hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
接近した２円柱の流力振動および作用する流体力特性に関する数値的研究

風や海流のような流体中に置かれた2円柱の流力振動に関しての力学的特性の解明を図った。2円柱の振動モデルとして、2自由度系を有する剛体のバネ・ダンパーモデルを採用し、流体計算との連成系シミュレーションを行うことによって、2円柱の振動性状と作用している流体力を捉える事が出来た。この研究では、スクルートン数を極端に小さい領域を対象にしているので、イン・ライン振動とクロス・フロー振動を同時に捉える事ができ、一連の流れの中でこれら2つの現象を明らかにすることが出来た。本年度の研究は、並列配置した2円柱がバネとダンパーで支えられた状態に対して、2円柱の渦励振を挙動を3次元数値解析によって捉える事である。並列配置の2円柱の中心間の間隔Tは、T=2D(D:円柱の直径)に設定した。流れに関しては層流を仮定し、2円柱から遠方で一様流れを与えた。このような流れの設定のため、数値計算では乱流モデルは導入していない。T=2Dの場合は、並列2円柱まわりの流れは「偏り流れ」になることが多くの実験結果から報告されている。したがって、数値計算でもこのよう流れになることが期待できる。またスクルートン数St=1, 2, 3の3ケースで与えた。このようにスクルートン数が極端に小さい場合は、換算速度が小さい範囲でインライン振動が卓越する。スクルートン数Sc=1では、Ur=56の範囲で2円柱の衝突が確認された。このような衝突か起こるまでの間で、2円柱の振動は互いに「近づきそして離れる」という振動を繰り返している。このために、Ur=56では2円柱の振幅が大きくなるので衝突に至る。しかしUr=6を超えると、2円柱の動きは互いに同方向への振動になり、振幅が大きいにも関わらず、衝突は起きない。Sc=2の時も、Ur=55.8の範囲で衝突が起きたが、衝突に至る原因はSc=1の場合と同じである。Sc=3では2円柱の質量が多くくなるために、振動振幅が僅かに小さくなり衝突が起きなかった。さらに衝突が生じた時の2円柱表面の圧力分布は角度225度付近で極端に大きくなることが捉えられた。2円柱まわりの流れは偏り流れになっているために、2円柱の振動振幅は同じで大きさではなく、時間とともに変化していることが分かった。以上子結果より、並列配置されて2円柱の振動特性が数値的に捉えられ、衝突に至る様子、2円柱表面の圧力分布等がこの研究によって明らかになった。当該年度の研究目的は、3次元数値シミュレーションを利用して、直列2円柱の流力振動及び作用する流体力特性を数値的に求めることにある。直列配置した静止2円柱では、2円柱の中心間で計ったときの臨界間隔比は3.54.0であることが実験結果から分かっている。このことを踏まえて、当該年度では2円柱の間隔比を2,3,4について計算を行った。計算でのスクルートン数Scを0.99に設定し、換算速度Urを計算パラメータとして、Urの変化に伴う円柱のインラインとクロスフローの両振動を同時に捉えた。換算速度Ur<5領域で、2円柱ともにインライン振動が卓越する現象、つまり第1励起振動と第2励起振動を捉える事が出来た。しかしながら、上流円柱と下流円柱ではその性状は異なる。上流円柱では両励起振動振幅はほぼ同じであるが、下流円柱では第2励起振動振幅が大きくなる。また、Ur>5の領域では、上流円柱の渦励振振幅は単一円柱の場合とほぼ同様の形状を示すが、下流円柱では振動振幅は小さくなることなく、大きな振動を維持している。さらに、インライン振動領域では抗力の振動数と円柱の固有振動数が一致し、いわゆる共振になる。同様に、クロスフローが卓越する領域では、渦放出振動数と円柱の固有振動数が一致し、ロックイン(共振)になることが捉えられている。また、第1励振域では、上流円柱背後の渦は対称になり、第2励振域では非対称になることも捉えられている。これらの結果は、単一円柱の場合と同じ現象である。以上ことから、直列2円柱の流力振動を捉える事が出来、さらに流体力と円柱の複数タイプの共振性状を把握することができ、新たに重要な知見を得る事ができた。工学の場で,流体の中に構造物が置かれたとき、流体流れは乱流になることがほとんどである。そのような状況を踏まえて,最終年度では円柱構造物が乱流の中で示す振動性状および流体力を捉える事を目的にして3次元数値計算を実施した。この計算では,スクルートン数が極端に小さな数値に仮定している。

本計算では、超臨界域としてレイノルズ数Re=1,000,000に設定し,円柱構造物の振動振幅が亜臨界域で生じる振動性状と振動時における流体力の相違点を明らかにした。すなわち,Re=1,000,000のような超臨界域では円柱に作用する抗力係数は極端に小さることに加え,背後から生じるカルマン渦列は小さな渦列を構成するために,円柱自体のクロス・フロー振動振幅は亜臨界域のイン・ライン振幅に比較して相当に小さくなることが捉えられた。一方、亜臨界領域でスクルートン数が極端に小さい場合は、円柱のイン・ライン振動が卓越する様子が数値計算からも捉えられているが、超臨界域の場合はイン・ライン振動が卓越する現象は見られない。したがって、超臨界域と亜臨界域では円柱の流力振動は異なるタイプであることが捉えられた。コンピュータの性能の面から、スパン方向の長さが直径の2.5倍までしか設定できなかったが、その状態においても、スパン方向の流れの変化を十分に捉える事ができ、円柱の振動に及ぼす影響を把握することが出来た。得られた結果は、アニメーション化してあるので、円柱の振動とそれに伴う流れの様子がよく理解できる。数値流体力学本研究の研究期間は3年間で、初年度は直列配置した2円柱の渦励振に関する研究、2年目が並列配置した2円柱の渦励振に関する研究を行うことである。初年次では直列2円柱の計算は終わっており、2円柱の渦励振挙動を十分に捉える事が出来た。2年目の今年度でも、並列2円柱の渦励振をスクルートン数を3ケースで行い、それぞれの挙動の相違を捉える事が出来たので、当初の計画通りに計画が進んでいる。平成24年度の研究目的は、直列配置した2円柱の流力振動解析と2円柱に作用する流体力特性を捉える事にある。このとき、低スクルートン数である0.99に設定し、2円柱間の間隔比を24の範囲で行い、間隔比の違いが流式振動と流体力にどのような差が生じるのかも調べた。この結果、2円柱の流力振動、2円柱に作用する流体力および複数タイプの共振現象を捉えることができた。さらに、2円柱間の間隔が僅かでも異なると流力振動に大きな変化が表れることが分かった。そして、複数タイプの共振や間隔比の変化による2円柱のインラインとクロスフローの振動振幅の変化を定量的に捉えることができた。本研究の3年目の目的は、2円柱が超臨界レイノルズ数域にあるときの渦励振現象を解明することにある。従来は、亜臨界域での円柱の渦励振の研究が多く、超臨界域での研究報告は数が少ない。そこで、数値計算によって、超臨界域の円柱の渦励振を解明する予定である。さらに亜臨界レイノルズ数のVIVと超臨界レイノルズ数のVIVの相違点について言及する。直列配置の2円柱に関する流力振動現象に関しては、間隔比が大きい場合を対象に継続して行う予定である。また、複数構造物がある場合は、その基本配列として直列配置の他に並列配置がある。そこで、並列配置した2円柱についての流力振動および2円柱に作用する流体力特性を低スクルートン数の場合を対象にして研究を推進する。並列配置した静止2円柱の実験結果では、間隔比が小さい場合には「偏り流れ」になることが知られている。このような流れ場における2円柱の流力振動は異なった振動性状になることが予想されるので、それを定量的に捉える予定である。次年度に高性能の計算機を購入するための費用に充てる。数値計算を実施するためには高性能のコンピュータが必要不可欠である。新しく購入する計算機と現在ある計算機を有効に使い、計算性能を高める予定である。当該研究は、3次元数値シミュレーション手法による2円柱の流力振動および流体力特性を捉えることに研究の主眼があるので、その計算環境を整えることが必要である。
食物繊維による経口摂取RI標識発がん物質の体内吸収軽減効果-食物繊維による発がん物質の吸着機構の試験管内実験-

