧石器時代の成立過程を考える上で、貴重な資料となるだろう。本研究計画では、モンゴルの中期・後期旧石器時代遺跡の発掘調査を通してその地域の後期旧石器時代成立に関わる資料の蓄積を第一段階とし、次いでその成果をロシア・アルタイ地方の成果と合わせて北アジア全体を俯瞰することを第二段階としている。最終的にはその成果を日本列島における当該期の調査・研究・議論に利用しようとするものである。研究目的-申請時の目的と研究の進捗状況-日本列島の後期旧石器文化の出自がどこにあるのかという追求過程で、その比較資料を大陸に求める段階に至っていると考えた。すでにわれわれがモンゴルで確認した遺跡の発掘を通して、日本列島の資料との比較資料を確保することを目的とする。上記の目的に沿って、19年度は発掘地選定のための予備調査を6月上旬に、また発掘調査を9月上旬に開始した。発掘調査発掘地はヘンティー県バトシレート村アラシャンハダ遺跡である。しかし、発掘3日目に巨大な崩落岩盤に直面し調査は停滞した。軟質の砂岩ではあるが相当な厚さを持つことが予想され除去することは困難であると判断し、遺跡内の他の地点と既に発見されている7遺跡の状況を探ることとした。だが、それらは土壌の堆積がほとんどないか、あっても数十センチであって発掘調査には適していないことが判明したため、急遽方針を変更して詳細な遺跡分布調査を実施し、土壌堆積状態の良い遺跡を探すことにした。この分布調査では3本の川の流域で231箇所の石器時代遺跡(これらは今後の精査で統合あるいは分離されて数は若干変わる可能性がある)を確認することが出来た。その中の3遺跡は後期旧石器初頭にさかのぼる可能性石器を有しており、土壌堆積状態も良好であることを確かめた。今後の調査は、これらの遺跡の発掘に絞ることになる。遺物整理発掘調査及び分布調査で採集した遺物は、現地で分類整理・記録したのち、図化の必要な資料を抽出した。その数は500点余である。それらの図化を実施するため、税関申告を経て本年3月に日本に持ち出し、現在作業中である。研究目的-申請時の目的と研究の進捗状況-日本列島の後期旧石器時代の出自がどこにあるのかという追求過程で、その比較資料を大陸に求める段階に至っていると考えた。平成19年度の調査:かつてソ連のオクラードニコフ博士らが発掘したヘンティー県アラシャンハダ遺跡を発掘したが、巨大な崩落岩盤に直面し発掘を中止せざるを得ない状態となった。そのため、急遽計画を変更して、遺跡の分布調査を実施し新たな発掘地選定のための候補地を探すこととした。その結果、231遺跡を発見した。平成20年度の調査:19年度に発見した遺跡の中から土壌堆積の良好と思われるベレフ1遺跡を選定し、9月7日から14日までの8日間で13m^2の発掘調査を実施し、その後遺物整理と一部の資料実測をおこなった。出土遺物は土器片5点、細石刃核11点、細石刃核素材5点、剥片石核125点、細石刃164点、掻器20点、削器60点、石鏃10点、彫器?4点、錐形石器2点、鋸歯縁石器1点、叩石2点、剥片4969点、原石4点など合計5397点となる。今回の発掘の重要性:土器片は表面に縄文を付したもので、この種の土器が細石刃石器群に共伴した例はモンゴルでは初となる。また同時に細石刃に安定的な形で石鏃が伴うことができたのも、初の事例となる。これらの事実は日本の旧石器文化から縄文文化への移行を考察する上での、貴重な資料となる。

一方で、代表者らが追い求めている旧石器時代の包含層の確認には未だ至っていない。さらなる努力傾注する必要を感ずる研究目的-申請時の目的と研究の進捗状況-我々は日本列島の後期旧石器時代の出自がどこにあるかという追求の過程で、その比較資料を大陸に求める段階に至っていると考えた。本研究計画では、モンゴルの中期・後期旧石器時代遺跡の発掘調査を通してその地域の後期旧石器時代成立に関わる資料の蓄積を第一段階とし、次いでその成果をロシア・アルタイ地方の成果と合わせて北アジア全体を俯瞰することを第二段階としている。そして最終的にはその成果を日本列島における当該期の調査・研究・議論に利用しようとするものである。この計画を実施するために、より日本列島に近いモンゴル東部を調査地として選び、試掘と分布調査を繰り返した。しかし中期旧石器・後期旧石器文化層の良好な堆積状態を示す遺跡を探すことができなかった。そのため、2009年度は調査地をモンゴル中部のセレンゲ川流域に移して遺跡の分布調査を実施するとともに、すでに当地域で発掘調査を実施しているロシア・アメリカ・フランス各調査隊の調査地を巡検しその遺物の出土層準の確認を行い、ほぼ3万年前のC14年代を持つ層準から、人の歯、ダチョウの卵の殻を用いたビーズなどとともに、中期旧石器時代につながるルバロワ技法に関連する石器類が発見されていることを確認した。同時にすでに調査を終了しているアメリカ隊の調査地「バヤン遺跡」の簡単な試掘を実施し、我々自身の手でもルバロワ技法に関する剥片を複数確認した。