hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
温度制御デバイスによる中枢神経系疾患に対するドラッグデリバリーシステムの開発

脳疾患へのドラッグデリバリーシステム構築のため、冷却による血液脳関門(BBB)の制御を試みた。マウス内皮細胞による人工BBBは、低温時にタイト結合が一過性に開き、その構成タンパクであるclaudin5は15°Cで発現量が減少した。ラットに静注したエバンスブルーは脳冷却部位に漏出し、これは可逆的だった。てんかん患者では術中に静注したインドシアニングリーンが脳冷却部位に漏出した。以上より脳局所冷却がBBBを可逆的に開放することが分かった。BBBの時空間的制御により,薬物に治療抵抗性を示す多くの中枢神経疾患の画期的な治療法となることが予想され,例えばてんかんや脳腫瘍に対し,従来の抗てんかん薬,抗癌剤にて十分治療ができる可能性がある.本件旧は,温度によって脳局所のBBBを可逆的に制御し,中枢神経系疾患のドラッグデリバリーシステム(DDS)の構築を行うことを目的とした.In vitroの系では,BBBを構成する主成分である内皮細胞を培養し,温度を変化させて電気抵抗値を測定した.15°C,1時間の低温暴露により電気抵抗値は下がり,その後37°Cに戻すと数時間かけて抵抗値も元の値に戻った.内皮細胞の電気的特質はBBBの透過性に呼応して変化すると考えられ低温によってBBBが可逆的に変化したことを示している.tight junction proteinであるClaudin-5とZo-1の発現量と発現部位を37°Cから15°Cまで、温度を変えて確認した.内皮細胞とastrocytoを合わせて培養し,物質透過性試験を行った.温度による透過性変化はまだ測定していない.In vivoの実験系:ネコを開頭し,脳局所冷却装置を用いて左半球に冷却を行った.脳局所を15°Cに冷却し、その最中にEvans blueを静注し,冷却した部位にEvans blueが検出された.内在性物質であるIgGも同部位に検出された.一方冷却後72時間にEvans blueを静注しても脳内にそれが検出されることはなかった。BBBの透過性は15°Cで亢進するが,その冷却部位への組織学的影響は可逆的なものであることを明らかにした.特許出願中の冷却装置(特願2009-236290,特願2009-236291)を使用し,これを改良することによりBBB制御装置の開発の準備を行った.BBBの時空間的制御により,薬物に治療抵抗性を示す多くの中枢神経疾患の画期的な治療法となることが予想され,例えばてんかんや脳腫瘍に対し,従来の抗てんかん薬,抗癌剤にて十分治療ができる可能性がある,本研究は,温度によって脳局所のBBBを可逆的に制御し,中枢神経系疾患のドラッグデリバリーシステム(DDS)の構築を行うことを目的とした.1.人工BBB透過性の温度による変化:マウス脳血管内皮細胞培養し、TEERを測定後に温度を15°Cに低下させると、著明なTEERの減少が認められた。15°C培養1時間後にはTEERは37°C培養値に比べて約30%の低下を示し、以後培養を継続すると、24時間後には、ほぼ前値にまで回復した。低温によってタイト結合が一過性にオープンする可能性を示唆している。claudin5の発現をウエスタンブロットにて解析すると、15°C低温によって発現量が減少していることが判明した。Claudin5の免疫細胞染色においても、低温暴露時に細胞膜上の免疫陽性の低下が観察された。2.ラットBBB機能の温度による変化:ラットの摘出脳には冷却群の右脳表(冷却側)にはEBが検出された。冷却後群と非冷却群にはEBの漏出は認められなかった。大脳の冷却を5°Cで1時間行うことによって、B8Bの分子透過性が高くなることが示された。冷却群で観察されたEBの漏出が、冷却後72時間にEBの注入を行った群には認められなかったことから、このBBB透過性亢進は一時的な現象であることが証明された。3.術中冷却脳のBBB透過性変化摘出標本のフルオレセン染色では、冷却部位の脳表にインドシアニングリーンの漏出を観察した。深部白質および灰白質には変化が見られなかった。非冷却部位の脳表及び深部には同様の変化はなかった。BBBの分子透過性が冷却によって亢進することが確認された。ラットで行った脳冷却法に比べると、BBB透過性の上昇の程度は、より低い温度で高く、より長い時間で高いことが考えられる。
自己回帰モデルを用いた躁鬱病の時間生物学的研究ーHPA axisとNA系の関連の解析ー

今年度は、まず第5回世果生物学的精神医学会において、炭酸リチウムおよびバルプロ酸ナトリウム併用で治療に成功した躁鬱の変化の激しいrapid cyclerにおいて、症状の安定に伴い血漿遊離MHPG値が低値になる事を報告した。また23年にわたり定期的採血を行なった病者群(双極性感情障害者)および正常対象者群において、血漿コルチゾル値の変動を検討し、病者群では血漿コルチゾル値が低下し、変動率が大きい事を第14回日本生物学的精神医学会にて報告する。さらに血漿遊離および総MHPG値、血漿コルチゾル値と症状評価尺度得点値に対するそれぞれの相互寄与率を、自己回帰モデルにて解析しつつある。その結果は本研究成果報告書で報告する。同時に、5名の病者について血漿遊離および総MHPG値、血漿コルチゾル値、深部体温の概日リズムの解析を行なった。その結果を井之頭病院研究紀要論文および第5回世界生物学的精神医学会において発表、表者における血漿遊離MHPG値の低下、および血漿コルチゾル値の概日リズムの位相前進を報告した。また一例ではあるが、同一患者で躁病相および鬱病相において、血漿総MHPG値、血漿コルチゾル値、深部体温の概日リズムの測定を行なう機会を得た。測定値を両病相間で比較し、躁病相において血漿総MHPG値が著しく高く、鬱病相において血漿コルチゾル値の位相前進がみられた事を、第44回日本自律神経学会にて発表した。なお本症例ではその後、寛解期において同様の測定を行なった。その結果をやはり本研究成果報告書にて報告する。躁鬱病のカテコ-ルアミン仮設及び時間生物学的検討のため、今年度まず正常男性の血漿遊離及び総MHPG値、血漿コルチゾル値、直腸温の日内変動を調べた。まず予備研究として、Felicien(1984)、Echizen(1988)の方法を基にして、HLC-ECD法による血漿MHPGの簡便で迅速な測定法を確立した。次いで正常対照者の男性例に於いて2時間毎に採血を行い、血漿遊離及び総MHPG値、コルチゾル値を測定した。同時にテルモ社製コアテンプCTM205を用いて直腸温及び深部体温の24時間連続測定を行った。これにより正常男性対照者の血漿遊離及び総MHPG値、コルチゾル値、直腸温の日内リズムを明らかにした。尚得られたデ-タは、コサイナ-法にて解析を行った。血漿遊離MHPG値については、コサイナ-法解析を行った際の最大値をとる時間(=頂時位相)が11時から18時を示したが、統計的に有意であった症例に絞ると頂時位相は15時から17時を示し、過去の血漿総MHPG値の概日リズムについての報告と一致する。血漿総MHPG値については24時間にわたる値の変動値が小さく日内変動というよりもむしろ、各個人において一定の値を取る傾向が見られた。なお同一人に於ける血漿遊離MHPG値の総MHPG値に占める割合は、約30%であった。血漿コルチゾル値については午前6時から午前10時に最高値をとり、以後漸滅するパタ-ンが認められた。また直腸温、深部体温については睡眠中に低値を示し早朝6時頃に最低値となり、午後高値を示した。また直腸温とコアテンプCTM205による深部体温は、ほぼ平行して推移しているため、コアテンプCTM205による非侵襲的測定も可能である。

