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Toll様受容体とmox1遺伝子による消化管粘膜の自然免疫応答の分子機構

Mox1(Nox1)はgp91^<phox>ホモログ遺伝子として発見され、過剰発現細胞は形質転換能を有することから活性酸素産生と発癌を直接結び付ける遺伝子として注目されてきた。昨年度までにモルモット胃粘膜細胞がMox1を酵素本体したO_2^-産生系をもち、I型ヘリコバクターピロリ菌のエンドトキシン(LPS)がMox1、及び新規p47^<phox>のホモログ遺伝子であるNOXO1(p41^<nox>)mRNAの発現誘導を介してO_2^-産生を約10倍に増加させることを見出した。これらの知見をもとに、本研究では、1)small Gタンパク質Rac1によるMox1活性化機構を初めて明らかにした。まずピロリ菌由来のLPSによるO_2^-産生にPI(3)キナーゼ活性化が関与していることを見出した。さらにPI(3)キナーゼはsmallGタンパク質の一つであるRac1の活性化を誘導していた。実際に活性型Rac1の過剰発現によってPI(3)キナーゼ阻害剤によるO_2^-産生抑制から回復されたことから、Rac1がMox1活性化に必須であることが強く示唆された。次に2)胃癌発症とMox1発現について検討した。ヒト胃癌組織由来のmRNAパネル(BioChain社)を用いて解析を行ったところ、未分化型、分化型、及び印環細胞癌においてMox1,及びNOXO1 mRNAの発現が認められた。一方、正常な胃にはこれらのmRNA発現は全く認められなかった。さらに3)大腸粘膜細胞におけるMox1活性化因子の同定をおこなった。ヒト大腸細胞株T84細胞はMox1を多く発現していたが、NOXO1を発現しておらずO_2^-産生はほとんど検出できなかった。そこでNOXO1を過剰発現させたT84細胞を用いて、腸管寄生細菌菌体成分の中からMox1活性化因子を検索したところ、サルモネラ菌由来のフラジェリンタンパク質(FliC)を同定した。またこの活性化シグナルはToll様受容体5を介している可能性が示唆された。さらにFliC刺激によって産生されたO_2^-はIL-8の産生を亢進した。これらの一連結果により消化管における自然免疫応答、及び発癌過程において、Mox1ならびにNOXO1発現誘導,さらにRac1活性化が重要な働きをしている可能性が示唆された。研究代表者はこれまでに、胃粘膜細胞がgp91^<phox>ホモログ遺伝子であるMox1を酵素本体したO_2^-産生系をもち、I型ヘリコバクターピロリ菌のLPSがToll様受容体4を介してO_2^-産生を約10倍に増加させることを明らかにしてきた。これらの知見をもとに、本研究では、まず、1)胃粘膜細胞に発現するMox1オキシダーゼの新規細胞質成分の同定をおこなった。研究代表者は新たにp47^<phox>,p67^<phox>の各ホモログ遺伝子として、モルモットNOXO1 (p41^<nox>), NOXA1 (p51^<nox>)を同定した。モルモット初代培養胃粘膜上皮細胞はI型ヘリコバクターピロリ菌のLPSによってMox1,及びp41^<nox> mRNA発現が誘導された。一方、p51^<nox>,p67^<nox>,及びp22^<phox>は、構成的に発現しており、LPS刺激によってその発現量は変化しなかった。さらに、このMox1によるO_2^-産生に、Small Gタンパク質の一つであるRac1の活性化が関与していることをはじめて明らかにした。次に2)大腸粘膜細胞に発現すMox1オキシダーゼ構成因子の同定をおこなった。Mox1を最も多く構成的に発現しているのは大腸組織である。しかしながら大腸のMox1活性化に必要な因子やその機構についてはほとんど解明されていない。まず、モルモット大腸組織の免疫染色によって、Mox1が大腸表層粘膜層に強く発現していることをはじめて明らかにした。さらに新たにモルモット初代培養大腸粘膜細胞培養系を確立した。これらは自発的に極めて多量のO_2^-(約160nmol/protein mg/h)を産生し、かつ構成的にMox1, p67^<phox>, Rac1を発現していた。さらにp41^<nox>,及びp51^<nox>を発現していた。一方、ヒト大腸細胞株T84細胞では、O_2^-産生はほとんど検出できなかった。T84細胞は構成的にMox1、p51^<nox>、及びRac1を発現していたが、p41^<nox>を発現していなかった。そこで、p41^<nox>,及びp51^<nox>、またはp67^<phox>を共発現させ、PMA刺激を行うと、O_2^-産生がそれぞれ約10倍に亢進した。これらの結果により研究代表者は、これまでほとんど解明されてなかったMox1によるO_2^-産生の活性化機構を明らかにすることに成功した。

さらに消化管における自然免疫応答に、Mox1ならびに新規調節因子p41^<nox>の発現誘導が重要な働きをしている可能性を強く示唆した。Mox1(Nox1)はgp91^<phox>ホモログ遺伝子として発見され、過剰発現細胞は形質転換能を有することから活性酸素産生と発癌を直接結び付ける遺伝子として注目されてきた。昨年度までにモルモット胃粘膜細胞がMox1を酵素本体したO_2^-産生系をもち、I型ヘリコバクターピロリ菌のエンドトキシン(LPS)がMox1、及び新規p47^<phox>のホモログ遺伝子であるNOXO1(p41^<nox>)mRNAの発現誘導を介してO_2^-産生を約10倍に増加させることを見出した。これらの知見をもとに、本研究では、1)small Gタンパク質Rac1によるMox1活性化機構を初めて明らかにした。まずピロリ菌由来のLPSによるO_2^-産生にPI(3)キナーゼ活性化が関与していることを見出した。さらにPI(3)キナーゼはsmallGタンパク質の一つであるRac1の活性化を誘導していた。実際に活性型Rac1の過剰発現によってPI(3)キナーゼ阻害剤によるO_2^-産生抑制から回復されたことから、Rac1がMox1活性化に必須であることが強く示唆された。次に2)胃癌発症とMox1発現について検討した。ヒト胃癌組織由来のmRNAパネル(BioChain社)を用いて解析を行ったところ、未分化型、分化型、及び印環細胞癌においてMox1,及びNOXO1 mRNAの発現が認められた。一方、正常な胃にはこれらのmRNA発現は全く認められなかった。さらに3)大腸粘膜細胞におけるMox1活性化因子の同定をおこなった。ヒト大腸細胞株T84細胞はMox1を多く発現していたが、NOXO1を発現しておらずO_2^-産生はほとんど検出できなかった。そこでNOXO1を過剰発現させたT84細胞を用いて、腸管寄生細菌菌体成分の中からMox1活性化因子を検索したところ、サルモネラ菌由来のフラジェリンタンパク質(FliC)を同定した。またこの活性化シグナルはToll様受容体5を介している可能性が示唆された。さらにFliC刺激によって産生されたO_2^-はIL-8の産生を亢進した。これらの一連結果により消化管における自然免疫応答、及び発癌過程において、Mox1ならびにNOXO1発現誘導,さらにRac1活性化が重要な働きをしている可能性が示唆された。