この年代と遺物の内容はまさに中期旧石器時代から後期旧石器時代への過渡期に相当するものであり、我々が探し求めていたそのものである。3年目にして、ようやく目的の遺跡に到達したことになる。また、現地における分布調査、試掘調査とは別個に、当研究の前半の成果のまとめを行っているが、2007・2008年の成果の図化が終了し、今年度7月中に刊行の予定となっている。当該研究機関の前半2年間は、より日本に近いモンゴル東部を調査地として、遺跡分布調査で217遺跡を発見し、そのうちの1遺跡の発掘調査を実施した。しかし、土壌の発達状況が悪く、ほとんどの遺跡は岩盤が露出するかそれに近い状態であり、発掘した唯一土層条件の良い遺跡では期待した旧石器時代の遺物の発見には至らなかった。そのため、東部においては層位的条件に恵まれた旧石器時代の開地遺跡を望むことは難しいと判断し、調査地をモンゴル中北部のエギン河流域に移して、3年目の調杳に入った。エギン河流域では6遺跡(旧石器時代遺跡3遺跡)を発見し、そのうちの3遺跡の試掘を実施した。そのうちの一つ、バヤンゴル1遺跡では崖面で、厚いレスと粘土堆積物の中に目的とした旧石器時代の遺物(石刃)を見出すことができた。この出土層準がほぼ3万年年前であること、同時にその剥片に「シャポー・ド・ダンジャルム」と称される中期旧石器時代の技術的特長のひとつが確認されたことから、当該遺跡が研究代表者らの目指す「後期旧石器時代成立過程の研究」に資する良好な遺跡であると判断して、最終年度の発掘調査を企画した。バヤンゴル1遺跡の出士層準は地表下3.6mと深いことと、急峻な崖に面していることから発掘面積は10m^2と限定的だが、石刃・石核を含む石刃石器群と、大型哺乳類の骨、馬の歯、げっ歯類の骨、ダチョウの卵殻の発掘に成功した。ただし、断面採集した中期的様相を持つ剥片等は出土していない。その理由は、遺跡の谷側が谷の形成時に削られて遺跡の一定部分が破壊されていることによるものと考えられる。
ZnSeーZnS歪超格子のレ-ザ-光物性

1.ラマン散乱による二軸性歪の観測歪超格子では、二軸性の応力が働いていると考えられ、界面に対し垂直方向と平行方向では異方性を有すると予想される。そこで我々は、顕微ラマン分光法によりレ-ザ-ビ-ムを約1μmに絞り、ZnSe/ZnS歪超格子の界面に平行(へき開面に垂直)に入射して測定を行った。測定したラマン線はZnSe(ZnS)のバルクLOフォノンの波数位置に比べて、それぞれのピ-クが高波数(低波数)にシフトしていることから、圧縮(引っ張り)応力を受けていることがうかがえる。LO、TOモ-ドはともに2つのピ-クに分裂した。これは、二軸性応力が存在する場合、界面に対し垂直に振動するモ-ド(シングレット)と平行に振動するモ-ド(タブレット)は異なった歪の影響を受け、振動エネルギ-が分裂したためである。この結果は、二軸性歪を格子振動の面から初めてとらえたものである。2.静水圧印加によるタイプ変化、バンドオフセットの決定ZnSe/Zns歪超格子はタイプI構造を有することが知られているが、陽イオン共通の組み合せであることからその伝導帯オフセットが非常に小さい値を示すことが予想される。この歪超格子に静水圧を印加すると、ZnSe井戸層及びZnS障壁層の伝導帯は共に高エネルギ-シフトする。しかし、Γ点の圧力係数は、ZnSeの方が約1.6倍大きな値を持つ。従って、静水圧印加に伴う両者の伝導帯のエネルギ-シフトは、ある静水圧下において交差することが予想される。実際、ZnSe/ZnS歪超格子の励起子発光強度、半値幅の静水圧依存性は約31kbarに明確な折れ曲がりを生じた。この測定結果は、約31kbarにおいて伝導帯のΓーΓ交差が生じ、この歪超格子のバント構造がタイプIからタイプIIへ変化すると考えることによって説明することができ、伝導帯オフセットの値を68.8meVと求めることができた。
看護職の遠隔学習における学習支援プログラムの開発

本研究では,特定行為研修に関わってきた経験をもとに,看護職の遠隔学習を促進・継続させるための最適な学習支援プログラムを構築する.このプログラムには,ICT活用支援,学習管理支援,最適コンテンツの開発,メンタリングを含む.研究対象は遠隔学習を実施し,年齢層も多様である特定行為研修の指定研修機関に所属する研修生とし,プログラム実施前後のオンライン学習者コンピテンシーの獲得状況,遠隔学習修了率や自己調整学習方略の変化にて評価する.本研究では,特定行為研修に関わってきた経験をもとに,看護職の遠隔学習を促進・継続させるための最適な学習支援プログラムを構築する.このプログラムには,ICT活用支援,学習管理支援,最適コンテンツの開発,メンタリングを含む.研究対象は遠隔学習を実施し,年齢層も多様である特定行為研修の指定研修機関に所属する研修生とし,プログラム実施前後のオンライン学習者コンピテンシーの獲得状況,遠隔学習修了率や自己調整学習方略の変化にて評価する.