これらの血漿遊離及び総MHPG値、血漿コルチゾル値、直腸温についてコサイナ-法解析を行い、リズム水準、振幅、頂時位相、年齢、体重の相関を調べた所、血漿MHPG値、コルチゾル値のそれぞれのリズム水準と振幅間に正の相関が得られたが、頂時位相間には明らかな相関は認められなかった。今年度は前年度施行した正常対照者での結果を基に,対象を病者(躁鬱病者または非定型精神病者)に拡大し次の二点の検討を行なった。1.午前10時前後に病者の14週毎の定期的採血を行ない病状と血漿MHPG値及び血漿コルチゾン値との関係を調べる。(午前10時頃としたのは正常対照者での血漿MHPG値の概日リズムの平均値をとる時間帯であるから)2.病者(躁鬱病者または非定型精神経病者)の寛解期または軽躁あるいは軽鬱期に,正常対照者と同様の2時間毎の採血,及び24時間に亘る深部温の測定を行なう。1についてはその結果の一部を第43回日本自律神経学会総会にて発表,血漿コルチゾル値とPetterson躁病評価尺度得点には相関は見られなかったが,血漿遊離MHPG値と躁病評価尺度得点に正の相関が見られた事を示した。今後内容をさらに検討し第14回日本生物学的精神医学会において,はた炭酸リチウムおよびバルプロ酸ナトリウム併用で治療に当った躁鬱の交代の変化の激しいrapid cyclerにおける血漿遊離および総MHPG値との関連を第5回国際生物学的精神医学においてそれぞれ報告する予定である。2については5名の病者について血漿遊離及び総MHPG値,血漿コルチゾル値,深部温の日内変動の測定を行なった。その結果の一部を井之頭病院研究紀要論文及び第17回国際神経精神薬理学会議,第20回国際自律神経学会議において報告した。その概要は病者に於て血漿遊離MHPG値の低下および振幅の減少,血漿コルチゾル値の位相前進および振幅の増大傾向のある事等である。今後第14回日本生物学的精神医学会において病者の血漿総MHPG値の日内変動を報告し,以上に統計的解析を加え第5回国際生物的精神医学会において報告する予定である。
デンドリマーの精密構築に基づく分解制御型ナノカプセルの設計

ナノカプセルとしてのデンドリマーの表面構造を規制し、その内部に低分子化合物を内包して、徐放性などの放出制御が可能な機能性新素材の開発、すなわち新しい分解制御・放出システムを創出することを目的として研究を行った。その結果、デンドリマー精密分子構築法に基づいて新規ポリエステルデンドリマーならびに、新規ポリアミドアミン星形デンドリマー、三元ブロック共重合体をもつ新規星形デンドリマーの合成に成功した。低分子化合物の包摂挙動を解析し、積載量、除放性などを調べ、分子形状を制御した新しい機能性ナノ材料としての応用が期待できることを明らかにした。精密に構築した球状およびシリンダー状のポリエステルデンドリマー(ナノカプセル)の内部に機能性低分子化合物(医薬、農薬などを含む)などを内包し、新しい分解制御・放出システムを創出することを目的としている。選択的な分解が起こるように、デンドロンのエステル構造と、コアのエステル構造が異なるデンドリマーを、下記の手順にしたがいConvergent法により精密に合成した。表面は、疎水性のt-ブチル基でブロックした。脂肪族ポリエーテルデンドリマーを構築する基本単位であるAB_2型ビルディングブロックを合成した。すなわち、アセト酢酸ベンジルと2当量のアクリル酸t-ブチルのMichael付加反応により2分岐型の化合物を得た。還元してカルボン酸誘導体とし、続く加熱による脱炭酸によりケトンに誘導した。この化合物は、ギ酸を用いた酸加水分解によりレブチル基を除去してジカルボン酸型のビルディングブロックに誘導した。一方で、上記のケトンを水素化ホウ素ナトリウムで還元することでヒドロキシル基をもつビルディングブロックに変換した。ジカルボン酸型のビルディングブロックと、ヒドロキシル基型ビルディングブロックとを縮合させ、Convergent法により分岐を増やした。これらの一連の反応を繰り返すことでポリエステルデンドリマーを構築した。これらのデンドリマーの構造確認は、^1H,^<13>CNMR,IR,MALDI-TOF MS,GPCなどにより精密に行った。DSCやTGAなどの熱分析を用いた特性解析を行った。ナノカプセルとしての機能解析に用いるため、ブロック鎖を表面にもつデンドリマーの合成も合わせて行った。本研究は、球状およびシリンダー状のポリエステルデンドリマー(ナノカプセル)内部のナノ空間に機能性低分子化合物などを内包し、新しい分解制御・放出システムを創出することを目的としている。表面ブロックの分解を促進する場合は徐放性が、中心部分の分解が優先すればデンドロンがはずれパルス的放出を起こすことができる。すなわち、機能性低分子化合物を内包したナノカプセルを創出し、加水分解挙動の変化を利用して、分解制御型の機能性新素材の開発を行うことを目的としている。前年度に得られた知見を踏まえて、デンドリマーの合成を行った。ポリエステルデンドリマーに加えて、ポリアミドアミンデンドリマーに感温特性をもつ2-イソプロピル-2-オキサゾリン重合体を導入した星形デンドリマーも低分子の補足能があり、本研究の目的に合致するのであわせて合成を進めた。デンドリマーの構造と分解性の相関を解明するための探索を行った。水中や緩衝液中での分解試験などを行った。コアにブタンテトラカルボン酸を用いたポリエステルデンドリマーの構造とゲスト分子補足能、分解性の相関を調べた。コアに重合性の二重結合を有するポリエステルデンドロンをリビングラジカル重合により重合させ、ナノシリンダーを構築する検討を行った。また、コアにポリカルボン酸であるポリアスパラギン酸を用いて、高分子反応により側鎖デンドロンの導入を行い、ナノシリンダーを合成する試みを行った。側鎖導入は、デンドロンとしてフォーカルポイントがヒドロキシル基型のデンドロンを用いて、EDCなどの縮合剤を使用して行った。このナノシリンダーは、側鎖にポリエステルデンドロンをもつグラフトポリマーと位置づけられる。前年と同様に色素などのゲスト分子とのカプセル化を行い、放出制御の解析を行った。徐放性が確認できた系も見出すことができた。これまでに得られた知見を踏まえて、デンドリマーの精密構築を行った。ポリエステルデンドリマーの合成を行うとともに、ポリアミドアミンデンドリマーに感温特性をもつ2-イソプロピル-2-オキサゾリン重合体の重合度を変えて導入した星形デンドリマーの合成もあわせて行った。この星形デンドリマーの低分子の捕捉能についてローズベンガルなどのモデル化合物を用いて調べた。