原子核乾板による電子ニュートリノ・原子核反応の精密測定

前年度に引き続き、鉄60kg標的ECCでのニュートリノの反応の解析を進めた。ECC下流に設置されているINGRIDとECCとで飛跡の場所・角度・時間情報を使い、マッチングのとれた約1300本のミュー粒子候補を上流に向かってECC中で再構成された飛跡を追いかけ、上流の原子核乾板フィルムにつながらなくなった所を顕微鏡を用いて人の観察による詳細測定を行いニュートリノ反応点の確認を行っている。現在までに正ニュートリノ照射期間に蓄積された262本のミュー粒子候補の全解析、反ニュートリノ照射期間の1097本のミュー粒子候補の内の約300本の詳細確認が完了している。特にミュー候補がECC中から一本のみ発生している反応の反応点位置が鉄標的なのか原子核乾板フィルム中なのか顕微鏡詳細観察で決定した。これにより決定された鉄標的部のニュートリノ反応候補数は約400個である。この400個のニュートリノ反応からの全発生粒子に関してミュー粒子、陽子、パイ粒子同定を行った。それぞれの粒子別に多重度の分析、ニュートリノエネルギーによる依存性の分析を行っているところである。モンテカルロシミュレイションとの比較はよくあっている傾向である。まず、反ニュートリノのサンプルの詳細確認を完了し、ミューニュートリノのinclusiveな荷電カレント反応の断面積の算出を行う予定である。また、電子ニュートリノ反応解析に向けて、鉄標的ECC中での低エネルギー電子の振る舞いを分析する目的で、2017年にCERNにて0.5,0.7,0.9,1.5 GeVの電子を鉄ECCに照射したサンプルの解析を始めた。現在までに全24フィルムのスキャンが終了し、スキャンデータの健全性の確認まで完了している。ミューニュートリノ反応の解析が順調に進んでおり、荷電カレント反応断面積の算出に目途がついている。次年度、反ニュートリノのサンプルの顕微鏡詳細観測を完了し荷電カレント反応断面積を報告する。また、ECC中での電子シャワーの解析を進め、電子ニュートリノ候補を見つけることで電子ニュートリノ反応の断面積をミューニュートリノの反応断面積の比で出すことで系統誤差を減らした解析が期待できる。この際に反応点から出てくるサブGeVから1GeVから程度の電子に対する電子同定効率を実データで算出するためのCERNで電子ビームを照射したECCの解析に着手しており同定効率の算出が次年度早々に行う予定である。まず、鉄60kgECCでの反ニュートリノサンプルの解析を終了する。これにより既に解析が終了している正ニュートリノとともに、それぞれミューニュートリノ荷電カレント反応の断面積算出を全統計で行う。また2017年にCERNにて1GeV近辺の電子を鉄ECCに照射したサンプルを解析することで電子同定効率をまとめる。同定効率が分かった状態でニュートリノ照射したECC中で電子シャワーを検出し、シャワーの起源が電子1本から始まるものに限定することでガンマ線事象による電子対生成事象(背景事象)を消す。電子が反応点から出ているものを電子ニュートリノ反応候補として、反応点から発生している粒子の陽子、パイ粒子同定を行う。反応から出てくる2次粒子の多重度の比較をミューニュートリノの反応の場合と比較が可能となる。また電子のエネルギーおよび他の荷電粒子の運動量から電子ニュートリノのエネルギーを算出する。期待される電子ニュートリノの反応数は10数例であるがECC中を十分な角度範囲で探索するために運動力学的なバイアスのないサンプルとなる。電子ニュートリノ反応検出のモンテカルロシミュレイションスタディーを進め電子ニュートリノの反応断面積の算出に目途をつける。2016年1月から4ヶ月間、ニュートリノ照査した60kg鉄標的ECCの解析を前年度から継続して行っている。現在までに全原子核乾板フィルムのスキャンは終了している。まず原子核乾板中の飛跡情報のみ反応点を再構成し、再構成された飛跡をECCの最下流までおい下げてT2K前置検出器のINGRIDで捉えられているμ粒子のトラックの位置、時間情報と原子核乾板シフターで捉えられらた飛跡の位置、時間情報を1本1本比較する。これにより原子核乾板で捉えた飛跡に対しμ粒子同定を行っている。現在、シフターと原子核乾板ECCの飛跡のつなぎ処理を始めたところで全体の4%まで終了率である。これにより、約100ニュートリノ反応から放出されている飛跡に関してμ同定、陽子同定、それ以外と分類する手法を確立した。現在、ECCとシフター、INGRIDのつなぎ処理を系統的に行っているところである。また、ニュートリノ反応探索自体は原子核乾板の情報のみで行っているので電子ニュートリノも同様の検出効率で見つかっているはずで反応点から放出された飛跡の電子同定を飛跡の散乱角の変化量を測定する事行うプログラムの開発を同じECCに蓄積されている電子対生成事象を用いて行っている。一方で、2016年12月から5か月間、ニュートリノ照射した1kgの水標的ECCの解析を行っており。原子核乾板のフィルム間のビーム方向距離を飛跡集団で測定することで、水標的厚み精度を1%以下で求められることを示した(鈴木、日本物理学会学会報告)。この際にフィルム間の水標的の厚みに場所依存性(平均2000mmに対し100ミクロン程度の分散)があることが分かった。現在、厚みのばらつきの分散値を下げるべく、鉄支持体の厚み調整、固定方法の改善に取り組んでいる。今年度、2017年10月に4kg水標的ECCを設置し2018年5月末までニュートリノ照射を行っている。H29年度に引き続きニュートリノ反応解析手法の確立を目的に開発をしている。