多角的アプローチによる、咀嚼と嚥下に関与する高次脳機能の解明

モルモットを用いて、大脳皮質における顎運動誘発部位の検索を行い、誘発された顎運動の筋電図パターンの差異に基づき、顎運動誘発部位を3領域に分け、各大脳皮質領域からの下行性投射の差異との関連性を検討した。誘発された顎運動の目視での観察や咬筋および顎二腹筋の筋電図パターンにもとづいて、顎運動誘発領域は、大脳皮質尾外側に位置する臼磨様顎運動誘発領域と大脳皮質吻内側に位置する単純開閉口運動誘発領域に分けられた。後者はさらに、筋電図で示されたバーストの電気活動が、連続的である前部領域と断続的である後部領域に細分化された。臼磨様顎運動誘発領域は顆粒皮質、単純開閉口運動誘発領域は前部、後部ともに無顆粒皮質であった。各領域からの下行性投射について、臼磨様顎運動誘発領域からは、感覚視床である視床後内側腹側核や、三叉神経傍域、三叉神経感覚核などに強い投射が認められた。単純開閉口運動誘発領域前部からは、運動視床である視床前腹側核や外側腹側核、上丘腹外側部や中脳網様体、結合腕傍核、三叉神経上核、三叉神経間域、開口筋運動核の内側の網様体、三叉神経傍域などに強い投射が認められた。単純開閉口運動誘発領域後部からは、運動視床である視床外側腹側核、三叉神経上核、三叉神経間域、三叉神経傍核などに強い投射が認められた。顎運動誘発部位の3領域からの下行性投射の様態が明らかになり、この3領域から視床、中脳、橋、延髄への投射の違いが、それぞれの部位への電気刺激で誘発される異なった顎運動の筋電図パターン発現に強く関連していることが明らかとなった。ラットを用いて形態学的アプローチを行った。まず、咬筋神経刺激による逆行性電位を指標にして、三叉神経中脳路核を同定し、逆行性トレーサーであるFGを注入した。切片作成後、FG標識された細胞体の分布を観察した。FG標識された細胞体は、大脳皮質において、無顆粒皮質内側部、島皮質(特に不全顆粒性島皮質)、前頭前皮質腹内側部に認められた。次に、これら3つの大脳皮質部位に順行性トレーサーであるBDAを注入した。切片作成後、BDA標識された軸索終末の分布及びニュートラルレッドで染色した中脳路核ニューロンとの接合を観察、描画した。無穎粒皮質内側部への注入では、BDA標識された軸索終末は、中脳路核とその内側に、吻尾にわたり密に認められ、中脳路核ニューロンとの接合も吻尾にわたり認められた。不全顆粒性島皮質への注入では、中脳路核尾側部と結合腕傍核に密に、前頭前皮質腹内側部への注入では、中脳路核尾側部の背側部に密に、それぞれBDA標識された軸索終末が認められ、中脳路核ニューロンとの接合はともに核の吻側部に比べ尾側部により多く認められた。閉口筋筋紡錘支配の中脳路核ニューロンの細胞体は核の吻尾的全長にわたり存在し、歯根膜支配のものは核の尾側に局在することが知られており、これら2種の中脳路核ニューロンに対する、大脳皮質の異なる部位からの下行性投射の様態が明らかにされた。すなわち、運動の順序制御、協調に関与する無顆粒皮質内側部は、主に筋紡錘感覚を伝える中脳路核ニューロンを下行性に制御しており、味覚や舌の触圧覚情報を受ける不全顆粒性島皮質と、自律機能や情動に関与する前頭前皮質腹内側部は、主に歯根膜感覚を伝える中脳路核ニューロンを下行性に制御していることが明らかにされた。以上の如く、本年度の研究は、大脳皮質と三叉神経中脳路核を機能特異的に結びつける神経回路を同定したという点で重要な意義を持つと考えている。モルモットを用いて電気生理学的および形態学的アプローチを行った。麻酔下で咀嚼筋筋電図記録装置を動物につけ、一週間後、無麻酔下で大脳皮質顎運動誘発部位を検索した。左右顎二腹筋前腹と左右咬筋を記録対象とした。電極を大脳皮質に刺入し、電気刺激を与え、筋電図波形の変化から顎運動誘発部位を決定した。電気刺激には、連続電気刺激(30Hz、持続時間200μs、6秒間)とshort train刺激(500Hz、持続時間300μs、8発)の2種類を用いた。連続電気刺激でみられた顎運動は、単純開閉口運動と、水平方向の成分も含む咀嚼様顎運動であった。short train刺激では咀嚼筋に単収縮(筋電図での潜時10-20ms)のみられることがあり、これらは大脳皮質刺激部位とは反対側の顎二腹筋前腹に振幅の大きな反応が、同側の顎二腹筋前腹により小さな反応がみられた。咬筋には、反対側に振幅の小さな反応がみられることがあったが、同側の反応はいまだ検出できていない。