温度を変えることで、デンドリマー表面に結合したオキサゾリン鎖が水和するかしないか変化するので、捕捉能の温度依存性を紫外可視分光光度計を用いて調べた。また、星形デンドリマーの感温特性もあわせて調べ、デンドリマーに共有結合で結びつけると、ポリオキサゾリン鎖自体よりも低温でLCSTが認められた。これは、感温特性を示す分子鎖を共有結合でデンドリマー鎖に結びつけると分子間相互作用が有効に発生するために起こる新たな現象である。このLCSTの上下の温度で低分子化合物の放出速度は異なり、内包分子の放出制御を行う新しいシステムを構築することができた。当初の計画に沿って、デンドリマーの合成と、低分子化合物の捕捉、放出挙動の解析を行っている。また、本研究を進めている過程で、ポリオキサゾリンを側鎖にもつデンドリマーも、本研究で目的とする低分子化合物の捕捉と徐放性を有することが考えられるために検討をあわせて進めている。この分子設計に基づく合成も順調に進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに得られた知見を踏まえて、デンドリマーの合成を継続的に行う。ポリエステルデンドリマーに加えて、ポリアミドアミンデンドリマーに感温特性をもつ2-イソプロピル-2-オキサゾリン重合体を導入した星形デンドリマーも低分子の補足能があり、本研究の目的に合致するのであわせて継続的に合成を進める。デンドリマーとナノシリンダーの大量合成をスケールアップして行い、以下のカプセル化などに供する。脂肪族ポリエステルデンドリマーの合成は、多価カルボン酸型のビルディングブロックとモノヒドロキシル基型のビルディングブロックとから行う。これらを水溶性の縮合剤(EDC)を用いて縮合させ4分岐型化合物を得て、ギ酸を用いたt-ブチル基の除去と縮合を繰り返して、8, 16, 32および64分岐型デンドリマーを得る。このようにして得られたナノカプセルからのゲスト分子の放出挙動の解析を行う。前年で得られた知見を活かし、分解条件をかえて分解挙動の解析を行う。pHや熱などの外部刺激に対する刺激応答性について検討を加え、分解の制御を達成する。
デザインされた量子ホール系の伝導率と熱起電力の精密測定

コプレーナ型導波路を用いた量子ホール系の高周波伝導率および、高周波加熱による熱起電力の精密測定を行った。負バイアス印加で意図的に試料端を導入する実験により、量子ホール領域で観測されていた共鳴ピークはエッジマグネトプラズモン励起に因るものであることを明らかにし、共鳴周波数のバイアス依存性を定量的に説明することに成功した。また、エピタクシャルグラフェンの低温磁気抵抗の詳細な解析から、SiC基板表面にあるステップの影響や、単層・2層グラフェンが混在する場合の両領域の面積比を導出することができることを明らかにした。高周波を発生させる信号発生器と高周波検出素子を購入し、振幅変調を用いたロックイン法による高感度の高周波透過率測定系を構築した。GaAs/AlGaAs系半導体2次元電子系基板表面上にコプレーナ導波路を微細加工により配置した試料を用い、コプレーナ導波路を透過する高周波の透過率の測定から、2次元電子系の周波数50 MHz6 GHzでの伝導率を、15 mKの低温、数Tまでの面直磁場下で求めた。同時に高周波加熱による熱起電力の測定も行った。ロックイン測定を行うことにより、使用する高周波のパワーを従来より1桁ほど落としても十分な信号/雑音比で伝導率の測定が可能であることを明らかにした。熱起電力はさらに高感度で、高周波のパワーをさらに2桁落としても量子振動の測定が可能であることが判明した。低温での量子ホール系の微細な振る舞いを探索するのに適した測定系が得られたことを意味する。今後、人工的に周期的ポテンシャル変調を導入した2次元電子系試料の測定に応用し、周期的変調により誘起された電子固体相の振る舞いの探索を行う。また、微傾斜SiC基板上に成長させたエピタクシャルグラフェンの低温での磁気抵抗測定を行った。基板表面のステップに平行な方向では明瞭な量子ホール効果が観測されるのに対し、垂直な方向では磁場の2乗に比例する正磁気抵抗が観測されることを見出した。この異方的振る舞いは、基板に残存する電子により、ステップに平行な方向にのみ伝導が許される並行伝導層が形成されていると考えることにより説明出来ることを明らかにした。さらに、ステップに平行な方向にのみ、低磁場で微細な磁気抵抗振動を観測した。これは、ステップの周期性によるブラッグ散乱により生成される「開いた軌道」の幾何学共鳴であると解釈できることを明らかにした。磁場中で温度勾配を導入した2次元電子系にて発生するネルンスト電圧(熱起電力の非対角成分)の量子振動振幅は、ホールバーの高温側から低温側に向かうにつれ減少する、という観測結果をこれまでに得ていた。磁場中で、電極コンタクトへ、および格子への熱流失を考慮して有限要素法を用いて計算した電子温度分布により、このネルンスト電圧の空間分布を説明することに成功した。磁場中では電極への熱流失が特に重要な役割を果たすことがわかった。高周波伝導率測定用に新規にスペクトラムアナライザーを導入し、信号発生器と組み合わせてマイクロ波をエネルギー分解で測定できる測定系を構築した。GaAs/AlGaAs系半導体2次元電子系基板表面上に微細加工によりコプレーナ型導波路を配置した試料を用い、コプレーナ型導波路を透過するマイクロ波の透過率をこの測定系を用いて測定することにより、2次元電子系の高周波伝導率を、希釈冷凍機温度、量子化磁場下で高い感度で観測できることを確認した。量子ホール領域で以前に発見していたマイクロ波吸収ピークの起源解明につながる、スペクトルの詳細な磁場・周波数依存性の測定を高速で行えるよう、測定系、測定プログラムを整備し、試験的な測定を行った。名古屋大学未来材料研究所より供給された、単層・2層領域が混在するSiC上エピタクシャルグラフェンの低温での磁気抵抗測定を行った。対角抵抗は高磁場側で飽和する正磁気抵抗を示し、ホール抵抗は、サブリニアな線形を持つことを観測し、それらが、半古典的な2キャリアモデルで定量的に高精度で説明可能であることを明らかにした。また、その解析から導出された2種の領域の面積比は、原子間力顕微鏡による直接観察で得られた面積比と一致することを確認した。今年度は、主力の測定装置である希釈冷凍機の、ガスハンドリグの制御部に故障が発生し、数ヶ月にわたり測定ができない期間が生じてしまった。測定に当初の予定より遅れが生じてしまったが、その間、新たな測定系の構築、あるいは4.2 Kまでの比較的高い温度での予備的な測定を行う等のことで、全体としては研究が進むよう努めた。コプレーナ型導波路を用い、量子ホール系のマイクロ波吸収率、および、マイクロ波加熱により発生する熱起電力の、詳細な磁場・マイクロ波周波数依存性の測定を行った。以前より発見していた量子ホール領域における、磁場に依存する起源不明の吸収の共鳴ピークは、熱起電力にても、測定条件によってはマイクロ波吸収測定よりも明瞭に、観測可能であることを明らかにした。コプレーナ型導波路の中心導体に負バイアスを印加して直下の領域を空乏化することにより、マイクロ波吸収がおこるコプレーナ型導波路のスロット領域に量子ホールエッジ状態を導入すると、同様の磁場・周波数依存性を持つ共鳴ピークが、高強度で観測された。これは、エッジ・マグネトプラズモンの励起によるピークと解釈できる。これらの観測から、以前より観測されていた共鳴ピークも、やはりエッジ・マグネトプラズモン励起に因るものであり、マイクロ波吸収領域と量子ホールエッジが空間的に数100マイクロメートル離れていたため、低強度で観測されていたものと理解できることを明らかにした。