約100反応であるが反応点からの飛跡に対して粒子同定およびINGRIDと組わせることでμ同定を行っている。一連の解析の流れは出来つつあり、異なる検出器同士のつなぎの効率化、高速化を今後行う事でニュートリノ反応断面積の報告など物理結果が出せる見込みがついている。またニュートリノ反応を増やすべく標的質量を上げたチェンバー構造の改善を行っており、今年度は水200kg標的のチェンバー部の設計を前半で行い、2019年の1月の照射に向け、原子核乾板ECCの製造を行う予定である。この製作スケジュールはほぼ申請書に記した計画通りの進捗に相当する。前年度に引き続き、鉄60kg標的ECCでのニュートリノの反応の解析を進めた。ECC下流に設置されているINGRIDとECCとで飛跡の場所・角度・時間情報を使い、マッチングのとれた約1300本のミュー粒子候補を上流に向かってECC中で再構成された飛跡を追いかけ、上流の原子核乾板フィルムにつながらなくなった所を顕微鏡を用いて人の観察による詳細測定を行いニュートリノ反応点の確認を行っている。現在までに正ニュートリノ照射期間に蓄積された262本のミュー粒子候補の全解析、反ニュートリノ照射期間の1097本のミュー粒子候補の内の約300本の詳細確認が完了している。特にミュー候補がECC中から一本のみ発生している反応の反応点位置が鉄標的なのか原子核乾板フィルム中なのか顕微鏡詳細観察で決定した。これにより決定された鉄標的部のニュートリノ反応候補数は約400個である。この400個のニュートリノ反応からの全発生粒子に関してミュー粒子、陽子、パイ粒子同定を行った。それぞれの粒子別に多重度の分析、ニュートリノエネルギーによる依存性の分析を行っているところである。モンテカルロシミュレイションとの比較はよくあっている傾向である。まず、反ニュートリノのサンプルの詳細確認を完了し、ミューニュートリノのinclusiveな荷電カレント反応の断面積の算出を行う予定である。また、電子ニュートリノ反応解析に向けて、鉄標的ECC中での低エネルギー電子の振る舞いを分析する目的で、2017年にCERNにて0.5,0.7,0.9,1.5 GeVの電子を鉄ECCに照射したサンプルの解析を始めた。現在までに全24フィルムのスキャンが終了し、スキャンデータの健全性の確認まで完了している。ミューニュートリノ反応の解析が順調に進んでおり、荷電カレント反応断面積の算出に目途がついている。次年度、反ニュートリノのサンプルの顕微鏡詳細観測を完了し荷電カレント反応断面積を報告する。また、ECC中での電子シャワーの解析を進め、電子ニュートリノ候補を見つけることで電子ニュートリノ反応の断面積をミューニュートリノの反応断面積の比で出すことで系統誤差を減らした解析が期待できる。この際に反応点から出てくるサブGeVから1GeVから程度の電子に対する電子同定効率を実データで算出するためのCERNで電子ビームを照射したECCの解析に着手しており同定効率の算出が次年度早々に行う予定である。今年度は200kgの水標的ECCの作成を年内に行う。
痛覚感作物質産生組織としての筋の特性の解析

筋は収縮し運動を担うだけでなく、運動に伴って神経成長因子(NGF)やグリア細胞由来神経栄養因子などの痛覚を敏感にさせる物質を産生する。しかし、その最初のメカニズムは未解明である。そこで本研究では遅発性筋痛(運動後に遅れて現れる、いわゆる筋肉痛)モデルを用い、NGF産生を開始させる物質としてATPに着目した。伸張性収縮(筋が引っ張りを受けながら収縮、LC)によるATP放出量は、筋の種類(遅筋か速筋か)、事前のLC負荷があるか否かによって異なった。また、筋およびその形質膜に、ATP放出や膜修復に関わる物質の発現変化の傾向が見られた。遅発性筋痛の最初のメカニズムを理解するには更なる研究が必要である。筋は収縮運動を担うばかりでなく、運動に伴って神経成長因子(NGF)やグリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)などの痛覚感作物質を産生する。逆に不動化によっても筋NGFを産生し痛覚過敏を生じる。このような筋の性質は、筋性疼痛のメカニズムを理解する上で重要である。そこで本研究では収縮パターンによって感作物質が産生されたりされなかったりするのは、収縮負荷による筋細胞膜の変化が関係すると仮定して、実験を行い、以下の点を明らかにした。1)水村らの方法、または河上式小動物足関節運動装置による伸長性収縮負荷では、運動直後にも2日後にも、文献では伸張性収縮後によく報告されている明らかな、筋損傷・炎症像はなく(1-2%以下)、また筋細胞膜の透過性増大を示すEvans Blue(EB)の筋細胞への浸潤もほとんど見られなかった。EBの筋細胞への浸潤の前提である血管透過性増大が生じなかった可能性を考えられるので、血管透過性を前もって増大させて、今後再度検討していく。2)収縮パターンの違いによりATP遊離に違いが出るので、それをライブイメージングして、放出様式の違いを明らかにするため、高感度のEM-CCDのシステムを立ち上げた。培養後根神経節細胞の圧迫刺激によるATP遊離や筋圧迫によるATP遊離を観察することができた。しかし。筋細胞からの遊離は弱く、また再現性に乏しかった。倒立顕微鏡から正立顕微鏡へ変えるなど、筋からの遊離をよりよく観察できるシステムを今後作り上げる。筋は収縮し運動を担うばかりでなく、運動に伴って神経成長因子(NGF)やグリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)などの痛覚感作物質を産生する。逆に不動化によっても筋がNGFを産生し痛覚過敏を生じる。このような筋の性質は、筋性疼痛のメカニズムを理解するうえで重要であるが、筋の痛覚感作物質産生の初発機構は未解明である。そこで本研究では感作物質産生の収縮パターンによる違い、繰り返し運動負荷による筋痛の減弱メカニズム、NGF産生の引き金としてのブラジキニン受容体活性化以外の因子の解明を目指す。本年度は、遅発性筋痛のモデルを用い、NGFの産生をトリガーする初発段階であるATP放出に着目して、初発機構を明らかにすることを目指し、次のような結果を得た。1ATP遊離のライブイメージングシステムを、倒立顕微鏡から正立顕微鏡へと移し、再構築した。また、筋初代培養細胞でライブイメージングするためマウス筋の培養条件を検討し、十分の長さの筋線維をdishに張りつけることができるようになった。2遅発性筋痛は速筋で生じやすく、遅筋で生じにくいので、これらの筋の間にATPの遊離量に差があるかどうか調べた。その結果、速筋である長指伸筋と比べ、遅筋であるヒラメ筋は、伸張性収縮によるATP遊離量が少ないことがわかった。3伸張性収縮負荷により筋細胞の膜タンパクレベルで変化が生じると予測し、筋細胞質膜のWestern blotを行い、dystrophine, dysferlin, caveolin3などの発現変化を調べた。伸張性収縮負荷2日後、5日後の時点で、多少増大する傾向が見られた。昨年度辞職したポスドクの後任の雇用開始が遅れたのが一因である。また、EM-CCDカメラの冷却システム、通常のCCD-カメラのコントローラ、AxoPatchなど、機器の不調が相次ぎ、故障の確定と故障原因究明、その修理に手間取ったためになかなか実験ができなかったためである。しかし、痛覚感作物質産生の初発機構は未解明である。そこで本研究では遅発性筋痛モデルを用い、NGF産生を開始させるATPを主に着目し、初発機構を明らかにすることを目指した。1) ATPの放出を、筋初代培養細胞を用いて観察した。電気刺激と伸張装置とを用いて伸張性収縮(LC)させたときのATP放出をライブイメージングすることに成功した。しかし、まだ成功の確率が非常に低く、改良中である。2)LCを負荷した場合のATP放出量が、遅発性筋痛が生じにくい遅筋であるヒラメ筋(Sol)より、遅発性筋痛が生じやすい速筋である長指伸筋(EDL)で多い理由について、取り出し神経-筋標本を用いて検討した。収縮力発生パターンは、EDLでは50Hzでの刺激開始直後に最大収縮力に達するのに対し、Solでは収縮1秒間の終期に最大値に達することがわかった。これがATP遊離量の違いの一因であると考えられる。