同定した誘発部位には、連続電気刺激で単純開閉口運動がみられ、short train刺激で咀嚼筋に単収縮がみられる部位、連続電気刺激で咀嚼様顎運動がみられ、short train刺激で咀嚼筋に単収縮がみられる部位、連続電気刺激では咀嚼様顎運動がみられ、short train刺激で咀嚼筋に単収縮のみられない部位があった。これらの検索に続いて、それぞれの部位に順行性トレーサーを注入し、脳切片作成後、注入部位の組織学的同定および標識軸索の観察をした。注入部位はそれぞれ、大脳皮質無顆粒性皮質外側部および顆粒皮質、無顆粒性皮質外側部、顆粒皮質であった。標識軸索は結合腕傍核や三叉神経運動核周囲の網様体などにみられたが、注入部位による明確な差異はみいだされていない。今後、顎運動誘発部位の検索をさらにすすめ、注入部位の領域を広げ投射の差異を検討していく必要がある。モルモットを用いて、大脳皮質における顎運動誘発部位の検索を行い、誘発された顎運動の筋電図パターンの差異に基づき、顎運動誘発部位を3領域に分け、各大脳皮質領域からの下行性投射の差異との関連性を検討した。誘発された顎運動の目視での観察や咬筋および顎二腹筋の筋電図パターンにもとづいて、顎運動誘発領域は、大脳皮質尾外側に位置する臼磨様顎運動誘発領域と大脳皮質吻内側に位置する単純開閉口運動誘発領域に分けられた。後者はさらに、筋電図で示されたバーストの電気活動が、連続的である前部領域と断続的である後部領域に細分化された。臼磨様顎運動誘発領域は顆粒皮質、単純開閉口運動誘発領域は前部、後部ともに無顆粒皮質であった。各領域からの下行性投射について、臼磨様顎運動誘発領域からは、感覚視床である視床後内側腹側核や、三叉神経傍域、三叉神経感覚核などに強い投射が認められた。単純開閉口運動誘発領域前部からは、運動視床である視床前腹側核や外側腹側核、上丘腹外側部や中脳網様体、結合腕傍核、三叉神経上核、三叉神経間域、開口筋運動核の内側の網様体、三叉神経傍域などに強い投射が認められた。単純開閉口運動誘発領域後部からは、運動視床である視床外側腹側核、三叉神経上核、三叉神経間域、三叉神経傍核などに強い投射が認められた。顎運動誘発部位の3領域からの下行性投射の様態が明らかになり、この3領域から視床、中脳、橋、延髄への投射の違いが、それぞれの部位への電気刺激で誘発される異なった顎運動の筋電図パターン発現に強く関連していることが明らかとなった。
T細胞における受動的及び能動的DNA脱メチル化機構の解明

交付申請書に記した研究目的に即し、研究代表者は“何がDNAの能動的及び受動的脱メチル化を区別するのか“という学術的な問いに答えるべく研究を行った。この課題はエピジェネティック分野のもう一つの柱であるヒストン修飾と密接に関連しており、本年度の論文発表は以前から研究に取り組んでいたヒストン修飾に関するものが中心であった。筆頭著者として一報の総説を発表し、今まで行ってきたT細胞のエピジェネティック研究で得られた知見について総括を行った。また、共著者として六報の原著論文を発表したが、そのほとんどは研究代表者が得意とするバイオインフォマティックに関する部分を担当したものである。解析したデータは、公共データベースのGene Expression Omnibus (GEO)にて全て公開しており、世界中の研究者が簡便にアクセス可能な有用なリソースの構築の一端を担うことができた。上記のうちの一報は気道炎症とAmphiregulinとの関係について報告したものであり、その内容は新聞やインターネットのヤフーニュースでも紹介されるなど、世間の注目を集めるものであった。DNAの脱メチル化に直接関与するパートは研究開始からの期間が短く、具体的な研究成果としては発表できていないが、Inhouse Seminarや様々共同研究機関とのmeetingなどで途中経過の発表やdiscussionを行っている。共同研究先は、国内外の産学官と多岐に渡っており、国際的、学際的なネットワークの構築の実績も得られることができた。交付申請書に記した研究計画即して記載する。(項目1)として記載した、DNAのヒドロキシメチル化(5mhC)及びメチル化(5mC)のゲノムワイドなレベルでの解析に関してはほぼ予定通り実験を進めることができた。5hmCを検出するCMS-IPのデータ取得並びに解析が終了し、ナイーブCD4 T細胞がTCR刺激を受けて各サブセットへ分化していく際のDNAのヒドロキシメチル化が起こる領域をゲノムワイドに明らかにすることができた。また、(項目2)として記載した、DNAの受動的及び能動的脱メチル化に関わる分子の機能解析では、(i)Tdg, (ii)Dnmt1, (iii)Tetの欠損マウスを用いて実験を行った。具体的には、DNA脱メチルをBS-seqにて、Th1/Th2/iTregサブセットへの分化、サイトカイン産生、転写因子の発現を、FACSやqPCRにて解析した。その結果、Th2細胞において発現するIL4遺伝子の脱メチル化は、Tdg非依存的かつTet依存的に起こることを突きとめた。また、Tetのpotentiatorである(iv)Ogtの欠損マウスも解析し、Ogtの欠損でIL4の産生が著しく低下することも見出した。さらに、Tetと同じCXXCドメインを有するヒストン修飾酵素Cxxc1の欠損マウスの解析も、前年度から継続して取り組んだ。こちらに関しては論文投稿準備中であり、できる限り早めに投稿したいと考えている。以上のように、予定していた研究内容は順調に進み、さらには当初の計画にはなかった新たな分子Ogtの解析にも着手するなど、現時点での達成度は十分であると考えている。交付申請書の計画に沿って研究を進めることを基本とする。