食物繊維を多く含む海藻および海藻由来食品の発癌物質の排泄促進、吸収抑制効果の作用機序を検討するためにin vitroで食物繊維とN-[methy-^<14>C]-nitrosodimethylamine([^<14>C]DMNA)との結合の多寡を調べた。結果はセルロース、ほそめこんぶ、寒天では、添加量のそれぞれ0.28%、0.65%、0.21%であり、吸収抑制効果との相関性は認められなかった。以上を平成4年度の研究計画で報告した。そこで平成5年度は当初の計画を変更して食物繊維の種類が異なるとその効果に違いが有るのかという点について検討した。実験には市販されている非水溶性食物繊維のセルロースと水溶性食物繊維であるポリデキストロースを用いた。動物実験では、2%セルロースとポリデキストロース粉末添加飼料をラットに与えた後、[^<14>C]DMNAを1回胃内投与して3時間後、24時間後に動物を解剖し、各臓器、血中、尿中の[^<14>C]含量をシンチレーションカウンターで測定し、DMNAの取り込み量を算出した。対照群のラットには標準飼料を与え、同様の実験をおこなった。ラットにおける標的臓器は肝であるため肝内への[^<14>C]の取り込みを調べた結果、各群間で差が認められなかった。そこで動物の種類をマウスに変えて同様の実験を行った。結果は、非水溶性食物繊維であるセルロース、水溶性食物繊維であるポリデキストロースがともに発癌物質DMNAの吸収を抑制する効果をもち、さらにセルロースには糞便の増加によって起こる排泄促進効果もあることが確認された。これらの効果の違いは非水溶性、水溶性という性質が異なっていることで起こる。しかし、セルロース、ポリデキストロースの吸収抑制の作用機序に関しては、DMNAの主要吸収部位は小腸であるという報告から、食物繊維が小腸に停滞することで吸収阻害の作用を起こすのであろうという推測をした。平成4年度は以下に述べる研究実績を得た。1.動物実験は、2%寒天添加飼料と2%ほそめこんぶ添加飼料をそれぞれ4日間自由摂取させた雄性SD系ラット(1群5匹)にN-[methyl-^<14>C]-nitrosodimethylamine(DMNA)の18.5KBq/0.5mlを1回胃内投与して3時間後、24時間後に動物を解剖、各臓器、血液、尿における[^<14>C]含量をシンチレーションカウンターで測定し、DMNAの取り込み量を算出した。対照群のラットには標準飼料を摂取させ同様の実験をおこなった。その結果、標的臓器の肝臓に取り込まれたDMNA量は実験群ラットでは、3時間後(寒天摂取群;0.077±0.013nmol/g tissue、昆布摂取群;0.079±.0.01)、24時間後(寒天摂取群;0.049±.0.012,昆布摂取群;0.038±0.008)ともに対照群(3時間後;0.082±0.009,24時間後;0.052±0.006)に比べて低値を示し、発癌物質の腸管からの吸収軽減効果が確かめられた。2.食物繊維含量の多い7種類の食品または海藻抽出物(寒天、あまのり、ほそめこんぶ、アルギン酸、フコイダン、カラゲナン、ビバナチュラル)と対照食物繊維としてのセルロースのそれぞれを用いたDMNAとの試験

管内結合テストでは、これらの食品または抽出物の吸着の多寡と食物繊維含量との相関はみられず、寒天;0.21%,あまのり;0.18%,ほそめこんぶ;0.65%,アルギン酸;0.36%,フコイダン;0.43%,カラゲナン;0.36%,ビバナチュナル;0.62%,セルロース;0.26%の吸着率を認めた。食物繊維を多く含む海藻および海藻由来食品の発癌物質の排泄促進、吸収抑制効果は食物繊維と発癌物質の結合によるものではないことを平成4年度の研究計画で報告した。そこで当初の計画を変更して食物繊維の種類が異なるとその効果に違いが有るのかという点について検討した。実験には市販されている非水溶性の食物繊維であるセルロースと水溶性の食物繊維であるポリデキストロースを用いた。動物実験では、2%セルロースとポリデキストロース粉末添加飼料をラットに与えた後、N-[methy-^<14>C]-nitrosodimethylamine(DMNA)を1回胃内投与して3時間後、24時間後に動物を解剖し、名臓器、血中、尿中の[^<14>C]含量をシンチレーションカウンターで測定し、DMNAの取り込み量を算出した。対照群のラットには標準飼料を与え、同様の実験をおこなった。ラットにおける標的臓器は肝であるため肝内への[^<14>C]の取り込みを調べた結果、各群間で差が認められなかった。そこで動物の種類をマウスに変えて同様の実験を行った。結果は、非水溶性食物繊維であるセルロース、水溶性食物繊維であるポリデキストロースがともに発癌物質DMNAの吸収を抑制する効果をもち、さらにセルロースには糞便の増加によって起こる排泄促進効果もあることが確認された。これらの効果の違いは非水溶性、水溶性という性質が異なっていることで起こる。しかし、セルロース、ポリデキストロースの吸収抑制の作用機序に関しては、DMNAの主要吸収部位は小腸であるという報告から、食物繊維が小腸に停滞することで吸収阻害の作用を起こすのであろうという推測をした。
新規環集合型巨大環状π共役系分子の創製