昨年度行っていた、単層・2層領域が混在するSiC上エピタクシャルグラフェンの磁気抵抗の解析にて、2層領域の分散関係をより正確なものに改め、単層・2層領域のディラック点のエネルギー差を正しく取り扱うことにより、磁気抵抗解析から得られる両層の面積比と、原子間力顕微鏡による直接観察で得られる面積比の一致が劇的に改善されることが判明した。コプレーナ型導波路を用いた量子ホール系の高周波伝導率および、高周波加熱による熱起電力の精密測定を行った。負バイアス印加で意図的に試料端を導入する実験により、量子ホール領域で観測されていた共鳴ピークはエッジマグネトプラズモン励起に因るものであることを明らかにし、共鳴周波数のバイアス依存性を定量的に説明することに成功した。また、エピタクシャルグラフェンの低温磁気抵抗の詳細な解析から、SiC基板表面にあるステップの影響や、単層・2層グラフェンが混在する場合の両領域の面積比を導出することができることを明らかにした。初年度に予定していた、高周波伝導率および熱起電力の高感度測定装置の構築・整備は、ほぼ当初の予定どおり完了した。また、変調を導入していない半導体2次元電子系については、様々な条件下で詳細な磁場・周波数依存性の測定を行った。当初は、周期的変調を導入した2次元電子系についても測定に着手する予定であったが、測定に用いる希釈冷凍機が不調で測定ができなかった期間が数ヶ月あったため、まだ出来ていない。しかし、次年度以降に予定していたエピタクシャル・グラフェン試料の測定に着手することが出来たので、全体としては研究はおおむね順調に進展していると言って良いと考えられる。これまでに整備してきた測定系を用い、変調を加えた2次元電子系の高周波伝導率の周波数・磁場依存性、熱起電力の測定を詳細に行うことにより、量子ホール状態でのマイクロ波吸収ピークの起源を明らかにするとともに、高次のランダウ準位で形成されることが期待される電子固体相の存在を示す、共鳴現象の観測を目指す。低次元電子系物性実験新しく構築した測定系を用いて、1次元あるいは2次元周期的ポテンシャル変調を導入した半導体2次元電子系の高周波伝導率、熱起電力の高感度測定を行う。以前より観測されていた量子ホール状態での共鳴ピークの起源の解明、および周期的変調により誘起される電子固体相のピニングモードの探索を目指す。同様の測定をSiC基板上のエピタクシャルグラフェンについても行い、半導体2次元電子系とグラフェンの違いを明らかにする。実験遂行に必要な寒剤(液体窒素、液体ヘリウム)や消耗品購入用に準備していた金額が、装置故障による実験停止期間が生じてしまったため、使用できなかった。消耗品(ロータリーポンプの油、オイルミスト・フィルタ等)購入用に準備していたが、以前に購入していたものが予想以上に維持できたので、初年度の購入を見送ったため。次年度の寒剤、消耗品購入に充当する。次年度の消耗品購入に充当する。
ナノディスクに組み込んだカルシウムポンプを用いた脂質タンパク相互作用の解析