当初の計画よりも進捗が早いので、計画を前倒ししながら進めていく予定である。DNAのヒドロキシメチル化及びメチル化のゲノムワイド解析は、当初はBS-seq(5mCと5hmCの両方を検出)やoxBS-seq(5hmCを検出)により一塩基レベルで調べる予定であった。2018年に、C、5mC、5hmC、5fC、5caCの全てのシトシン修飾を検出する方法が発表されたこと(pyridine-borane; PB法)を受けて、こちらの方法も試す予定である。PB法のもう一つの利点は、ゲノムDNAの断片化を最小限に抑えることできる点であり、最大10kb程の長鎖DNAのメチル化状態を一分子内で解析可能となる。新しい実験手法の確立は手間のかかるプロセスであるが、得られる情報量は従来の方法と比べて格段に大きいため、十分にチャレンジする価値のある手法であると考えている。DNAの受動的及び能動的脱メチル化に関わる分子の機能解析では、引き続き(i)Tdg、(ii)Dnmt1、(iii)Tet、(iv)Ogtの欠損マウスを解析していく予定である。これらのマウスからT細胞を単離して、上記のPB法によりシトシン修飾を網羅的に解析することも計画している。ヒストン修飾酵素Cxxc1の欠損マウスの解析も同時進行で行う予定である。現在の進捗状況の項目に記入した通り、IL4遺伝子座では受動的脱メチル化が起こることが分かった。当面の目標は、能動的脱メチル化の起こる領域を明らかにすることであるので、上記の遺伝子欠損マウスを適宜活用して該当領域の同定を試みたい。

解析したデータは、公共データベースのGene Expression Omnibus (GEO)にて全て公開しており、世界中の研究者が簡便にアクセス可能な有用なリソースの構築の一端を担うことができた。上記のうちの一報は気道炎症とAmphiregulinとの関係について報告したものであり、その内容は新聞やインターネットのヤフーニュースでも紹介されるなど、世間の注目を集めるものであった。DNAの脱メチル化に直接関与するパートは研究開始からの期間が短く、具体的な研究成果としては発表できていないが、Inhouse Seminarや様々共同研究機関とのmeetingなどで途中経過の発表やdiscussionを行っている。共同研究先は、国内外の産学官と多岐に渡っており、国際的、学際的なネットワークの構築の実績も得られることができた。交付申請書に記した研究計画即して記載する。(項目1)として記載した、DNAのヒドロキシメチル化(5mhC)及びメチル化(5mC)のゲノムワイドなレベルでの解析に関してはほぼ予定通り実験を進めることができた。5hmCを検出するCMS-IPのデータ取得並びに解析が終了し、ナイーブCD4 T細胞がTCR刺激を受けて各サブセットへ分化していく際のDNAのヒドロキシメチル化が起こる領域をゲノムワイドに明らかにすることができた。また、(項目2)として記載した、DNAの受動的及び能動的脱メチル化に関わる分子の機能解析では、(i)Tdg, (ii)Dnmt1, (iii)Tetの欠損マウスを用いて実験を行った。具体的には、DNA脱メチルをBS-seqにて、Th1/Th2/iTregサブセットへの分化、サイトカイン産生、転写因子の発現を、FACSやqPCRにて解析した。その結果、Th2細胞において発現するIL4遺伝子の脱メチル化は、Tdg非依存的かつTet依存的に起こることを突きとめた。また、Tetのpotentiatorである(iv)Ogtの欠損マウスも解析し、Ogtの欠損でIL4の産生が著しく低下することも見出した。さらに、Tetと同じCXXCドメインを有するヒストン修飾酵素Cxxc1の欠損マウスの解析も、前年度から継続して取り組んだ。こちらに関しては論文投稿準備中であり、できる限り早めに投稿したいと考えている。以上のように、予定していた研究内容は順調に進み、さらには当初の計画にはなかった新たな分子Ogtの解析にも着手するなど、現時点での達成度は十分であると考えている。交付申請書の計画に沿って研究を進めることを基本とする。当初の計画よりも進捗が早いので、計画を前倒ししながら進めていく予定である。DNAのヒドロキシメチル化及びメチル化のゲノムワイド解析は、当初はBS-seq(5mCと5hmCの両方を検出)やoxBS-seq(5hmCを検出)により一塩基レベルで調べる予定であった。2018年に、C、5mC、5hmC、5fC、5caCの全てのシトシン修飾を検出する方法が発表されたこと(pyridine-borane; PB法)を受けて、こちらの方法も試す予定である。PB法のもう一つの利点は、ゲノムDNAの断片化を最小限に抑えることできる点であり、最大10kb程の長鎖DNAのメチル化状態を一分子内で解析可能となる。
環境因子に応じたエピジェネティクスによる炎症制御機構の意義