巨大環状π共役系を分子設計・合成し,その性質と機能を解明することが本研究の目的である。この目的を遂行するために,1ヘテロ芳香環を含む巨大環状共役系の合成とその機能に関する研究、および2剛直な三次元構造を有する新規π拡張環状共役系分子の合成とその機能に関する研究、の2つのテーマを設定し実施する。本研究では,環集合型巨大環状π共役系分子を効果的に合成してその性質・機能を調査する。次いで、巨大分子の持つ新機能の創出を調査して,ナノ分子化学や有機機能材料に関する新知見を提供することを目指す。
カルシウムチャネルのリン酸化制御機構の解明と発癌

カルシウムチャネルから流入するカルシウムイオンは細胞の増殖、分化、遺伝子・蛋白質の発現など様々な生理機能に必須のシグナル分子である。近年、カルシウムシグナル伝達機構の異常に伴う細胞増殖の亢進や分化度の変化は発癌、癌の悪性度に関与することが示唆されている。そこで本研究では細胞の分化過程におけるカルシウムシグナルの制御とその役割、特にL型カルシウムチャネルの果たす役割について相互作用蛋白との関係から明らかにすることを目的として以下の実験を行った。L型カルシウムチャネル(Cav1.2)に結合する蛋白をYeast two hybrid法により胎児のcDNAライブラリーから探索した。そこで同定した結合蛋白には大腸癌の癌抗原の一つが含まれていた。また、この蛋白は胎児の心臓に発現していることを見出し、心筋に分化誘導したES細胞の分化に伴って発現してくることを明らかにした。この蛋白は成熟動物の肝臓、腎臓、精巣に多く発現し、心臓においては心室には発現せず、心房特異的に発現していた。さらに培養細胞発現系の実験にから、この蛋白の発現によりL型カルシウムチャネルの電気生理学的性質が変化し、カルシウム流入が増加する方向に働くことを明らかにした。この作用はL型カルシウムチャネルファミリーの内、Cav1.2に特異的な配列との相互作用を介してなされることが示唆された。これらの結果から、同定した蛋白は、L型カルシウムチャネル(Cav1.2)の性質を変化させることで、心房筋などへの分化過程におけるカルシウムシグナルに関与していることが示唆された。またこの蛋白は肝臓においてリン酸酵素の基質となることが分かっており、このリン酸化によりL型カルシウムチャネルの制御を変化させる可能性も考えられる。本研究ではカルシウムチャネルに結合する新たな蛋白を同定し、その相互作用の生理的意義について解析を行った。カルシウムチャネルから流入するカルシウムイオンは細胞にストレスや死をもたらす一方、細胞の増殖、分化、遺伝子・タンパク質の発現など様々な生理機能に必須のシグナル分子である。近年、カルシウムシグナル伝達機構の異常に伴う細胞増殖の亢進や分化度の変化は発癌、癌の悪性度に関与する可能性が示唆されている。そこで、本研究では細胞の分化過程におけるカルシウムシグナルの役割、特にL型カルシウムチャネルの果たす役割について明らかにすることを目的として以下の実験を行った。分化過程を解析するモデル系として、マウスES細胞を心筋細胞に分化させる系を確立し、その分化過程におけるカルシウムハンドリング関連タンパクなどの時間的、空間的発現プロファイルを解析した。同時に胎児の胚について心筋の分化過程のタンパク発現を比較し、ES細胞から分化させた心筋細胞で再現されているか検討した。L型カルシウムチャネルのα_<1C>サブユニットの細胞内ループ、カルボキシル末端に結合するタンパクをYeast two hybrid法により胎児のcDNAライブラリーから探索した。そこで同定したL型カルシウムチャネル結合タンパクの一つが胎児の心臓において発現していることを見出した。また、このタンパクは心筋に分化誘導したES細胞に発現してくることを明らかにした。さらに、培養細胞発現系の実験により、このタンパクは細胞膜周辺に局在し、発現によりL型カルシウムチャネルの電気生理学的性質が変化することを明らかにした。これらの結果から、同定したタンパクは、L型カルシウムチャネルの性質を変化させることで、心筋への分化過程におけるカルシウムシグナルに関与している可能性が考えられる。
ナルコレプシ-発症遺伝子の検索と解析

1)新しいナルコレプシ-患者の血液試料の収集を継続し,これまでに270人以上の患者についてHLA型を検索した結果,依然として全例HLAーDR2,DQW1陽性であった。2)PCP法と特異的オリゴヌクレオケドプロ-ブを組み合わせたDNAタイピングによって、ナルコレプシ-患者は全例DW2に相当するサブタイプを持つことが確認された。3)また新たにPCR法とSSCP(single strand conformation polymarphism)法を組み合わせたDNAタイピングを行ったところ,ナルコレプシ-患者のDPB,DQA,DQB遺伝子群の塩基配列は,同じ型を持つ健常人のものと同一であり,疾患に特異な配列は存在しないと推定された。4)ナルコレプシ-の類以疾患である真性傾眠症(EHS)においてもDNAタイピングを行い,DR2/DW2のサブタイプを持つ患者が多いことが確認された。5)パルスフィ-ルド電気泳動(PFGE)法による大規模な遺伝子構成の検索については,既に10例を終え,さらに30例について試料の調製を終えている。これまでの結果では,疾患に特有の変異は認められていない。6)多発家系の家族よりの血液試料の収集と細胞株の樹立も継続しており,2、3の候補遺伝子を選定して連鎖分析を計画中である。
超高真空―電気化学複合観測によるイリジウム電極上の電気二重層の構造の解明

走査トンネル顕微鏡(STM)と赤外反射吸収分光法(IRAS)を駆使して、0.5MH_2SO_4水溶液中でのIr(111)表面に形成される電気二重層の構造を原子・分子レベルで観測を行った。1.硫酸水素イオンおよび水素原子の吸着構造0.5MH_2SO_4水溶液中でのIr(111)のサイクリックボルタモグラム(CV)では、非常に広い電位範囲において電気二重層領域が分布しているのが観測された。IRASにおいて、硫酸水素イオンのSO_3対称伸縮振動が1250-1320cm^<-1>付近に観測され、S-OH伸縮振動が950cm^<-1>付近に観測された。これらのバンドは酸化直前の電位まで観測された。重水および重硫酸を用いて、スペクトルを観測すると、OH面内変角振動とのcoupling効果の有無により、SO_3対称伸縮振動のバンドは3-10cm^<-1>程度の高波数シフトがみられた。これにより、吸着種は、硫酸イオンや硫酸分子ではなく、硫酸水素イオンであることが裏づけられた。STM観測では、CVでスパイクの見られる電位の正電位側で、硫酸水素イオンの(√<3>×√<7>)構造が観測された。他方、CVでスパイクの見られる電位よりも低電位側では、2080cm^<-1>付近にバンドが観測され、オントップサイトに吸着した水素原子に帰属した。STM観測では、(1×1)構造が観測された。2.アンモニア分子の吸着構造0.1MNH_3+0.1MHF水溶液中において、IRASによってアンモニア分子のNH_3対称変角振動を観測し、アンモニアが分子状に吸着していることが確認された。IRバンドは著しくブロードであり、吸着層中の水素結合の形成を反映していると考えられる。また、電極電位100mV(水素電極基準)で、STMにより、(2×2)構造を観測した。
脂肪細胞分泌因子アディポネクチン制御による新規関節リウマチ治療法の確立