次にATP遊離チャネルとして知られるPannexin1のmRNA発現量を比べたところ、SolがEDLの7倍も高いことがわかった。ATP遊離量とpannexin 1発現量の解離の理由は目下不明である。3)LCを5日間隔で2回繰り返すと、2回目には遅発性筋痛が発現しにくので、この場合のATPの遊離量の変化を調べた。5日前にLC負荷を行ったラットとLCを負荷していないラットから取り出し神経-筋標本を作製し、LC負荷時のATP遊離量を測定したところ、有意差はなかった。4)LC負荷により筋細胞の膜タンパクレベの変化を、今年度は新たにMitsugumin 53について調べ、LC負荷5日後に増大を見た。これらの結果は、初発機構としてATP遊離以外にも着目する必要があることを示唆する。筋は収縮し運動を担うだけでなく、運動に伴って神経成長因子(NGF)やグリア細胞由来神経栄養因子などの痛覚を敏感にさせる物質を産生する。しかし、その最初のメカニズムは未解明である。そこで本研究では遅発性筋痛(運動後に遅れて現れる、いわゆる筋肉痛)モデルを用い、NGF産生を開始させる物質としてATPに着目した。伸張性収縮(筋が引っ張りを受けながら収縮、LC)によるATP放出量は、筋の種類(遅筋か速筋か)、事前のLC負荷があるか否かによって異なった。また、筋およびその形質膜に、ATP放出や膜修復に関わる物質の発現変化の傾向が見られた。遅発性筋痛の最初のメカニズムを理解するには更なる研究が必要である。研究の大きな部分を担ってくれていた研究協力者が出産のため3ヶ月間研究ができず、復帰したものの予想に反して復帰3ヵ月後に退職してしまった。次の研究員を雇用するのが間に合わず、研究の進展が遅れた。収縮パターンによって感作物質産生が生じたり生じなかったりするメカニズムを以下の点から解明する。1)培養筋細胞を用いてATPの筋からの遊離のライブイメージングを実施し、ATP放出機構の候補分子の関与を薬理的に調べる。また、培養筋細胞に収縮を負荷し、収縮パターン(伸張性、短縮性)により膜透過性の変化が生じるか、Evans Blue,蛍光ビーズなどの透過の有無によって調べる。3)伸張性収縮後のNGF産生の引き金としてB2ブラジキニン受容体の活性化以外に必要な因子を明らかにする。Caイオンの可能性をさらに検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。疼痛生理学1)筋膜の透過性変化が伸張性収縮時に起きていないかさらに確認するため、プロスタグランジンE2などの前投与により血管透過性を増大させた筋で、Evans blueより透過性の高い指示薬を用いて調べる。筋膜透過性の増大が見られたら、Pro NGFが関与しているか調べる。2)収縮パターンにより膜の裏打ち蛋白系(アクチン、デスミン等)に変化がないか、調べる。既知の膜透過性に関わるたんぱく質の発現の変化を免疫組織化学で調べる。3)ATP遊離のライブイメージングのシステムを改良し、また筋全体だけでなく培養筋線維を用いて、筋収縮パターンによるATP遊離の違いを調べる。4)運動を繰り返すと感作物質産生が減弱し、逆に連日運動負荷すると感作物質産生が継続するメカニズムを、同様に膜透過性の変化から調べる。さらに、既知の膜透過性に関わるたんぱく質の発現の変化を、免疫組織化学で調べる。
細束イオンビームによる高感度正負二次イオン像同時観察法の研究

液体金属イオン源(LMIS)による細束イオンビームを走査して試料表面の正負二次イオン像を同時に得る装置を開発した。装置の構成は,一次イオン照射部,試料室部,二次イオン引出し及び検出部,データ処理部などから成る。装置の構造の特徴は以下のとおりである。走査一次イオンビーム軸は,水平に保持された試料上に垂直に入射する。正負二次イオンは走査一次イオンビーム軸に対して互いに対称的な空間に位置する別々の方向に引き出されて出力信号として検出される。この配置を採用することにより,引出し電極の印加電圧によってつくられる電界の一次イオンビーム軸の偏向への影響はほとんど無視できた。正負二次イオン検出に至る過程は以下のとおりである。1)LMISイオンビームは試料上を走査する,2)スパッタされた二次イオンは電界によって正負に分けられ同時に引出される,3)正負二次イオンはそれぞれアルミニウム製の板に当たって電子に変換される,4)電子は加速されてシンチレータに当たり光子に変換される,5)光子はライトガイドを通って光電子増倍管により電子信号として増幅される,6)この2チャンネルの出力信号は一次ビームの走査信号に同期してコンピュータ上で処理される。こうして,同一の点の正及び負の二次イオン像が得られた。装置の各部分は正常に作動することを確認し,実際にメッシュ試料の正負二次イオン像を同時に観察することが出来た。また,SIMS分析技術の向上のために測定法の開発も進めた。本研究では,試料を傾斜研磨して試料断面層を傾斜面上に拡大して露呈しGa-LMISでイオン像観察を行うものである。この方法はラフな表面を持つ試料には特に有用であった。一次イオンとして用いる集束イオンビーム(FIB)を生成するための液体金属イオン源(LMIS)を開発中である。基本的な構造は既に開発したsealed-cone-typeを応用しているが,良好なLMISビームを得るためには形,構造だけでなく,フィラメント,ニードルの材質やサイズ,表面処理法,エッチング方法等種々の工夫が必要であった。以上のことを含めてLMISイオン源作製には多くの過程があるがほぼ良好なイオン源が出来るようになった。このイオン源を用いて,装置自体の種々の電極,レンズ等を調整してビームをセンターに通し,その絞り具合をチェックし試料面上で良好に絞れていることを確認した。また,試料の位置調整を容易に確実に出来るようにしさらに試料台の振動やブレを防ぐような改良を加えた。これは大きな効果があった。こうして,テスト試料としてメッシュを用い二次イオン像の検出を行うことが出来た。一方,本研究で利用しようとしている増感物質の効果を確かめるための基礎実験及び効果的な試料調整法を種々行った。たとえば,多層薄膜を浅い角度で斜面研磨した面にセシウムイオンあるいは酸素イオンを注入し,その面上をガリウムFIBにより走査してイオン像を測定した。その結果,セシウムイオン注入面の負イオン像の感度は高くなり酸素イオン注入面の正イオン像の感度が高くなり,イオン注入による増感効果が顕著であることが確認できた。この手法は,SIMSの深さ方向分析が困難なときに特に有用であった。また,とくに表面がラフな面では,そのままでは正確な深さ方向分析は不可能であったが,本手法はSIMS深さ方向分析に代わって有用であることを確認できた。一次イオンを試料上に走査して,試料から放出される二次イオンを正負に分けて同時に全イオン像として得ることが出来た。像質は,分解能と感度の点からまだベストのレベルではないので,いくつかの改良を行った。