膜タンパク質である筋小胞体Ca2+-ATPaseの機能が周りの脂質環境にどのような影響を受けるか評価するため、Ca2+-ATPaseを直径10nm程度の小さな脂質2重膜であるナノディスクに組み込んだ標品(CND)を作成した。作成した標品を用いた解析により、Ca2+-ATPaseは周りの脂質環境との間の立体的及び静電的な相互作用によって、様々な影響を受けることを定量的に示すことができた。また、Ca2+-ATPaseの機能に膜の表面電荷自体の影響があることを示唆する結果が得られた。これは他の膜タンパクの機能、あるいはその制御について理解する上で非常に重大な知見である。筋小胞体カルシウムポンプ(SR Ca2+-ATPase)をアルキル鎖は同じでヘッドグループの異なるリン脂質(POPC, POPE, POPG)を持つナノディスクに組み込む条件を探索した。それぞれ単一の脂質を持つナノディスクに組み込むだけではなく、混合脂質のナノディスクに組み込むことができることを確認し、形成したCa2+-ATPaseを含むナノディスクをゲルろ過によって分離精製できることが示された。この標品を用いイオン強度を変化させ、リン酸化中間体(EP)の分解速度を測定することにより、脂質頭部の違いによるEP転換速度への影響を静電的相互作用と立体的な相互作用とに切り分けて解析した。その結果、頭部の電荷が等しいPOPCとPOPEではPOPCの方がEP転換活性が高くなっているが、静電的相互作用の寄与はどちらも同じ程度あり、立体的な障害により、POPEの方が活性が抑えられていることを明確に示すことができた。またこれらの脂質と比較して頭部に負電荷をもつPOPGでは静電的相互作用が反応速度を抑える方向で働いており、膜表面の負電荷はこの反応ステップを抑制する可能性が示された。また立体的な相互作用の面では試した3種のリン脂質の中ではPOPGが一番この反応ステップに適した脂質であった。2種類の脂質を混ぜたナノディスク標品の静電的相互作用と立体的な相互作用のEP転換へに寄与の解析では、POPGとPOPCあるいはPOPGとPOPEの混合脂質では、それぞれ単一のナノデスクの中間的な性質を持っていたが、POPEとPOPCの混合脂質では、立体的相互作用の寄与は中間的になるが、元々同程度だった静電的相互作用の寄与は単独の脂質よりも抑えられることが明らかとなった。この結果は中性脂質であるPCとPEが混合すると負電荷を帯びる可能性を示唆している。当初の計画では平成27年度の計画は次のようにしていた。「POPC、POPE、POPG、POPSを用いたナノディスクに、Ca2+-ATPaseを活性を保ったまま効率よく組み込む条件を探す。その際単一の脂質だけでなく異なる脂質の比率を変えたものの作成も試みる。そののち精製をして純度の高い均一な標品を得ることを目指す。そのためにはゲル濾過やイオン交換カラム、限外濾過フィルターによる分画を行う。得られたサンプルのCa2+-ATPase/MSP比、タンパク質/脂質比、脂質組成の決定を行い目的のサンプルが得られていることを確認する。初年度ではまず、このようにして得られたサンプルのEP転換速度に対する影響を塩濃度を変えて測定することにより、この反応ステップへの脂質の関与を調べる」実際にはPOPSを除く3種の脂質についてナノディスクへの組み込み条件を確定させ、それを精製しEP転換ステップの解析に用いて実際にデータを得ることが出来ている。またそのデータは予測通りのものだけでなく、新しい知見の手がかりとなるものが得られており非常に興味深いものである。以上の状況から、現在の進捗状況はおおむね順調であるといえる。前年度までに筋小胞体カルシウムポンプ(SR Ca2+-ATPase)をナノディスク(Nanodiscs)に組み込む条件を検索し、Ca2+-ATPase活性を保ったまま、ナノディスクに組み込むことが可能であること、組み込んだ標品はゲルろ過により生成が可能であること、ナノディスク中の脂質ヘッドグループ(PC, PS,PG)の違いにより活性が影響を受けること、ヘッドグループの持つ影響を立体的影響と静電的影響に切り分けることが可能であることなどを示した。今年度はさらにフォスファチジルセリン(PS)を含むナノディスクも作成しさらに詳細な解析を進めた。また、解析方法として、Native PAGEを導入することにより、作成したナノディスクの表面電荷を定量的に扱うことが可能となった。また詳細な解析を行う際、筋小胞体膜から持ち込まれる因子(脂質等)が問題となってきたため、Ca2+-ATPaseを部分精製してナノディスクに組み込んだ標品を用いるように変えた。ナノディスク中の脂質組成を色々と変化させ膜の表面電荷の変化を見たところ、PG/PC、PS/PCの混合系で膜の表面電荷が脂質の混合比に応じて変わっていくことが示された。さらにCa2+-ATPaseのEP転換過程速度をイオン強度を変えて測定することにより、この反応過程における静電的相互作用の寄与を見積もり、先に見積もった表面電荷との関係を見たところ、PG/PCの混合系で非常に良い直線関係が示された。この結果は、膜の表面電荷がCa2+-ATPaseの反応素過程の速度に直接影響を及ぼしていることを示唆している。また表面電荷と静電相互作用の関係から、脂質によっては表面電荷だけではなく、Ca2+-ATPaseと特異的な静電相互作用を持つことも示唆された。

当初今年度予定していた、POPSを用いたナノディスクへのカルシウムポンプの組み込みを行い、混合脂質のナノディスクを用い脂質の電荷とEP転換ステップにおける静電相互作用の寄与とに関係についての定量的な解析を達成することができた。その結果脂質ヘッドグループの電荷とCa2+-ATPaseとの直接的静電相互作用による活性への影響を明らかにするだけではなく、膜全体の表面電荷がCa2+-ATPaseの反応に影響を及ばす可能性を示すデータが得られつつある。膜の表面電荷の効果は予期していなかった結果であり、この効果を直接的に証明する結果が得られるならば、Ca2+-ATPaseのみならず他の膜タンパクや、膜を介する代謝反応にも適用できる概念である。この知見は新しいだけでなく、この考えを適用することにより今までにない角度から生体膜系の理解が深まる可能性を有している。従って当初の計画以上に興味深いデータが出ているといえる。本研究では、脂質-タンパク質間相互作用の酵素活性に及ぼす影響及びその作用機序について明らかにするため、筋小胞体カルシウムポンプ(SR Ca2+-ATPase)をナノディスクに埋め込んだ標品を用いた解析を進めてきた。前年度までにCa2+-ATPaseを活性を保ったまま、様々な脂質組成を持つナノディスクに組み込む方法を確立させ、脂質ヘッドグループの電荷がCa2+-ATPaseに直接影響を及ぼすと同時に、膜全体の表面電荷の変化が膜タンパクの機能に影響を及ぼす可能性を見出した。前年度までは、生体膜中に比較的多く存在するリン脂質(PC、PE、PG、PS)による効果を見てきたが、本年度では、より大きく膜の特性を変えるために、ヘッドグループを持たないフォスファチジン酸(PA)、正電荷を持つエチルフォスファチジルコリン(ePC)を含むナノディスクにCa2+-ATPaseを組み込んだ標品の作成を試みた。その結果これらの脂質単独ではナノディスクが形成されず、Ca2+-ATPaseを組み込むことはできなかったが、それぞれPC(PC/PA)及びPG(PG/ePC)の混合脂質系にCa2+-ATPaseを組み込むことができた。PG/ePCの混合系では、ePCの含量が上がるほど、Ca2+-ATPaseの部分反応のリン酸化中間体転換ステップで、反応を促進する静電的相互作用が増大した。これはPG/PC混合系でも見られるが、PG/ePC混合系の方が電荷の変化量に対してより大きな変化が観測された。これは局所的な電場の違いが、酵素活性に対する影響の違いを生み出していることを示唆している。また、PG/PA混合系では、それまで一相性であったリン酸化中間体の転換ステップが複雑に変化し、非常に早く分解するリン酸化中間体と、以上に分解の遅いリン酸化中間体に分かれることが示された。膜タンパク質である筋小胞体Ca2+-ATPaseの機能が周りの脂質環境にどのような影響を受けるか評価するため、Ca2+-ATPaseを直径10nm程度の小さな脂質2重膜であるナノディスクに組み込んだ標品(CND)を作成した。作成した標品を用いた解析により、Ca2+-ATPaseは周りの脂質環境との間の立体的及び静電的な相互作用によって、様々な影響を受けることを定量的に示すことができた。
細胞内寄生細菌に対する感染防御機構の解析(ロドコッカス・エクイ感染マウスモデル)