関節リウマチ(RA)患者の300名の血清を採取し、データベースを作製した。我々は過去にRA重症度と血中アディポネクチン(APN)が高い相関を示し、血中でAPNと補体C1q(APNと高い相同性)が結合していることを報告している。RA患者と健常者の血中APN、C1q、APNーC1q複合体濃度を測定し、RA疾患活活動性や重症度との相関検証を行った結果、血中APNーC1q複合体濃度は健常者と比較してRA患者で有意に高値であり、かつAPNやC1q濃度単独よりも関節破壊重症度と強い相関を示すことが明らかとなり、有用な新規RA重症化予測マーカーや治療ターゲットとなる可能性が示された。関節リウマチ(RA)患者の300名の血清を採取し、関節破壊重症度や炎症性・糖脂質代謝・骨代謝マーカーや骨密度等を含めたデータベースを作製した。我々は過去にRA重症度と血中補体C1q濃度が高い相関を示し、血中でアディポネクチン(APN)とC1q(アディポネクチンと高い相同性を示す)が結合していることを報告した。RA患者と健常者の血中APN、C1q、APNーC1q複合体濃度を測定し、RA疾患活活動性や重症度、脂質代謝マーカーとの相関検証を行った。その結果、血中APNーC1q複合体濃度は健常者と比較してRA患者で有意に高値であり、かつAPNやC1q濃度単独よりも関節破壊数に基づいた重症度と強い相関を示すことが明らかとなり、有用な新規RA重症化予測マーカーとなり得る可能性が示された。また、我々はAPN同様、様々な脂質代謝関連因子とRA・骨粗鬆症との関連を調査検討している。我々は脂質代謝における重要な蛋白であるApoE蛋白をノックアウト(KO)したマウスが重度の骨粗鬆症を呈し、かつApoEがRA関節破壊や骨粗鬆症の原因となる破骨細胞の分化を抑制することを見出した。一方、成長因子プログラニュリン(PGRN)はTNF-αシグナルを阻害して関節炎や動脈硬化を予防することが報告されている。我々は健常者と比較してRA患者で血中PGRN濃度が有意に高値であり、かつPGRN KOマウスがWTマウスと比較して重度の骨粗鬆症を呈すること、PGRNは破骨細胞の分化を濃度依存的に抑制することを見出した。今後ApoEやPGRNはRAに伴う関節炎や骨粗鬆症に対する重要な治療ターゲットとなり得ると考えられ、更なる検討を行っている。大阪大学医学部附属病院および大阪大学整形外科関連病院に通院加療中の関節リウマチ患者の血清・血漿を採取し、関節破壊進行度・重症度や炎症性マーカー(CRP・MMP-3等)・糖脂質代謝マーカー(LDL/HDL-Chol・HbA1c等)等を含めた約470名分のデータベースを作製した。また、過去に我々は関節リウマチの重症度と血中補体C1q濃度が高い相関を示し、血中でアディポネクチンと補体C1q(アディポネクチンと高い相同性を示す)が一定の割合で結合していることを見出している。現在これらの検体を用いて血中のアディポネクチン・補体C1q・アディポネクチン濃度補体C1q複合体濃度を測定し、関節リウマチの疾患活活動性や重症度との相関検証を行っている。同時に他の脂質代謝関連因子(Progranulin等)や骨代謝関連因子(セマフォリン)の測定を行い、関節リウマチ患者における炎症・脂質代謝・骨代謝の相互関連についても検証を行っている。また関節炎モデルマウスやラットを作製し、その関節内滑膜組織やヒト関節リウマチ患者の滑膜組織においてWntの発現が亢進していることを免疫染色にて確認した。引き続き血中アディポネクチン濃度を上昇させるチアゾリジン誘導体の投与や、アディポネクチン精製タンパクの関節内投与を行いその治療効果を確認する予定である。Wnt5aノックアウトマウスの繁殖後に関節炎を誘導し、その効果も追って検証する予定である。大規模な関節リウマチ患者のデータベース化に成功し、解析も順調に進捗している。関節炎モデル動物を用いた実験に関しては大学院生に指導を行い安定して関節炎を誘導できる段階まで到達している。関節炎モデル動物へのアディポネクチン関節内投与実験とチアゾリジン誘導体内服投与実験を引き続き行う予定である。次年度使用額は2013年度ヨーロッパリウマチ学会(EULAR)への参加費に充てる予定である。
色彩象徴過程と人格構造に関する精神医学・交叉文化心理学的研究