ひとつは,走査用の一次イオンとして用いている液体金属イオン源の改良である。形状やフィラメントと液体金属のぬれ性等について改良を図った。これにより,液体金属イオン源としての安定性が増した。また,液体金属イオン源(LMIS)から試料台に至る一次ビーム系のアライメントは重要であるが,その調整法は容易ではない。そこで,はじめにレーザーを用いて一次近似的に調整しその後,真空状態でビームを出してイオン像をチェックしながらレンズ系,絞り等の調整をするようにした。これに関してはまだ改良の余地があると考えられる。また,二次イオン引き出し電極,イオン-電子コンバータの形状,位置,取り付け角度等の調整,さらに,各種電極への印加電圧の調整などを行った。これらの諸調整により改善されてきている。また,一次イオンに二次イオン化効率の低いイオン種,たとえばガリウム,を用いたときには十分な感度のイオン像を得るのが困難になるために,SIMS測定の感度を上げるという目的で,増感物質の供給機構を備えた。その基礎実験として,酸素及びセシウムをあらかじめ試料にイオン注入してからガリウム液体金属イオンで走査してイオン像を得ることにより,正イオン像及び負イオン像の感度が上がることを確認した。この手法と,試料の傾斜研磨法を併用することは有用であった。とくにこれまで表面に凹凸のある多層膜試料は,SIMSの深さ方向濃度分布の測定は困難であったが,この二つの手法を用いることによって深さ方向の元素の分布状態を明確にすることが出来た。すなわち,深さ方向分布測定に代わる手法といえることが確認できた。液体金属イオン源(LMIS)による一次イオンを試料上に走査して,試料から放出される二次イオンを正負に分けて同時に全イオン像として観察出来た。しかしこれまで,分解能と感度の点でまだ不満足な状態であり,いくつかの改良を行い現在も続けている。感度不足の原因は主に二つ考えられる。ひとつはLMISチップの性能である。これは自作していることもあり動作状況の安定性に欠けており,種々の試作を繰り返している。液体金属のタングステンフィラメントへのぬれ性が最重要である。もうひとつは,ビームアライメントの不良である。引出し電極,コンバータ,対物アパーチャ等の位置やサイズの調整を行った。また,一次ビーム軸が試料平面内x, y軸方向に電気的に微調整ができるようにした。以上の改良,調整により感度の改善ができた。さらにこれまでのデータ処理系の不備があらたに判明し改善することができた。また,SIMSの高感度高精度な測定を目指していくつかの測定法の開発を行ってきた。基礎実験として,酸素及びセシウムをあらかじめ試料にイオン注入してからガリウム液体金属イオンで走査してイオン像を得ることにより,正イオン像及び負イオン像の感度が明確に上がることを確認した。さらに,深さ方向分布測定の精度を上げるために,試料を極めて小さく加工しミニチップ試料を作りこれを測定することにより,SIMSの深さ分解能を阻害する源の妨害イオンを除去する手法にも着手している。
琵琶湖堆積物の高時間分解能環境記録復元による水収支予測仮説の検討

今回の研究で氷期の湖水面高度上昇期と急激な寒冷化事件であるハインリッヒイベント期とが対応していることが明らかになった。そのメカニズムとして、氷期の中でも急激な寒冷期には日本海を渡る冬季季節風が強化され、日本海から大量の水蒸気が運ばれ、それによって日本列島日本海側そして琵琶湖流域の降雪量が増加し、その結果琵琶湖の水収支がプラスに転じ、湖水面が上昇したと考えた。琵琶湖高島沖コアには琵琶湖周辺域の古気候変遷が記録されているが、北部大西洋の寒暖変動に対応して偏西風帯の南北シフトがおき、偏西風帯の形状が地球上を移動することで、結果的に大西洋の気候変動が伝達(テレコネクション)したと考えられる。今年度は、琵琶湖湖水位変動史の復元に関する研究で進展が見られた。琵琶湖東岸域の表層堆積物を水深5m間隔で面的に採取、含砂率を測定し、深度ー含砂率標準曲線を作成した。これを愛知川河口沖ボーリング試料の含砂率測定値に適用し、さらに地殻変動量を考慮したうえで古水位変動曲線を作成した。同様の試料を用いて珪藻組成分析を実施し、水深の増加とともに浮遊性種が多くなるという傾向が確認された。それゆえ付着性種/浮遊性種比を検討することにより湖水面高度変遷史を明らかにできる見通しが得られた。今後はこの成果を愛知川河口沖試料に適用してゆく予定である。ただし、含砂率の評価においては洪水起源の砂質堆積物を除去する必要がある。そこで、珪藻化石によって河川起源の堆積物を識別する方法の検討を開始した。放射性炭素年代測定は本研究の骨格をなすものである。正確で高密度の年代値を求めることによって初めて地球規模で他地域との変動同調性を確認することができる。すでに高島沖ピストンコアについて5万年間で25試料以上の年代値を、愛知川河口沖試料については10試料以上の年代値を得ているが、さらに年代精度を向上させるために高島沖ピストンコア試料と愛知川河口沖コアについて年代測定値を追加した。今年度は琵琶湖中央部の高島沖ボーリング地点で得られた気候変動のデータと愛知川河口沖ボーリング地点で得られた湖水位変遷データとの比較を行った。高島沖ボーリング地点で採取したピストンコア試料の詳細な炭素年代値をもとに過去約5万年間の年代モデルを作成したところ、従来の直線状の年代モデルとは異なり、いくつかの変曲点を持つ折れ線状の曲線が得られた。つまり、堆積速度が相対的に大きい時期と小さな時期とが交互に存在することが明らかになった。この結果と同じく高島沖ピストンコアで得られた有機炭素濃度曲線と比較した結果、有機炭素濃度が高い時期つまり相対的温暖期に堆積速度が小さく、有機炭素濃度が低い時期つまり相対的寒冷期に」堆積速度が大きいという結果が得られた。次に愛知川河口沖ボーリング試料の含砂率について、高島沖コアの有機炭素濃度変化との対応を検討した。その結果、含砂率が高い時期と有機炭素濃度が高い時期が対応することが明らかになった。ただし、1.5万年前以降については含砂率が低い時期と有機炭素濃度が高い時期とが対応していた。