メタボリックシンドロームの基盤病態として、肥満脂肪組織における慢性炎症が想定されているが、細胞内の炎症の慢性化機構は不明点が多い。申請者は、細胞記憶の観点から、エピジェネティック因子に注目し、マクロファージのヒストンメチル化酵素Setdb1が内在性の炎症抑制因子であることを明らかにし(Hachiya R et al. Sci. Rep. 2016)、自然免疫におけるエピジェネティクスの重要性は、環境因子に応じた適切な炎症応答を制御することにあるとの仮説を打ち立てた。本研究の目的は、Setdb1の病態生理的意義を検討すること、Setdb1による環境因子に応じた炎症制御機構の意義を明らかにすることである。3年目である本年度は、2年目に見出した飽和脂肪酸による炎症を抑制する役割について引き続きin vitroの系を用いて詳細に検討した。飽和脂肪酸であるパルミチン酸を添加し、その詳細な経時変化を定量的PCRおよび培養上清のELISAにより解析した。野生型では、パルミチン酸刺激により、炎症性サイトカイン(IL6, IL12b)の発現が経時的に上昇したが、Setdb1ノックダウン細胞株(Setdb1 KD)では、これらの炎症性サイトカインの発現が野生型に比し有意に上昇することを確認した。培養上清のELISAにおいても、Setdb1 KDでパルミチン酸添加時のIL6分泌量が野生型に比し有意に上昇していた。Setdb1が飽和脂肪酸による炎症を抑制する機序の詳細を明らかにするため、in silicoにてマイクロアレイ解析を行い、飽和脂肪酸刺激に反応する遺伝子群のうち、Setdb1によって制御される分子を同定した。今後、同定した分子の生物学的意義をin vitro系に戻して解析していきたい。本研究の目的は、Setdb1の病態生理的意義を検討すること、Setdb1活性化を誘導する環境因子の探索を行うことにより、Setdb1による環境因子に応じた炎症制御機構の意義を明らかにすることである。初年度である本年度は、低グルコースおよび高グルコース濃度下での炎症制御におけるSetdb1の意義についての検討を行った。肥満糖尿病モデルマウスの血管平滑筋細胞において、Suv39h1(Setdb1とは別のヒストンH3K9メチル化酵素)の発現が低下し、in vitroで培養後も炎症性サイトカインの発現が持続するという既報を参考にして解析した。野生型マクロファージでは高グルコースによって主要な炎症性サイトカインであるインターロイキン6(IL6)の発現が上昇するが、Setdb1欠損マクロファージでは高グルコースによるIL6上昇が認められなかった。以上のことから、肥満糖尿病のような慢性炎症においてもSetdb1が炎症抑制因子として重要である可能性が示唆された。年度の途中に研究代表者が異動することとなり、これまでの成果をいったんまとめて論文に発表することに時間を費やした上、異動先での実験の立ち上げに時間を要した。2年目である本年度は、発表済のリポ多糖を用いた炎症シグナル伝達系Toll-like receptor 4(TLR4)刺激による急性炎症モデルから展開し、リポ多糖と同様にTLR4を介して作用し肥満脂肪組織において慢性炎症を惹起する飽和脂肪酸に注目した。野生型マクロファージでは飽和脂肪酸であるパルミチン酸刺激により、Setdb1の発現が経時的に減少し、それに伴ってIL6の発現が経時的に上昇した。一方、Setdb1をノックダウンしたマクロファージではIL6の発現上昇がより顕著に認められた。また、不飽和脂肪酸刺激ではSetdb1の発現が上昇することも見出した。Setdb1の活性は遺伝子発現である程度制御されていると考えられる。以上から、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸による脂肪組織の慢性炎症制御においてもSetdb1が炎症抑制因子として機能している可能性が示唆された。初年度途中の研究代表者の異動に伴い、予定している計画より遅れているため、補助事業期間延長承認を受けた。次年度を含めた補助事業期間で研究計画を遂行予定である。

申請者は、細胞記憶の観点から、エピジェネティック因子に注目し、マクロファージのヒストンメチル化酵素Setdb1が内在性の炎症抑制因子であることを明らかにし(Hachiya R et al. Sci. Rep. 2016)、自然免疫におけるエピジェネティクスの重要性は、環境因子に応じた適切な炎症応答を制御することにあるとの仮説を打ち立てた。本研究の目的は、Setdb1の病態生理的意義を検討すること、Setdb1による環境因子に応じた炎症制御機構の意義を明らかにすることである。3年目である本年度は、2年目に見出した飽和脂肪酸による炎症を抑制する役割について引き続きin vitroの系を用いて詳細に検討した。飽和脂肪酸であるパルミチン酸を添加し、その詳細な経時変化を定量的PCRおよび培養上清のELISAにより解析した。野生型では、パルミチン酸刺激により、炎症性サイトカイン(IL6, IL12b)の発現が経時的に上昇したが、Setdb1ノックダウン細胞株(Setdb1 KD)では、これらの炎症性サイトカインの発現が野生型に比し有意に上昇することを確認した。培養上清のELISAにおいても、Setdb1 KDでパルミチン酸添加時のIL6分泌量が野生型に比し有意に上昇していた。