本研究の基礎となる色彩選択テスト(CCT)は研究分担者丸山が日本医科大学心理学教室を中心として1980年からデ-タ収集を行ってきた。丸山らの研究意図は主として地域精神医学の視点から集団病理を明らかにするための心理テストとして本テストを利用して来た。一方日本大学心理学研究室の浅井正昭らはイリノイ大学比較心理言語学研究所Osgoodらとの共同研究「言語の情緒的意味体系に関する交叉文化的研究」の発展として色彩象徴およびそれと関連する心理過程に関する実験・フィ-ルド調査を行って来た。研究領域・目的を異なる2研究グル-プがCCT色票を共用してそれぞれ異なる視点から色彩象徴過程を共同研究するために組織したのが本研究グル-プである。初年度においては、両グル-プの研究者がそれぞれ別個に収集したデ-タをデ-タベ-ス構造に適した標準デ-タフォ-マット設計に向けて討議を重ね、暫定的フォ-マットにより、既に収集したデ-タを遡及入力、マスタ-デ-タベ-スを構築した。併行して丸山らの地域精神医学領域で使用する刺激語、対人認知研究で明らかにされた性格特性の記述語、言語の情緒的意味体系交又文化的研究で使用した刺激語を用いて、日本・韓国・タイ・台湾・中国・米国西部・フランスの各国人のデ-タを収集・分析・考察し、デ-タをマスタ-デ-タベ-スに組み入れた。これらの成果は、第22会国際応用心理学会議、日本心理学会第52・55回大会で発表した。平成3年度では、地域精神医学・交叉文化心理学的両見地から、国内の離島・ジャマイカ・マレ-シア・マカオでデ-タを収集した。マスタ-デ-タベ-ス構造を改良し、さらに各研究分担者によりパ-ソナルコンピュ-タによるデ-タベ-スへのアクセスを考慮したネットワ-ク編成を試行した。併行して開発したデ-タ解析用プログラムを用いて、色彩象徴の継年的変化・異文化間における一般性および特異性を明らかにした。本年度は、丸山のCCT色彩票を使用、従来の方法によるデ-タの収集を続けた。調査に使用した刺激語は臨床心理学・精神医学領域で使用している50語、交叉文化心理学的領域から100語、人格力動研究の為の刺激語75語、さらに小保内・松岡らの色彩象徴検査との対応を考究する為にCSTから41語。調査対象者として、新たに中学生・高校生・大学生・成人・老人男女、交叉文化的比較の為に台湾のデ-タをも収集した。さらに下位文化間の色彩象徴の特徴を探索する為に、かねてから懸案の離島ー沖縄・対馬ーを調査フィ-ルドに設定し、CCT及び文化人類学的諸資料、質問紙法による地域集団の性格特性を比較対象にした。また、下位文化の背景を理解する為に精神障害者のデ-タも併せて収集した。また精神医学者・臨床心理学者を中心に病理集団として精神障害者・アルコ-ル依存症・神経症者らのCCTも臨床の場面を利用して、個別的なデ-タ収集及び分析を継続中である。さらに、CCT研究グル-プの各研究者が一堂に会し、すでに収集した各種デ-タの統一を計るための標準フォ-マットを検討した。標準フォ-マットに基づくデ-タベ-スの構築作業にも取り掛かった。デ-タベ-スは、メインフレ-ム用及び各研究者のパ-ソナルコンピュ-タ-用の2種類。この目的の為に従来収集した全粗デ-タのファイル交換を継続中。また刺激語及び70各色票別の出現頻度、および情報量の算出システムを作成、すでにデ-タベ-スに組み込まれた粗デ-タについてシステムチェックを行っている。今までに構築した臨床心理学的判別サインによる分析も新しく収集したデ-タに適用検討中であるが、期間を隔てての同地域集団の比較によると、概して色彩表象が暗い表現をとるようになっているのが認められるのがすでに明らかにされてきた。

平成3年度では、地域精神医学・交叉文化心理学的両見地から、国内の離島・ジャマイカ・マレ-シア・マカオでデ-タを収集した。マスタ-デ-タベ-ス構造を改良し、さらに各研究分担者によりパ-ソナルコンピュ-タによるデ-タベ-スへのアクセスを考慮したネットワ-ク編成を試行した。併行して開発したデ-タ解析用プログラムを用いて、色彩象徴の継年的変化・異文化間における一般性および特異性を明らかにした。本来度は昨年度からの継続研究として、日本では離島、精神障害者を交叉文化心理学的デ-タとしては新たにマカオ・ジャマイカ原住民・アメリカ東部大学生を対象とした調査を実施した。数回にわたる研究分担者の共同討議を経て、各専門領域で必要とするデ-タ情報を検討、原案を作成し、収集した全デ-タを、標準フォ-マットに統一したマスタ-デ-タベ-ス、併せて、デ-タ解析用マスタ-プログラムおよび調査フィ-ルドにおいて、デ-タの解析を処理するプログラムを作成した。また、本研究で構築したデ-タベ-スに研究分担者が、それぞれの研究室で容易にアクセス・検索できる通信方法のフィ-ジビリティ研究を併行検討した。また作成したデ-タベ-スをさらに多くの研究者に供用するために、東京大学大型計算機センタ-の分担研究者ファイルへの移植を試行した。本研究で収集したデ-タおよびすでに離散していた関連デ-タを遡及入力構築したデ-タベ-スを利用し、精神医学・臨床心理学系の研究分担者は、離島において実施したCCTを、地域精神医学の見地から、併行して収集した民俗学・文化人類学的調査結果と比較検討し、下位文化圏における色彩象徴の特徴となる刺激語群を探索した。また適応障害を示す精神分裂病群・MDI群の色彩象徴の特異性を見出し、CCT分析法に新たな指標を作成、その妥当性・信頼性の検討を開始した。心理学系の研究分担者は、構築したデ-タベ-ス構造の検討に始まり、色彩象徴過程において出現する色彩の頻度分布の特徴を色相・ト-ン別に分析、CCTにおけるポピュラ-色彩反応表・色彩象徴に認められる交叉文化的諸特徴の一般性・特殊性を明らかにした。本年度で終了する科学研究費補助金により構築したデ-タベ-スおよびその分析処理プログラムを利用し、色彩象徴に関するカラ-アトラスを刺激語群・文化圏別に作成する継続研究が進行している。
ＣＡＲ陽性細胞を指標とした下垂体の幹細胞ニッチの解析