このことから、琵琶湖の湖水位は氷期には相対的温暖期に低下し、1.5万年前以降は相対的温暖期に湖水位が上昇していたと推定された。1.5万年前のモード変化は、氷期には冬季の降雪量が夏季の降水量を上回り、1.5万年前以降は夏季の降水量が冬季の降雪量を上回っていたためと考えられる。次に、愛知川河口沖ボーリング地点を含む琵琶湖東岸域120地点において水深5m間隔で表層堆積物を採取し、含砂率を基にした古水深推定のための変換式を作成した。これによって昨年度行った暫定的な湖水位変遷史の推定をさらに向上した精度で検討することが可能となった。本研究は「日本列島における長期的(数千年数百年オーダー)水収支変動を予測するための作業仮説を設定し、それを検証する研究を実施する」ことを研究目的としている。本年度は湖水位変動と気候変動との関係が数千年オーダーで明らかになったことにより当初の目標は達成されたと評価できる。昨年度は琵琶湖中央部の高島沖ボーリング地点で得られた気候変動のデータと愛知川河口沖ボーリング地点で得られた湖水位変遷データとの比較を行い、愛知川河口沖ボーリング試料の含砂率が高い時期と高島沖コアの有機炭素濃度が高い時期が対応することを明らかにした。このことから琵琶湖の湖水位は相対的温暖期に低下していたと推定された。また、有機炭素濃度が高い時期つまり相対的温暖期に堆積速度が小さく、有機炭素濃度が低い時期つまり相対的寒冷期に堆積速度が大きいという結果が得られ、寒冷期の堆積物供給量が温暖期の堆積物供給量を相対的に上回ること、つまり、寒冷期の降水量(降雪量)が温暖期の降水量を上回ることが推定された。このように含砂率が湖水面高度、過去の水収支を示す指標として有望であることが示されたが、含砂率から古水深を求める変換式を確立しようとすると、一つ問題がある。それは、琵琶湖流入河川の河口沖で求められた変換式と一般の湖岸域で求められた変換式とでは推定される古水深が異なるということである。その原因として、河口域では洪水堆積物起源の砂質堆積物の影響が大きいということがある。そのため、本年度は新たに珪藻化石の浮遊性種と付着性種の比率を用いて河川性堆積物をチェックする方法と、全有機炭素濃度と全窒素濃度の比を用いて陸上起源の堆積物

つまり洪水起源の堆積物をチェックする方法を検討することにした。その結果、予察的な結果でそれらの有効性が確認できた。最終年度は、この方法を適用して湖水位変遷史の推定をさらに向上した精度で検討する。本研究は「日本列島における長期的(数千年数百年オーダー)水収支変動を予測するための作業仮説を設定し、それを検証する研究を実施する」ことを研究目的としている。仮説検証に関して、冬季モンスーンの強度が日本海側各地の水収支に大きな影響を与えていることを定性的に示しつつあることから当初の目標は達成されつつあると評価できる。最終年度はその影響の定量化に向けてさらに努力を継続する。その仮説とは、「日本列島日本海側地方の水収支は東アジア地域のモンスーン活動の影響を強く受けているということ、そして、それは琵琶湖の湖水面高度の変遷史として記録されている。」というものである。今回の研究において、湖琵琶湖水位変動史を詳細に検討した結果、氷期の湖水面高度上昇期と北部大西洋で発見された急激な寒冷化事件であるハインリッヒイベント期とが対応している一方、1.5万年以降は寒冷期に湖水面高度が低下していることが明らかになった。そのメカニズムとして、氷期の急激な寒冷期には日本海を渡る冬季季節風が強化し、それによって日本列島日本海側そして琵琶湖流域の降雪量が増加し、その結果琵琶湖の水収支がプラスに転じ、湖水面が上昇したと考えた。逆に、1.5万年前以降は冬季季節風の影響が夏季季節風の影響を下回るようになり、温暖期の夏季季節風によりもたらされた降水量の変動が冬季季節風によってもたらされる降雪量の変動を上回るようになったと考えた。北部大西洋で観察される急激な寒冷化現象であるハインリッヒイベントと琵琶湖の湖水面高度変遷が同調する原因として、偏西風帯の南北シフトによる冬季季節風の影響範囲の南北シフトを考えた。その根拠として琵琶湖中央部で採取された高島沖コアの生物源シリカ濃度および全炭素濃度の変遷があげられる。つまり、琵琶湖高島沖コアには琵琶湖周辺域の古気候変遷が記録されており、北部大西洋の寒暖変動(ハインリッヒイベントやダンスガード・オシュガーイベント)に対応可能であり、それは偏西風帯の南北シフトにともなって伝達(テレコネクション)したと考えられる。今回の研究で氷期の湖水面高度上昇期と急激な寒冷化事件であるハインリッヒイベント期とが対応していることが明らかになった。そのメカニズムとして、氷期の中でも急激な寒冷期には日本海を渡る冬季季節風が強化され、日本海から大量の水蒸気が運ばれ、それによって日本列島日本海側そして琵琶湖流域の降雪量が増加し、その結果琵琶湖の水収支がプラスに転じ、湖水面が上昇したと考えた。琵琶湖高島沖コアには琵琶湖周辺域の古気候変遷が記録されているが、北部大西洋の寒暖変動に対応して偏西風帯の南北シフトがおき、偏西風帯の形状が地球上を移動することで、結果的に大西洋の気候変動が伝達(テレコネクション)したと考えられる。本年度は、仮説検証の前提となる琵琶湖湖水位変動曲線の第1次案が設定でき、年度当初の目標は達成された。
中国印度宗教史とくに仏教史における書物の流通伝播と人物移動の地域特性

仏教に中心に、インドおよび中国の主要な各地域におけるテクストの成立と伝播の具体的様相を人物の地理的な移動と連関付けることにより、宗教文献における人物移動の重要性を具体的に指摘した。同様の事象を儒教、道教、イスラームの歴史についても考察した。またインドからチベットへ、インドから中国への移動経路や、中国内の主要諸地域についても移動ルートとの関係を可能な限り同定し、その意義を解明した。書物・思想の伝播と人物移動の連動性はどの宗教にも妥当するであろうが、遊行の伝統を重んじる仏教において特に顕著であった。本研究は中印交渉史の観点から、紀元後5世紀から9世紀頃を中心に、中国と、中国に関わる限りでのインドにおけるテクストの成立伝播問題に着目し、もの・情報としてのテクストがどのように具体的に移動したか、人物の移動といかに連動するかの解明を目指す。研究期間は4年である。インドのナーランダー、カシュミール、ウッジャイニー、ガンダーラ等の諸地域の宗教的地域特性とグプタ朝、パーラ朝等王朝との関係、および、中国の長安、洛陽、建康(南京)、広州、成都、荊州、姑臧(武威)、敦煌等の諸地域の特性とその相互交渉、南北朝期の人物移動のあり方、書物の伝播経路等について、諸地域の共通性と差異性を仏教を中心に考察することにより、仏教思想関連の動向を可能な限りリアルかつ動態的、多角的に把握することを使命とする。