Setdb1が飽和脂肪酸による炎症を抑制する機序の詳細を明らかにするため、in silicoにてマイクロアレイ解析を行い、飽和脂肪酸刺激に反応する遺伝子群のうち、Setdb1によって制御される分子を同定した。今後、同定した分子の生物学的意義をin vitro系に戻して解析していきたい。異動先では、in vitroの検討を行える十分な機器類があり、今年度の進捗を生かし、Setdb1による環境因子に応じた炎症制御機構の意義を引き続き検討する。初年度に見出した高グルコース濃度下でのSetdb1の意義、および、本年度に見出した脂肪酸刺激下でのSetdb1の意義について、in vitro解析系(上記のSetdb1ノックダウンマクロファージ細胞株の他、過剰発現株、酵素活性部位の変異株を作成済である)を用いてより詳細に解析する。また、Setdb1活性化を誘導する環境因子の探索を続行し、治療標的としての可能性を模索する。年度の途中に研究代表者が異動することとなり、これまでの成果をいったんまとめて論文に発表することに時間を費やした上、異動先での実験の立ち上げに時間を要した。初年度途中の研究代表者の異動に伴い、研究の進捗に遅れを来たしたため。異動前と同様の試薬類を揃えるため、計画当初より大幅に経費がかかるため、当該年度に生じた次年度使用額を充てる予定である。
筋肉組織におけるカルパイン遺伝子の発現制御に関する分子遺伝学的研究

発育速度の異なるSS,RRおよびLL系統のウズラにおける筋肉組織のカルパインおよびカルパスタチン活性値を測定すると、カルパインおよびカルパスタチン活性値のいずれにおいても系統間差が見られた。すなわち、カルパイン活性値はSS系統>RR系統>LL系統の順に高く、一方、カルパスタチン活性値はLL系統>RR系統>SS系統の順に高い(Maeda et.al.,1991)。筋肉蛋白質の分解に関わるカルパイン活性値の序列が筋肉蛋白質分解速度の系統差と一致し、カルパインの阻害因子であるカルパスタチン活性値の系統間の序列がカルパイン活性値の序列と逆であることは、体重選抜により生じた筋肉蛋白質分解速度の系統間の違いはカルパインおよびカルパスタチン活性値の系統間のちがいによることを示唆している。このようなカルパインおよびカルぱスタチン活性値の遺伝差異は鶏における卵用種と肉用種の間においても観察された。カルパインおよびカルパスタチン活性値における系統間差の発現の上流には遺伝子の発現に差異が存在することが予想される。そこで、ノーザンブロットハイブリダイゼーションにより、m-RNA量を評価し、さらに、抗体を用いたウエスタンブロティングにより、蛋白質の生産量を確かめた。その結果、m-RNA量の発現量はLL系統>RR系統>SS系統の序列を示した。カルパインのm-RNA量の系統差は酵素としてのカルパイン活性値の序列とは全く逆であることが判明した。m-RNA量の系統間の序列と酵素活性としてのカルパイン活性値の序列が逆転していることがいかなる理由によるのか現時点では不明である。これらの結果は、m-RNAへの転写効率やm-RNAからポリペプチドへの翻訳効率さらに細胞内の活性化制御の各段階おいて系統間差が存在することを示唆している。
高解像度２平面ステレオＰＩＶと大規模ＤＮＳの融合による３次元リブレットの最適化

溝間隔が流れ方向へ正弦波状に変化する革新的な3次元リブレット形状を有する平行平板間乱流のDNSと室内実験を実施した.最適化により最大約12%の抵抗低減効果を確認した.本形状の拡大・縮小部にそれぞれ下降流・上昇流が誘起され,乱れの主要因であるレイノルズ応力が減少した.また,リブレット近傍の渦は誘起される流れに沿って移流し,また渦の強度は減少した.これらにより,リブレット拡大部における高壁面せん断応力の領域が局在化され,高い抵抗低減効果が得られる.革新的な3次元形状を有する微細な溝(リブレット)を考案し,乱流摩擦抵抗の低減効果を直接数値計算,及び室内実験を用いて解明することを目的として,以下の二項目を実施した.・平行平板間乱流の直接数値計算(DNS)の実施溝間隔が流れ方向へ正弦波状に変化する3次元リブレット形状を有する平行平板間乱流の世界最大規模のDNSを実施し,抵抗低減効果を最大にする形状を特定した.リブレット形状を規定するパラメータは,リブレットの高さ,幅,振幅,波長,及びスパン方向の平均間隔の5つである.計算効率の良い平行平板間乱流のDNSでは,流れ方向とスパン方向に周期境界条件を課す.この場合,リブレットの波長とスパン方向平均間隔は任意に変更できず,各方向の計算領域サイズを整数で除した値しか設定できない.他方,リブレットの高さ,幅,振幅は境界埋め込み法により任意に設定が可能であるため,DNSではこの3つのパラメータを最適化した.・平行平板間乱流の室内実験の実施DNSで得られた最適な3次元リブレットを平行平板間流路に設置し,抵抗低減効果を評価した.前述のDNSではリブレットの波長,及びスパン方向平均間隔の最適化が困難であった.