下垂体のホルモン産生細胞は、個体の生涯を通じてホルモンを全身に送るために維持される必要がある。一方、下垂体には未分化性を有した幹・前駆細胞が集まる場所(ニッチ)が明らかになりつつある。このニッチからの細胞供給は生涯行われるものであるが、その機序は未解明である。本研究は、下垂体の幹細胞ニッチにおけるCAR (Coxsackievirus and adenovirus receptor)の存在に注目し、CARの機能解析を通じて幹細胞ニッチの維持と細胞供給のメカニズムを分子レベルで解明することを目的としている。我々はマイクロダイセクションを用いて、MCLの細胞を切り出し、マイクロアレイの分析結果からMCL特異な高発現因子を網羅し、RT-PCRにより発生過程で発現変動を確認した上で、特異的な抗体の作製により免疫組織化学を用いて各遺伝子の局在解析を行う。特に、MCLの局在が維持されたCAR因子に注目し、株化細胞を用いて強制発現、機能阻害、または分化誘導により機能解析実験を行っている。その結果、下垂体の幹・前駆細胞は様々な転写因子やシグナル伝達因子の時空間的な発現により制御され、潜在的に分化能を持つ細胞のプールを維持しながら、ホルモン産生細胞の供給を担っている。その中に、CARは下垂体原基の形成する時期に、MCLを形成する細胞層のみに存在し、その後、生涯にわたってMCLに局在し、さらに、生後直後で顕著に増殖し、下垂体成長期に応じて実質層の幹細胞ニッチの形成に関わると考えられる。下垂体以外に、CARは多くの組織に共通して幹・前駆細胞に存在し、胚葉を超えて幹細胞ニッチに関わる可能性がある。以上の結果から、CARを指標として下垂体の幹・前駆細胞の特異な存在が検出でき、ホルモン産生細胞の供給や下垂体組織の再生などに応用できる知見が獲得され、生殖や再生医療など多くの分野への貢献となる意義がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究の目的: CAR陽性細胞を指標とした下垂体の幹細胞ニッチの解析下垂体では、多種のホルモン産生細胞が存在しており、これらの細胞は、胎仔原基形成期から成熟後を通じ、幹細胞・未分化細胞から供給され続けることで、生体のホルモンレベルが維持されている。下垂体幹細胞とニッチの同定・解析は、下垂体の発生・維持機構の解明に重要であり、さらに、生体における生命現象を深く理解し、医学などへの応用に貢献することが期待できる。本研究は、新規の因子コクサッキウイルス・アデノウイルス受容体(CAR)を指標として、これまでに複数の幹細胞マーカーを用いて因子の免疫染色により幹細胞・未分化細胞の分布と変化を調べたところ、CAR陽性細胞は下垂体に存在する幹・前駆細胞の一つであり、下垂体発生初期から特定の場所、Marginal Cell Layer (MCL)に集中し、幹細胞ニッチ形成に関与している可能性が示唆され、さらに、形質転換によりEMTを起こし、急激な成長に応じて実質層の幹細胞ニッチを形成し、機能細胞へ供給する可能性が示唆された。一方、CARは胚葉を超えて機能することが確認された。胎仔発生初期から、CARは外・中・内胚葉由来の各組織原基で高発現し、成熟に伴い、一部は成体まで残り続けていた。注目されることは、他の組織の幹細胞ニッチにおいても、CARの発現が確認された。従って、CARは胚葉を超えて、組織の幹細胞ニッチ形成に関与する可能性が考えられる。さらに、CARの生理機能を詳細に理解するために、CAR陽性である下垂体株化細胞Tpit/Eを用いて機能解析を行っている。Matrigelを利用して、組織と類似する高次構造を作らせて培養を行った。その結果、Tpit/Eは自発に中空なシストを形成し、強い極性を示し、ゆっくり増殖しながら未分化性を維持している。さらに免疫組織化学により、生体下垂体実質層に形成される幹細胞ニッチと同様にCARがクラスターの内側に存在した。現時点に、CARを指標としてシストの構造形成における役割とシグナル経路に着目し解析を進んでいる。

その中に、CARは下垂体原基の形成する時期に、MCLを形成する細胞層のみに存在し、その後、生涯にわたってMCLに局在し、さらに、生後直後で顕著に増殖し、下垂体成長期に応じて実質層の幹細胞ニッチの形成に関わると考えられる。下垂体以外に、CARは多くの組織に共通して幹・前駆細胞に存在し、胚葉を超えて幹細胞ニッチに関わる可能性がある。以上の結果から、CARを指標として下垂体の幹・前駆細胞の特異な存在が検出でき、ホルモン産生細胞の供給や下垂体組織の再生などに応用できる知見が獲得され、生殖や再生医療など多くの分野への貢献となる意義がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。現時点で下垂体におけるCAR陽性細胞の局在と分布変化を解析したところ、新しい視点から下垂体の幹細胞ニッチ形成機構の解明が進めている。そして、CAR陽性細胞の体外培養など機能解析を進めており、下垂体における幹・前駆細胞の正体を明らかにできると考えている。そして、このCARを巡る研究から、下垂体を含めた幹細胞研究に新展開をもたらす。今年度は、下垂体由来のCAR陽性株化細胞を利用して、機能解析を行っている。CAR siRNA処理によるノックダウンし、細胞接着性、細胞増殖、未分化性などの解析を実施中である。また、高次構造培養により、極性を持つシストの構造形成における役割とシグナル経路に着目し解析を進んでいる。
上皮細胞増殖制御の機能的ハプタンパク質S100Cの機能解明とがん治療への応用

本研究計画は1)がんのTGFβ抵抗性とS100A11機能との関連を明らかにする、2)S100A11のAnnexinA1との結合、ヒトがんでの発現充進の意味を明らかにする、3)この知見を治療に応用する、ことを目的とする。平成18年度は1)について報告した。平成19年度は主に2)に取り組み、以下の結果を得た。1.正常ヒト表皮角化細胞(NHK)において、S100A11はAnnexin A1と複合体を形成しPhospholipase A2と結合してその活性を抑制した。その結果アラキドン酸カスケードが抑制されて細胞増殖が低下した。EGFという増殖刺激が入るとphospholipase A2活性抑制の解除が起こって細胞増殖が維持される。即ち、TGFβとEGFというシグナル系がS100A11を接点として関連する。(J Biol Chem 282:35679-86,2007)3.NHKはS100A11を分泌し、分泌型SIOOA11はNHKの増殖を促進した。この増殖促進は主にEGFファミリーの産生誘導によった。S100A11はRAGE、NFkBとAkt、CREBを介してEGF遺伝子を活性化した。即ち、S100A11は、細胞内では増殖抑制、分泌されると増殖促進という二面性の役割を担う。(Mol Biol Cell 19:78-85,2008)4.S100A8とS100A9がNHKから分泌され、NHKに作用して炎症性サイトカインの産生・分泌を誘導する、それが逆にS100A8,S100A9の産生・分泌を促進する、S100A8/A9自体がNHKに対する増殖促進作用を持つ、ことを見出した(J Cell Biochem印刷中)。以上の成果によって、S100C/A11の機能的ハブとしての本態の解明に大きな展開が得られた。今後は、SIOOタンパク質群の受容体RAGEの作動機構の本態の解析を通じて治療戦略の構築を目指す。我々はこれまでに、EF-hand型Ca結合タンパク質であるS100C/A11が、ヒト正常表皮角化細胞(NHK)において高CaとTGFβという増殖抑制因子の作用に必須のシグナル伝達因子として働くことを明らかにしてきた。一方、S100C/A11はAnnexin A1と結合すること、いろいろなヒトがんで発現が亢進すると報告されているが、上記の増殖制御機構からは説明できず、その原因や意義は不明であった。我々はこの点を詳細に検討し、以下の結果を得た。1.S100C/A11はAnnexin A1と複合体を形成しphospholipase A2と結合してその活性を抑制した。その結果アラキドンカスケードが抑制されて細胞増殖が低下した。EGFという増殖刺激が入るとAnnexin A1のN-末が切断され、S100C/A11との結合の喪失とphospholipase A2活性抑制の解除が起こって細胞増殖が維持される。即ち、S100C/A11は、核移行によるp21(WAF1)誘導の他に、細胞増殖を抑制するもう一つの経路に関わることになる。以上、今年度の研究成果によって、S100C/A11が複数の増殖抑制経路および増殖促進経路に関与することが明らかになり、その機能的ハブとしての本態の解明に大きな展開が得られた。