Rhodococcus equi(以下、R.equi)強毒株、弱毒株の相違に起因する病変の差異を究明するために、感染防御抗原である15-17kDa抗原を有するR.equi強毒株と同抗原を保有しない弱毒株を3系統(C57BL/6,BALB/c,C3H/He)のマウスと免疫機能に異常を持つ疾患モデルマウスに静脈内接種した。接種後、経時的に光学顕微鏡学的(免疫組織学を含む。)ならびに電子顕微鏡学的検索、細菌のクリアランス、ELISAによる血清中の抗R.equi抗体測定を行った。その結果、菌株間に認められるマウスに対する病変の差異が感染防御抗原である15-17kDa抗原に基づくということが明らかとなり(FEMS Immunology and Medical Microbiology,受理済み)、マウスによるR.equi感染実験は免疫機能に異常を持つ疾患モデルマウスを含む、いずれの系統のマウスを用いても病変の再現性が高く、結果も安定しており、マウスは感染モデルとして有用であることが判明した。免疫機能が正常な3系統のマウスと免疫機能に異常を持つ疾患モデルマウスとの病変の相違としては、強毒株感染ヌードマウスでは実験期間を通じて菌は持続的に増殖し、病変は悪化し、肝臓の巣状壊死、脾腫(最大で約20倍)が顕著となり、全身性の細菌栓塞像を呈し、死亡する例も認められる一方、免疫系の正常な3系統のマウスでは、病変は肝臓と脾臓に限局し、一過性に終息した。また。弱毒株はマウスの免疫系の如何を問わず、軽微な病変しか示さなかった。強毒株感染ヌードマウスでは対照の3系統のマウスにおいて見られた抗体応答と肉芽腫形成を主体とする感染防御は認められなかった。尚、重症複合免疫不全マウス(SCIDマウス)を用いた感染実験、免疫電顕、インターフェロン-γ等サイトカインの推移、フローサイトメトリーを利用してリンパ球のサブセットの動態については現在実験が進行中である。また。
周生期脳障害に対する糖鎖を応用した臍帯血幹細胞移植法の開発とその分子基盤の解明

ラット臍帯血幹細胞を培養増殖させ、新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルラットに腹腔内投与するという同種間移植実験を行い、臍帯血幹細胞の周生期脳障害に対する効果を検討した。幹細胞投与群では残存脳容量は増加し、活性化ミクログリアの集簇が抑制されたが、神経新生の増加は認められなかった。臍帯血幹細胞は、宿主の反応を介して梗塞軽減効果をもたらしている可能性が示唆された。本研究は、新生児において最も安全かつ簡便に採取できる幹細胞源である臍帯血幹細胞を用いて、周生期脳障害に対する効率的な再生医療法を開発し、その分子基盤を明らかにすることを目的とする。これまでに、ヒト臍帯血由来単核球や間葉系幹細胞を採取し動物モデルに用いた報告はいくつかあるが、その効果は実験条件により様々である。本研究では、ラット臍帯血幹細胞を増殖させ、ラット新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルに移植する、という同種移植の系において、治療効果を検討している。GFPトランスジェニックラット胎仔臍帯血より有核細胞層を分離し、4種類の増殖因子存在下で幹細胞を培養増殖させた(UCBDC)。この増殖させた細胞(UCBDC)をHIEモデルラットに受傷3日後に腹腔内投与したところ、形態学的に梗塞面積の減少および、行動学的に運動機能の改善が観察された。UCBDC投与したHIEモデルラットから脾臓および脳の凍結切片を作製し、GFP免疫染色を行ったところ、脾臓内に多くのGFP陽性細胞が観察された。一方、脳切片においても微小血管内あるいは脳脊髄腔内と思われる部位でGFP陽性細胞が観察されたが、その数は少なかった。以上のことから、腹腔内投与したUCBDCは血流を介して脳内に侵入していることがわかった。しかしながら、脳内に侵入しうる細胞は極少であり、投与したUCBDCそれ自体が脳実質内で神経細胞やグリア細胞等に分化することによって梗塞軽減をもたらしている可能性は低いと考えられた。本研究では、新生児低酸素性虚血性脳症などの周生期脳障害に対する新規治療法として、新生児において最も安全かつ簡便に採取できる幹細胞源である臍帯血幹細胞の効率的な増殖法や再生医療法を開発し、その分子基盤を明らかにすることを目的とする。本研究では、ラット臍帯血幹細胞を増殖させ、ラット新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルに移植する、という同種移植の系で治療効果を検討している。この増殖させた細胞(UCBDC)をHIEモデルラットに受傷3日後に腹腔内投与したところ、梗塞面積の減少および運動機能の改善が観察されたが、個体によるばらつきが大きかった。UCBDC投与したHIEラット脳のパラフィン切片を作製し、ミクログリアマーカーであるIba1,アストロサイトマーカーであるGFAP免疫染色を行った。シャム手術群と比較しHIEラットでは、Iba1陽性細胞、GFAP陽性細胞の梗塞層周囲への著名な浸潤が観察されたが、UCBDC投与群と対照群とで明らかな差は観察されなかった。また、細胞増殖マーカーであるKi67免疫染色を行ったところ、海馬におけるKi67陽性細胞数は、UCBDC投与群と対照群とで明らかな差はみられなかった。以上のことから、HIEラットに対するUCBDC投与が、ミクログリアや反応性アストロサイトの遊走や内在性の神経新生に影響を与えている可能性は低いと考えられた。臍帯血は新生児において最も安全かつ簡便に採取できる幹細胞源である。本研究では、新生児低酸素性虚血性脳症などの周生期脳障害に対する新規治療法として臍帯血幹細胞移植法の有効性について検討している。ラット臍帯血幹細胞を増殖させ、ラット新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルに移植する、という同種移植系を用いて治療効果を検討し、臍帯血幹細胞を効率的に増殖させる方法の開発や臍帯血幹細胞移植による脳損傷改善効果の分子基盤を明らかにすることを目的としている。GFPトランスジェニックラット胎仔臍帯血より有核細胞層を分離し、4種類の増殖因子存在下で幹細胞を培養増殖させ、HIEモデルラットに受傷3日後に腹腔内投与した。これまでに、受傷3週間後の評価で梗塞面積の減少および運動機能の改善が観察されたが、個体によるばらつきが大きいことがわかっている。今年度はHIEラット脳のパラフィン切片を作製し、活性化ミクログリアマーカーであるED1免疫組織染色,血管内皮細胞糖鎖を特異的に認識するTomato lectionを用いた染色を行った。対照群と比較し臍帯血幹細胞投与群では、障害側脳におけるED1陽性細胞数が減少していた。一方、運動野におけるTomato lectin陽性血管面積は対照群と臍帯血投与群とで、有意な差は観察されなかった。以上のことから、臍帯血幹細胞投与が、活性化ミクログリアの障害部位への集積を抑制している可能性が示唆された。