他方,室内実験においては,レイノルズ数を変更することで,摩擦長さで無次元化された3次元リブレットの波長,及びスパン方向間隔を相似形を保って変更することが容易であり,これらの値を最適化した.その結果,DNSで得られた最適形状を0.7倍させた場合において,抵抗低減効果が最大化することが分かった.交付申請書に記載された本年度の研究実施計画を全て実施したため.革新的な3次元形状を有する微細な溝(リブレット)を考案し,乱流摩擦抵抗の低減効果を直接数値計算,及び室内実験を用いて解明することを目的として,以下の二項目を実施した.・平行平板間乱流の直接数値計算(DNS)の実施溝間隔が流れ方向へ正弦波状に変化する3次元リブレット形状を有する平行平板間乱流の世界最大規模のDNSを実施した.リブレット形状を規定するパラメータは,リブレットの高さ,幅,振幅,波長,及びスパン方向の平均間隔の5つであり,最適化により最大9.8%の抵抗低減効果を確認した.本形状の拡大・縮小部にそれぞれ下降流・上昇流が誘起され,乱れの主要因であるレイノルズ応力が減少し,その結果高い抵抗低減効果に繋がった.また,リブレット近傍の渦の追跡を統計処理した結果,渦は誘起される流れに沿って移流し,また渦の強度は減少した.これらにより,リブレット拡大部における高壁面せん断領域が局在化され,本リブレットにより高い抵抗低減効果が得られることが分かった.・平行平板間乱流の室内実験の実施DNSで得られた最適な3次元リブレットを平行平板間流路に設置し,抵抗低減効果を評価した.前年度では低レイノルズ数における抵抗低減効果を確認したが,本年度では平行平板間距離を倍に変更した装置を作成し,レイノルズ数依存性を評価した.その結果,粘性スケールで規格化したリブレット寸法が同一であれば高い抵抗低減効果を得ることが分かった.また,レイノルズ数が増加すると微小ながら抵抗低減効果が減少し,過去の知見とも合致する結果を得た.交付申請書に記載された本年度の研究実施計画を全て実施したため.革新的な3次元形状を有する微細な溝(リブレット)を考案し,乱流摩擦抵抗の低減効果を直接数値計算,及び室内実験を用いて解明することを目的として,以下の二項目を実施した.・平行平板間乱流の直接数値計算(DNS)の実施溝間隔が流れ方向へ正弦波状に変化する3次元リブレット形状を有する平行平板間乱流の世界最大規模のDNSを実施した.リブレット形状を規定するパラメータは,リブレットの高さ,幅,振幅,波長,及びスパン方向の平均間隔の5つであり,最適化により最大9.8%の抵抗低減効果を確認した.本形状の拡大・縮小部にそれぞれ下降流・上昇流が誘起され,乱れの主要因であるレイノルズ応力が減少した.また,リブレット近傍の渦の追跡を統計処理した結果,渦は誘起される流れに沿って移流し,また渦の強度は減少した.これらにより,リブレット拡大部における高壁面せん断応力の領域が局在化され,高い抵抗低減効果が得られる.さらに,微小な壁面形状が渦の移流へ与える影響を詳細に検証した結果,ヨー角を有するリブレット壁面の前面で渦がリブレットを乗り越え,後面でも旋回流が生じることで壁面への渦の接近を抑制し,渦の強度を弱体化させることに繋がることが分かった.・平行平板間乱流の室内実験の実施

DNSで得られた最適な3次元リブレットを平行平板間流路に設置し,抵抗低減効果を評価した.室内実験においては,レイノルズ数を変更することで,粘性スケールで無次元化された3次元リブレットの波長,及びスパン方向間隔を相似形を保って変更することが容易であり,これらの値を最適化した.その結果,DNSで得られた最適形状を0.7倍させた場合において,抵抗低減効果が最大化した.また,平方平板間距離を変更した装置を作成し,レイノルズ数依存性を評価した.その結果,粘性スケールで規格化したリブレット寸法が同一であれば高い抵抗低減効果を得ることが分かった.溝間隔が流れ方向へ正弦波状に変化する革新的な3次元リブレット形状を有する平行平板間乱流のDNSと室内実験を実施した.最適化により最大約12%の抵抗低減効果を確認した.本形状の拡大・縮小部にそれぞれ下降流・上昇流が誘起され,乱れの主要因であるレイノルズ応力が減少した.また,リブレット近傍の渦は誘起される流れに沿って移流し,また渦の強度は減少した.これらにより,リブレット拡大部における高壁面せん断応力の領域が局在化され,高い抵抗低減効果が得られる.直接数値計算では,リブレット形状のさらなる最適化を実施する.何故ならば,前述の室内実験では,リブレットの波長及びスパン方向間隔について,相似形を保つという条件での最適値が得られるが,DNSによって最適化されたリブレットの高さ・幅・振幅までもが変更されるためである.DNS・室内実験を繰り返すことにより,5つのパラメータの最適値を探索する.直接数値計算では,リブレット形状のさらなる最適化を実施する.具体的には,現状の長方形断面を三角形等に変更し,抵抗低減効果の断面形状に対する依存性を評価する.室内実験では,高レイノルズ数乱流場における高解像度2平面ステレオPIVを実施し,革新的な3次元形状を有する本リブレットのレイノルズ数依存性を実験的に明らかにする.熱流体工学