以上の成果によって、S100C/A11の機能的ハブとしての本態の解明に大きな展開が得られた。今後は、SIOOタンパク質群の受容体RAGEの作動機構の本態の解析を通じて治療戦略の構築を目指す。
免疫担当細胞を用いた免疫疾患特異的なゲノム上での転写活性化領域マッピングの試み

慢性関節リウマチなど自己免疫疾患の遺伝因子同定のため、SNPs解析等が進められているが、全ての自己免疫疾患を対象に大規模研究を行うのは困難であり、ある程度候補遺伝子を絞り込む必要があると考えられる。本研究の目的は、免疫担当細胞サブセットやRAの滑膜細胞由来のゲノムに特異的な脱メチル化領域のライブラリーを作成することである。このゲノム領域は自己免疫疾患に特異的なゲノム上の転写活性化領域であると考えられ、自己免疫疾患の疾患感受性遺伝子の有力な候補となると考えられる。本年度の計画は自己免疫疾患ゲノムのDNAメチル化の検討のため、健常人と患者群からゲノムサンブルを収集し、健常人および自己免疫疾患患者の末梢血DNAを分離し、Suppression PCR法を用いて、メチル化感受性酵素(HpaII)により切断される脱メチル化領域のライブラリーの作成を行うことであったがSuppression PCR法では十分な結果が得られず、Uracil-DNA glycosidaseとmung bean exonuclease処理を用いるRFLP法を用いた。予備実験として、健常人末梢血の免疫担当細胞サブセットからDNAを分離し、各サブセットでメチル化感受性酵素により切断される脱メチル化領域フラグメントの単離を試みた。また、ヒトゲノム上に多数存在する内在性レトロウイルス(HERV)周辺に注目したメチル化パターンのSuppression PCR法による解析を免疫担当細胞サブセットについて行った。自己免疫疾患に特異的なライブラリー作成には至っていないが、自己免疫疾患に特異的な脱メチル化領域の検索にあたり、患者と健常人においてリンパ球サブセットをある程度マッチさせて、サブトラクションを行う必要があると考えられる。
比較災害論による災害文化の形成と衰退に関する研究

本研究は、流域の都市化などの環境変化に伴う災害文化の衰退と育成方法を検討し、それを防災、減災に役立てるための基本的な条件を明らかにしようとしたものである。まず、初年度は高知県における洪水災害を取り上げ、都市化の進捗状況の相違する複数の地区でアンケート調査を行った。次年度は高知県と三陸地方の津波災害を取り上げて、比較災害論の立場から前述の問題について検討を行った。その結果、高頻度災害である洪水災害についても、無災害期間が長くなると、被災経験を聞く機会より話す機会が少ないという事実によって、災害文化が衰退することがわかった。さらに、居住年数の長期化にともなって被災経験が豊富になり、災害への関心が高まり、防災の知恵が保存される傾向が見いだされた。また、被災後に治水事業が完了したところでは、防災対策への関心が低下して、同時に知恵も衰退することが認められた。同じ津波災害で三陸地方と高知県では、前者に災害文化が形成されており、後者ではそれが衰退していることが見いだされた。それは、津波という低頻度災害ながらも被災経験の多さでは三陸地方が高知県より多く、これに比例しているといえる。そして、災害文化の具体事例として自主防災組織の組織率に現れており、、その被災経験によって得られたまえぶれや言伝えなどを地域で共有して初めて文化として成り立つことがわかった。さらに、災害文化を防災・減災に結びつけるために、マスメディアが発達した今日では、まず伝承の方法として、ビデオやテレビ番組、映画などの視覚に訴えることや、学校や行政の指導によって具体的に避難行動を繰り返すことによって災害を日常的なものに考えられるようにすることが最善であることがわかった。本研究の目的は、流域の都市化などの環境変化に伴う災害文化の衰退と育成方法を検討し、それを防災・減災に役立てるための基本的な条件を明らかにしようとするものである。その第1段階として、高知県をテストフィールドとして1990年より3年にわたってアンケート調査を実施し,その結果をまとめた.主要な成果を挙げると次の通りである。1.被災体験を聞く機会より話す機会が少ないという事実によって,災害文化は衰退していく.2.水害常襲地域での居住年数が長いと被災経験も豊富となり、災害への関心度が高まり、災害の知恵が保存される傾向にある。3.被災後,河川改修がすでに完了している地域では災害への安心度が高まり、逆に防災対策への関心度が低下し、その結果災害の知恵が衰退して行く傾向がある。4.水害常襲地帯での地価は、他の都市域のように経済の動向の直接的影響を受けにくく、しかも,他の地域に比べて地価は相当低いままで推移している。5.水害常襲地帯が近年都市化した地域では、流入した新住民は,当地で被災しておらず,そのため地域の災害への関心度が低く、自己中心の考え方をもっている場合が多いので、災害文化の伝承は困難であり、自主防災の必要性にも気づかない.本研究に関係して今後の課題としては,つぎのようなことが挙げられる。1.災害文化が衰退して行かないようにするために、地域特性に応じた対策が何であるかを求める必要がある。2.災害文化形成に関係する要因を定量的に求めるために、どのような調査を行えばよいのかという指針を明らかにする。本研究では、高知県における津波と洪水災害を取り上げ、それぞれに対してアンケート調査を行い,かつ三陸地方の津波の場合との比較から,防災の知恵としての災害文化が存在するかどうかをまず検討した.その結果、同じ津波災害で三陸地方と高知県では、前者に災害文化が形成されており、後者ではそれが衰退していることが見いだされた.それは、津波という低頻度

災害ながらも被災経験の多さでは三陸地方が高知県より多く,これに比例しているといえる.そして、災害文化の具体事例として自主防災組織の組織率に現れており、その被災経験によって得られたまえぶれや言伝えなどを地域で共有して初めて文化として成り立つことがわかった.そして、災害文化を防災・減災に結びつけるために、マスメディアが発達した今日では、まず伝承の方法として、ビデオやテレビ番組、映画などの視覚に訴えることや、学校や行政の指導によって具体的に避難行動を繰り返すことによって災害を日常的なものに考えられるようにすることが最善であることがわかった.一方,高知県における津波と洪水災害では,後者が高頻度ということもあって,いまだ防災の知恵が残っているが,都市化の影響を受けて急速に衰退される傾向が見いだされた.このような点を踏まえて、自主防災組織が中心となって、住民を対象とした避難訓練や市民防災講座を開くことが必要であると指摘できた.本研究を基礎にして異種、同種の比較災害論を展開していくにあたり、災害文化の経年的な変化を追跡し,かつ複数地域で同じ災害事例と異種の災害事例について調査を行うことが今後の課題となると考えられた.
原子力緊急時において即時対応が可能な局所域詳細大気拡散予測手法の開発