臍帯血幹細胞による梗塞軽減機序を明らかにするため免疫組織染色法を用いて検討しているが、パラフィン切片では染色できない抗体があり、新たに凍結切片標本を作製し検討する必要があるため。本研究では、新生児において最も安全かつ簡便に採取できる幹細胞源である臍帯血幹細胞を用いて、周生期脳障害に対する効率的な再生医療法を開発することを目的とする。本研究では、ラット臍帯血幹細胞を増殖させ、ラット新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルに移植する、という同種移植系を用いて治療効果を検討している。GFPトランスジェニックラット胎仔臍帯血より幹細胞を培養増殖(Stem cell enriched umbilical cord blood cells; SCE-UCBC)させ、HIEモデルラットに受傷3日後に腹腔内投与した。これまでに、受傷3週間後の評価で梗塞面積の減少および運動機能の改善が観察されていたが、今年度は、新たにパラフィン連続切片を作製し、立体解析学的評価を行った。500μm毎にパラフィン切片をHE染色し、Cavalieriの原理に基づいて脳の残存容量を計測したところ、健常側に対する障害側の残存脳容量は、対照群では40.1±2.8%であったのに対し、SCE-UCBC投与群では61.2±6.9%と有意に増加していた。また、活性化ミクログリアマーカーであるED1免疫組織染色を行ったところ、活性化ミクログリアの障害部位への集族は対照群では249±19万個/個体であったのに対し, SCE-UCBC投与群では116±55万個/個体と有意に減少していた。一方、血管内皮細胞糖鎖を特異的に認識するTomato lectin染色を行い、運動野における総血管長を比較したところ、対照群障害側およびSCE-UCBC投与群障害側との間に有意な差は認められなかった。以上のことから、臍帯血幹細胞投与は宿主に対し何らかの反応をひきおこし、活性化ミクログリアの障害部位への集積を抑制して、梗塞軽減効果をもたらしている可能性が示唆された。ラット臍帯血幹細胞を培養増殖させ、新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルラットに腹腔内投与するという同種間移植実験を行い、臍帯血幹細胞の周生期脳障害に対する効果を検討した。幹細胞投与群では残存脳容量は増加し、活性化ミクログリアの集簇が抑制されたが、神経新生の増加は認められなかった。臍帯血幹細胞は、宿主の反応を介して梗塞軽減効果をもたらしている可能性が示唆された。持続的低酸素刺激のみによる新規脳室周囲白質軟化症(PVL)モデルマウス作製を試みたが、この系では、低酸素環境から正常酸素濃度に戻す際に母獣が幼獣を食殺してしまい、安定した実験系とならないことがわかった。研究期間を延長して、幹細胞の効率的な増殖法や、幹細胞による梗塞軽減機序についてさらに詳細に検討していく予定である。神経科学、新生児学新規PVLモデルマウス作製をあきらめ、今後は、幹細胞の効率的な増殖法や、脳内への侵入を促進する方法等について検討していく予定である。新規脳室周囲白質軟化症(PVL)モデルマウス作製を試みているが、予定していた低酸素装置ではうまくいかないことがわかり、計画の進捗が遅れている。また、この実験では幼獣を母獣とともに低酸素環境におくことになるが、正常酸素濃度に戻す際に母獣が幼獣を食殺してしまうことから、実験に何らかの工夫が必要であることがわかった。臍帯血幹細胞による梗塞軽減機序を明らかにするため、研究期間を延長し、新たに標本を作製する必要があるため。当初予定していた備品が実験に不適切であることがわかったため、購入を取りやめた。幹細胞の効率的な増殖法の探索や、幹細胞による梗塞軽減機序について詳細に検討するために、増殖因子や抗体を購入する予定である。
現代中東における近代以前イスラーム思想の権威的テキストの受容と影響

中東三地域(アラブ・イラン・トルコ地域)全般について、竹下がイスラーム神秘思想(イブン・アラビーおよびその系統)のテキスト、オスマン帝国領域について、柳橋が法学分野のシャイバーニーのテキストおよびスンナ派四法学派の権威的テキスト、イラン・シーア派地域について、鎌田が神秘思想に関するモッラー・サドラーのテキスト、吉田が伝承学のマジュリスィーのテキスト、エジプト、アラブ地域について、青柳がガザーリーの神学テキスト、これらの主要なテキストに関し現代における受容と影響を考察する論文、著作を成果としてまとめた。本研究では、権威的テキストを中心とするデータを収集、分析した上で、近代以前の思想が現代において、いかなる解釈をされて受容され、どのような現代的意義を持つのかをアラブ、イラン、トルコ地域を中心に明らかにしたい。研究代表者および三名の研究分担者の専門に従い、核となる思想家を取り上げ、現代の中東イスラーム世界への影響をそれぞれ分析する。今年度は以下の分野をそれぞれが担当した。竹下政孝:イブン・アラビー(1240年没)の『メッカ啓示』『叡智の台座』およびその注釈群を中心に、近代以前の権威的テキストの内容とその解釈。鎌田繁:シーア派十二イマーム派の哲学者、モッラー・サドラー(1640年没)の『知性の四つの旅』およびその注釈群を分析。柳橋博之:アブー・ハニーファ(767年没)の直弟子シャイバーニー(805年没)の『源泉』およびその注釈群を分析。青柳かおる:哲学と神秘主義を取り入れた神学者ガザーリー(1111年没)の『宗教諸学の再興』およびその注釈群を分析。定期的に集まって意見交換を行うと共に、それぞれがデータを蓄積し、研究発表および論文等執筆を行った。研究代表者および四名の研究分担者の専門に従い、核となる思想家を取り上げ、現代の中東イスラーム世界への影響をそれぞれ分析する。鎌田繁:シーア派神秘思想とスーフィズムの関連を分析。十二イマーム派の哲学者、モッラー・サドラー(1640年没)研究も昨年度に続き続けた。青柳かおる:現代的宗教権威であるカラダーウィー、および古典的神学の大家ガザーリーの婚姻論等の研究。吉田京子:12イマーム派の百科全書的著作の特徴分析。定期的に集まり意見交換を行うと共に、それぞれがデータを蓄積し、研究発表および論文等執筆を行い昨年度からの研究をさらに進めた。本研究では、権威的テキストを中心とするデータを収集、分析した上で、近代以前の思想が現代において、いかなる解釈をされて受容され、どのような現代的意義を持つのかをアラブ、イラン、トルコ地域を中心に明らかにすることを目的とした。竹下政孝:キリスト教および中世西洋哲学とイスラームの関連性に注目した『イスラーム哲学とキリスト教中世I理論哲学』2011年11月岩波書店303p.『イスラーム哲学とキリスト教中世III神秘哲学』2012年1月岩波書店357p.『イスラーム哲学とキリスト教中世II実践哲学』2012年3月岩波書店267p.を山内志朗氏と共編し、そこでイスラーム哲学および神秘主義の古典的テキストの分析を行った。鎌田繁:シーア派神秘思想とスーフィズムの関連を分析、その成果を国際学会にて発表。柳橋博之:古典的法学テキストの分析を経、その成果を財産法に関する著作として刊行した。青柳かおる:古典的神学議論から現代的問題である生命倫理の分野まで幅広い研究成果を出した。吉田京子:12イマーム派の百科全書的著作であるウスール・アル・カーフィーの初の日本語翻訳の仕事を継続中。定期的に集まり意見交換を行うと共に、それぞれがデータを蓄積し、研究発表および論文等執筆を行いこれまでの成果を集大成する形で表すことができた。
縦渦対による乱流境界層中のストリーク構造の制御