そのために明らかにすべき事柄として以下を行う-6世紀以降の中国仏教史において重要となるインド唯識思想の輸入と伝播のあり方という問題を、6世紀のインド僧である真諦三蔵の事跡と彼らの活動のもとになったインドの唯識系大乗仏教、そしてそして7世紀以降への影響、またそれに先行する5世紀の戒律文献の成立と流伝等を軸として多角的に分析し、人物の移動ルートを確定し、同時代主要各地の地域特性と諸地域の人物出入およびその意義を考察する。また59世紀の中国仏教関連原典における書物の伝播と人物移動データを網羅的に集成する。以上を行うことにより明らかになし得るテクストの成立地と伝播地に関する情報は、文献を正しく読み解くことと直結する。本研究は、思想という形のみえない文化現象が、当時の社会の中にどのように存在したかを知るための視座を提供しようとするものである。初年度として本年度は以下の活動を行った。申請書に明記した平成19年度の研究計画・方法のうち、まず「(A)これまでの研究状況の確認と問題点の指摘」のため、これに関する導論的発表「宗教文献と人物移動の地域特性:概観、そして特性地域への若干の注目」を船山が行い、全員による討論と意見交換を行った。「(B)宗教情報伝達ルートの研究」としては、吉村誠による「玄奘のインドにおける修学について」と題する研究発表が行われた。また海外研究協力者としてタンセン・セーン博士(ニューヨーク市立大学バルク校准教授)を招へいし、「Buddhist Networks in Asian and World History(アジア史と世界史における仏教徒のネットワーク)」と題する公開講演会を開催し、各参加者が活発に意見を交換した。セーン氏からはこのほか、仏教と海路による移動に関する研究打ち合わせを通じて、先行研究と今後の研究課題について多くの情報を得た。「(C)6世紀の真諦の事績の研究」に関しては京都大学人文科学研究所共同研究班「真諦三蔵とその時代」と連動する形で定期的に研究会を開き、真諦関連の文献会読および討論を全員で行った。「(D)文字資料の入力整理」として、本年度は『高僧伝』を中心として関連データの入力整理を行い、また関連資料の電子化を始めた。なお上記(B)(C)に関してはさらに、真諦三蔵その他の僧侶の地理的動向に即して中国広州の現地調査と遺物調査を行い、広州地方における河川と僧侶の移動に関する知識を得た。船山と古勝が調査を担当し、帰国後、研究会を開催してこれを発表し、他の研究分担者と議論を行った。その他の研究実績については「研究発表(平成19年度の研究成果)」に記す通り。研究二年目として本年は以下の研究を行った。(1)6世紀の真諦の事跡の研究前年度に引き続き、真諦に関する研究会を定期的に開催し、真諦関連文献に関する訳注を作成しながら、問題点と意義を全員で具体的に検討した。連携研究者として中西啓子、室寺義仁、吉村誠氏にも研究会における研究協力を依頼した。また真諦の思想の専門家である、ニュージーランドのヴィクトリア大学ウェリントン校の宗教学科講師マイケル・ラディッチ博士を招待し、真諦三蔵の思想とその書物の継承過程における中国化の問題を主題とする講演討論会を開催した。(2)宗教情報伝達ルートの研究の継続『高僧伝』を主な資料として僧侶の地理的移動に関するデータ分析とコンピュータ入力作業を行った(継続中)。カシュミール地方とアフガニスタンの緊密な関係に関する研究を歴史文献に基づいて行った。

またウィーン大学のエリカ・フォルテ博士を招待し、コータンを中心とする内陸アジア考古学に基づく宗教情報の発表を依頼し研究会を行った。(3)公開講演会の開催カナダのブリティッシュ・コロンビア大学アジア学講座のジンホア・チェン准教授を招待し、六朝時代の僧であるブッダバドラの移動に関する公開講演会を開催した。(4)インド仏教の地域特性の調査インド・パーラ朝におけるナーランダー大寺院を視点として、8世紀のナーランダーが他の地域とを比較する研究を行い、学会発表を行った。(5)三教交渉から見た書物の普及の考察書物の成立と普及に関して、六世紀以降の東アジアで絶大な影響を有した『梵網経』の初期のテキストに二つの異なるバージョンがあったことを指摘し、それぞれの特徴を検討する研究を行い、学会にて発表した。江南における宗教文献成立史の問題を道教を中心に研究した。また書物の基礎である文献学的研究として清代考証学の伝統に関する研究を行った。3年目の本年は以下の活動を行った。(1)6世紀の真諦の事跡研究の継続前年度に引き続き、真諦三蔵をキーパーソンとして、中国江南の人物と書物の動きに関するケース・スタディを推進し、真諦に関する研究会を今年度中に12回開催し、全員がこれに参画した。(2)宗教情報伝達ルートの研究の継続、文字資料の入力整理『高僧伝』『続高僧伝』『プトン仏教史』における僧侶の移動ルートのデータベース作成を進めた。研究協力者として赤羽律、安間剛志、張徳偉氏の協力を得た。また、2010年1月、研究分担者の古勝隆一氏による研究発表「隋代儒教の地方性」を公開講演会として開催し、儒教、道教および中国仏教、インド仏教の専門家と中国考古学の専門家などが集まり、六世紀後半から七世紀頃の宗教と地方的特徴について議論を深めた。(3)海外研究協力者との連携2009年6月、東京に滞在中であったポール・コップ博士(シカゴ大学助教)を講師として招へいし、敦煌文献を中心に唐代の密教文献の流布に関して研究会を開催した。また同年12月、京都大学客員准教授として来日しているマイケル・ラディッチ博士(ニュージーランド国ヴィクトリア大学講師)を招き、漢訳仏典におけるインド語の音訳問題に関する研究会を公開講演会として開催し、活発な意見交換を行った。以上のほか、ハーヴァード大学神学部客員教授としてアメリカに滞在していた船山は、2009年6月初旬に帰国するまでの間に、プリンストン大学、ペンシルヴァニア大学、シカゴ大学等において、中国仏教に関する講演会を今学年度内に5回行い、アメリカ主要大学の教授たちと最先端の意見を交換した。上記以外の個別的活動成果としての学会発表、論文、著書については別記の通りである。(1)6世紀の真諦の事跡研究中国江南の人物と書物の動きに関する事例研究として、真諦の行状と思想に関する研究会を開催し、全員が参加した。関連の総括的発表を年度末にカナダバンクーバーで船山が行った。(2)宗教情報伝達ルートの研究船山は、インド各地の特性研究として、地域区分、仏教関連の主要な地名である中天竺、ガンダーラ、カシュミール、南インド、ヴァラビー等のそれぞれの地域特性と関連を検討した。インドからチベットへの伝播ルートとして、吉隆(キロン)の重要性に焦点を当てた。
コンピテントエンジニア育成志向の先端実験流体力学研究の実践と広域工学教育への適用