本研究の目的は、主流中に設置したデルタ翼にスパン方向の周期的な振動を与え、翼から生成されるTrailing vortices(縦渦)と乱流境界層との干渉過程を実験的に調査することである。中でも、壁近傍における乱流構造に及ぼす影響を考察することである。研究期間終了年度において、多点プローブによるストリーク構造の計測とストリークの間隔に及ぼす縦渦対の影響を実験的に調査した。実験はこれまでに時間平均量や周期平均量分布が明らかになっているcommon-flow downの条件で行った。多点プローブは12本の単一熱線センサからなるものを自作した。単一熱線センサはスパン方向にその間隔が2mmで配置された。この間隔は縦渦を導入するまえの非撹乱流における粘性長さの30倍程度であり、12本のセンサからなる同時計測プローブの全幅は粘性長さのおよそ500である。このプローブを縦渦対と乱流境界層が干渉した領域の壁近傍(壁面からの距離は粘性長さの15倍)に設置し、計測を行った。低速ストリークの検出にはVITA法と二点の速度相関を用いる方法により行った。この方法により非撹乱の運動量厚さに基づきレイノルズ数がおよそ2000における低速ストリークのスパン方向平均間隔は、粘性長さの150倍であった。この値は従来から得られている粘性長さの100倍のオーダーであり、本検出法の妥当性を確認できた。多点同時計測プローブと検出法を用いて縦渦対と干渉した領域における低速ストリークの間隔を調査した。粘性長さで無次元化したスパン方向間隔は吹き下ろし領域においては増加、吹き上げ領域において減少する結果が得られた。それにより、低速ストリークの間隔には外部からの撹乱の影響が作用することがわかった。それらはそれぞれ、単位スパン方向当りのバーストの発生頻度の減少および増加に結びつくと考えられた。初年度はデルタ翼に周期的スパン方向変動を与える装置の改良を行なった。既存の振動装置を用いた場合、上記目的を達成するための周波数が得られないため、新しい装置を設計・製作した。新しい振動発生装置はワイヤと駆動部を用いて構成されており、高い周波数の設定が可能である。計画では6Hzの周波数を目標としていたが、製作した装置を用いて、9Hzまでの周期的スパン方向振動を与えることが可能であった。また、新しい振動発生装置はその駆動部分の慣性力を低く抑える構造としたため、期待した余弦関数に従う変位との誤差が1%未満と極めて良好な成果が得られた。この装置によりスパン方向周期的変動を加えたデルタ翼を主流中に設置し、生成される縦渦の主流中における挙動を熱線流速計による計測により調査した。デルタ翼下流における平均速度の3成分とレイノルズ応力分布を計測した。また、二次流れ速度成分に基づいて流れ方向渦度を算出し、縦渦の生成に及ぼす周期的振動の影響を考察した。振動を与えない場合、1Hzおよび9Hzの振動を与えた場合の実験結果を比較し、1Hzおよび9Hzにおける平均速度分布が類似であることが示された。

このことは、デルタ翼からの縦渦の発生機構に対するスパン方向の振動の影響が小さく、生成した縦渦の経路のみに周期的振動の影響がみられることを示している。多点同時計測に用いる熱線RAKEに関しては、1つのX型に12本のI型を用いたものが製作されており、本流れ場に適用が可能となるようにその改良を行なっている。LDVに関しては、新規購入の300mWレーザーを設置し、現有の水槽において高精度の計測が可能となるよう、シフト周波数等の処理機の調整を完了した。本研究の目的は、主流中に設置したデルタ翼にスパン方向の周期的な振動を与え、翼から生成されるTrailing vortices(縦渦)と乱流境界層との干渉過程を実験的に調査することである。中でも、壁近傍における乱流構造に及ぼす影響を考察することである。研究2年度目において、主流中においてスパン方向の周期的振動を与えたcommon-flow downの縦渦対と乱流境界層との干渉過程を調査した。振動周波数は結果に及ぼす影響が見られないことが確認されたため、1Hz一定で実験が行われた。干渉開始から下流方向における代表的横断面内において平均速度、乱れ強さおよびレイノルズ応力分布と局所壁面摩擦係数のスパン方向分布を計測した。与えたスパン方向の周期的変動の空間変動および時間変動成分に対する寄与を明らかにするため、空間平均操作を導入した。時間平均操作により得られた速度成分をスパン方向で平均することにより、スパン方向空間平均を求めた。また、時間平均からスパン方向空間平均を差し引いた成分を空間変動とした。これにより、瞬時速度成分は空間平均、空間変動および不規則変動成分の3つに分解された。これら3成分間の関係を考察するため、それぞれの速度成分に対応した運動エネルギーに関する輸送方程式を導いた。干渉過程において、スパン方向空間平均された運動量厚さは増加し、形状係数は減少するという結果が得られた。これは縦渦との干渉が境界層のエントレインメント増加に寄与することを示すものである。運動量厚さおよび形状係数の変化に対するスパン方向周期的変動の影響はほとんどみられない。スパン方向の周期的な振動を加えることにより空間変動レイノルズ応力の値が減少し、不規則変動成分レイノルズ応力の値が増加した。スパン方向周期的変動が局所位置における乱れエネルギーの輸送過程に影響を及ぼしていることが示された。研究期間終了年度において、多点プローブによるストリーク構造の計測とストリークの間隔に及ぼす縦渦対の影響を実験的に調査した。実験はこれまでに時間平均量や周期平均量分布が明らかになっているcommon-flow downの条件で行った。多点プローブは12本の単一熱線センサからなるものを自作した。単一熱線センサはスパン方向にその間隔が2mmで配置された。この間隔は縦渦を導入するまえの非撹乱流における粘性長さの30倍程度であり、12本のセンサからなる同時計測プローブの全幅は粘性長さのおよそ500である。このプローブを縦渦対と乱流境界層が干渉した領域の壁近傍(壁面からの距離は粘性長さの15倍)に設置し、計測を行った。