本研究では,先端実験流体力学研究の実践とその広域工学教育への適用に取り組んだ.すなわち,流体力学研究を発展させつつ,一般国民・工学系学生・設計技術者・および開発研究者を対象に,流体力学を題材とした多様な工学教育・広報活動を実践してきた.「先端実験流体力学研究」では,(1)プラズマアクチュエータによる長平板の後流制御と消費電力について「日本機械学会第96期流体工学部門講演会」(2018.11.29-30室蘭)で,(2)波状分割板が平板乱流後流に与える影響について「第8回流体研究会」(2018.8.5広島)で,(3)燃費競技車両の抗力に及ぼす最低地上高の影響について「第21回日本流体力学会中四国・九州支部支部講演会」(2018.6.2-3岡山)で発表した。「広域工学教育への適用」では,(1)「風力発電の本」(電気書院,ISBN978-4-485-60034-4, 2018/8/27)を出版し,理科や科学技術に関心のある中学生から一般国民や要点を確認したい技術者を読者対象として,国内外の有用な最新の文献を多数引用して風力発電の基礎を説明した.(2)高松市こども未来館におけるイベント(「流れのふしぎな世界実験ショーと工作教室」(2018/11/17)を企画・運営し,子供から大人までを対象に広域工学教育を実践した.(3)熊本高等専門学校機械知能システム工学科4年生を対象とした「流体力学の出前授業」(2018/10/24)において,流線曲率と圧力変化について独自に開発した卓上実験を通じた説明を実施した.本研究では,先端実験流体力学研究の実践とその広域工学教育への適用に取り組んでいる.すなわち,流体力学研究を発展させつつ(Jodai et al., Trans. ASME 2008, Jodai et al., JFM 2016),一般国民・工学系学生・設計技術者・および開発研究者を対象に,流体力学を題材とした多様な工学教育・広報活動(流れのふしぎ展2016など)を実践してきた.これによって,『多様な工学課題に能動的・協働的に対応し得るコンピテントエンジニアの育成』を目指している.1年目の「先端実験流体力学研究」では,高出力グリーンレーザーとポータブル煙発生装置を導入し,後縁ではく離を伴なう長い平板まわりの速度分布を風洞実験によって計測する環境を整えた.レーザーゴーグルや機器管理責任者の設定など,安全面の手順を慎重に決定した.1年目の「広域工学教育への適用」では,風水力発電の補助教材を導入・開発し,香川高専・香川大学における授業において試験的に使用を開始した.たとえば,ねじりつきテーパ風車翼を3Dプリンタで製作し,垂直軸風車としての発電量を実際に受講生に計測してもらった.また,ボランティアベースで,日本科学未来館における第22回流れのふしぎ展スタッフを勤めた(2016/8/11,12台場).本研究の初年度の目標である,高出力レーザーを用いた速度分布の計測環境の設定と,流体力学研究の広域的社会還元を達成したため.本研究では,先端実験流体力学研究の実践とその広域工学教育への適用に取り組んでいる.すなわち,流体力学研究を発展させつつ,一般国民・工学系学生・設計技術者・および開発研究者を対象に,流体力学を題材とした多様な工学教育・広報活動を実践してきた.これによって,『多様な工学課題に能動的・協働的に対応し得るコンピテントエンジニアの育成』を目指している.2年目の「先端実験流体力学研究」では,PIV(粒子画像流速測定法)ソフトウエアを導入し,独自開発したダブルジェット型プラズマアクチュエータの誘起噴流の計測環境を整えた.その結果の一部を「第20回日本流体力学会中四国・九州支部支部講演会」(2017.11.25-26)および「日本機械学会中四国支部第56期総会・講演会」(2018.3.7)で講演した.2年目の「広域工学教育への適用」では,(1)「風力発電に関する教材図書」の作成に着手し,重要なブレード周りの流れの解説など,流体力学部分の執筆に本格的に着手し,各地の特徴ある風力発電設備を取材した.(2)重工業企業の開発・設計技術者を対象とした「流体力学勉強会」(2017/6/23)を実施し,講義と情報交換を行った.(3)日本科学未来館における第23回流れのふしぎ展スタッフを勤めた(2017/8/17, 18, 2年連続).(4)高松市こども未来館におけるイベント【[1]「大人と楽しむ,流れをつかった科学工作」(2017/4/29), [2]「大人と楽しむ,流れの工作教室流れの工作と実験名人の講演」(2017/8/26, 27)】を企画・運営した.(5)外部講師と協働し「多文化に対応できる工学技術者の英語」(2017/9/24)を開講した.まず初年度に,高出力レーザーを用いた速度分布の計測環境の設定と,流体力学研究の広域的社会還元に着手した.続いて,2年目に,先進的PIV実験による速度分布の測定・講演と,教材図書執筆・企業設計者への講義・一般国民への広報活動・大人を対象としたイベント運営・他研究者との協働教育実施などの流体力学の広域的社会還元を達成したため.

本研究では,先端実験流体力学研究の実践とその広域工学教育への適用に取り組んだ.すなわち,流体力学研究を発展させつつ,一般国民・工学系学生・設計技術者・および開発研究者を対象に,流体力学を題材とした多様な工学教育・広報活動を実践してきた.「先端実験流体力学研究」では,(1)プラズマアクチュエータによる長平板の後流制御と消費電力について「日本機械学会第96期流体工学部門講演会」(2018.11.29-30室蘭)で,(2)波状分割板が平板乱流後流に与える影響について「第8回流体研究会」(2018.8.5広島)で,(3)燃費競技車両の抗力に及ぼす最低地上高の影響について「第21回日本流体力学会中四国・九州支部支部講演会」(2018.6.2-3岡山)で発表した。「広域工学教育への適用」では,(1)「風力発電の本」(電気書院,ISBN978-4-485-60034-4, 2018/8/27)を出版し,理科や科学技術に関心のある中学生から一般国民や要点を確認したい技術者を読者対象として,国内外の有用な最新の文献を多数引用して風力発電の基礎を説明した.(2)高松市こども未来館におけるイベント(「流れのふしぎな世界実験ショーと工作教室」(2018/11/17)を企画・運営し,子供から大人までを対象に広域工学教育を実践した.(3)熊本高等専門学校機械知能システム工学科4年生を対象とした「流体力学の出前授業」(2018/10/24)において,流線曲率と圧力変化について独自に開発した卓上実験を通じた説明を実施した.PIV計測ソフトウエアを導入した先進的風洞実験の実施と,高等教育機関・地域企業・高松市こども未来館における広域工学教育イベントの実施により,国民からの,流体力学研究・工学教育への期待を得るフィードバックループの形成を行う.先進的風洞実験を実施し,PIV計測精度を高めるための検討を行う.風力発電の著書を初夏ごろに出版する.流体工学教育のブラッシュアップのために,中国地方を中心とした他の高等教育機関との連携を深める.