本研究では、非定常現象の予測に優れたLarge-Eddy Simulation(LES)モデルを用いることで、局所地形起伏・建築構造物などの影響を受ける複雑乱流場の中でも正確に大気拡散計算ができ、かつ、詳細データの提供が迅速に行える原子力緊急時のための局所域大気拡散予測手法の開発を行った。まず最初に、短い吹走距離で任意の気象状況の再現を可能にする大気乱流の生成手法を開発した。次に、この計算手法を用いて、仮想気象条件下での大気拡散の事前計算を行って平均濃度分布を各平均風向でデータベース化した。平均風向が変化する気象状況下での大気拡散の計算も行い、平均風向の出現頻度に応じてデータベース化された濃度分布を重ね合わせて両者の濃度分布の対応性を調べた。その結果、平均風向間隔が10°以下であれば、濃度分布の重ね合わせにより良好に予測できることが示された。以上の得られた知見を基に、最終年度は、現実気象条件下において実在する原子力施設を対象に大気拡散計算を行った。その結果、前線が通過するような平均風速・平均風向が短時間で急激に変化する気象条件下では、トレーサガスも地形の起伏や建物形状に起因する気流や森林内への取込み効果などが顕著に見られ、予想以上に複雑な拡散状況を示すことが分かった。こういった挙動に対しては重ね合わせによる濃度分布の予測も難しく、今後の検討課題にしたいと考えている。しかしながら、代表的な気象条件においては、良好に予測できることが示されており、重合法を用いた局所域大気拡散計算手法は即時対応が可能であることを示唆することができたと言える。本研究では、Large-Eddy Simulation(LES)モデルを用いることで局所地形・建物の影響を受ける複雑乱流場の中でも正確に大気拡散計算ができ、かつ、詳細データの提供が迅速に行える原子力緊急時のための大気拡散予測手法の開発を行うことを目的としている。LESは非定常現象を数値的に計算するモデルであるため、流入境界条件も時々刻々変化する風速や温度データを与える必要がある。従来、風工学・境界層気象の分野では、主解析領域の上流側に別途、大気乱流を駆動させるための計算領域を設けていた。この領域では、主に、下流側にて乱流変動成分のみを抽出してそれを流入境界に与えたrecycle手法により、まず、熱的影響のない中立大気乱流が作成される。次に、この大気乱流変動風を温度分布データと共に主解析領域の流入境界に与えて、温度成層大気乱流を作り出していた。この手法は、ターゲットとする気象状況を物理的にリーズナブルに作り出すことはできる。しかしながら、中立乱流を作成するための計算領域、および、温度成層効果を有する大気乱流を空間的に発達させるための長い助走空間が必要であるために計算負荷も非常に高くなるという問題があった。そのため、本研究では、短い吹走距離で任意の気象状況の再現を可能にする手法を提案する。まず、解析領域の流入境界にターゲットとする風速・温度分布を与える。次に、やや下流側の地点において、時空間平均された平均分布と瞬時における変動成分を抽出し、それらを流入境界に与えてrecycleさせる方式を提案した。本研究で提案したLES温度成層大気乱流の生成手法の妥当性を評価するために、代表的温度成層条件(不安定・中立・弱安定)を対象に数値シミュレーションを行い、既往の室内実験結果(Ohya and Uchida,2004)と比較した。いずれの温度成層条件に対し、平均風速分布は一致していることを確認した。ただし、特に弱安定条件では計算格子解像度の影響により、鉛直成分の乱流強度や温度変動成分が実験結果に比べて地表近傍で急激に減衰した分布が得られた。しかしながら、それ以外は、実験結果と同様な分布形状を示すことを確認した。さらに、本手法を野外気象観測実験に適用したところ、風速や温位などの数値計算結果が観測データと良好に対応し、物理的に妥当な乱流変動性状が得られたことを確認した。以上により、本手法の有効性が示されたと言える。本研究では、非定常現象の予測に優れたLarge-Eddy Simulation(LES)モデルを用いることで、局所地形起伏・建築構造物などの影響を受ける複雑乱流場の中でも正確に大気拡散計算ができ、かつ、詳細データの提供が迅速に行える原子力緊急時のための局所域大気拡散予測手法の開発を行うことを目的としている。平成28年度において開発した温度成層効果を有する大気境界層乱流の生成手法を用いて、実在する原子力研究施設を対象に各風向別に大気拡散計算を行った。本研究では、日本原子力研究開発機構核燃料サイクル工学研究所周辺を計算対象とした。まず、基本的な濃度分布パターンの取得をねらいとするため、代表的な風速分布をLESモデルの入力条件として与えて、仮想気象状況を再現した。風向間隔は10°として計36ケースの計算を行い、10分平均での濃度分布をデータベース化した。次に、対象施設付近に立地する気象観測タワーにおいて得られた風速データをモデル入力条件として与えて、実際の状況に近い気象条件下での大気拡散計算を行った。この気象状況の風向出現頻度に基づき、仮想気象条件下でデータベース化された濃度分布を重ね合わせたものと、現実的な気象条件下での1時間平均での濃度分布に関する計算結果と比較すると良好に対応することが示された。以上により、仮想気象条件下において、風洞実験で用いられる重合法による迅速拡散予測手法は有効であることを示唆することができた。

風洞実験で用いる重合法を用いた即時大気拡散計算手法の妥当性を調べるために、観測データを入力条件として与えた実気象条件下での大気拡散計算を行い、重合法により推定された濃度分布と比較した。その結果、変化する気象状況下での1時間平均濃度分布と良好に対応することが示された。これにより、重合法を用いた局所域大気拡散計算手法は即時対応が可能であることを示唆することができた。本研究では、非定常現象の予測に優れたLarge-Eddy Simulation(LES)モデルを用いることで、局所地形起伏・建築構造物などの影響を受ける複雑乱流場の中でも正確に大気拡散計算ができ、かつ、詳細データの提供が迅速に行える原子力緊急時のための局所域大気拡散予測手法の開発を行った。まず最初に、短い吹走距離で任意の気象状況の再現を可能にする大気乱流の生成手法を開発した。次に、この計算手法を用いて、仮想気象条件下での大気拡散の事前計算を行って平均濃度分布を各平均風向でデータベース化した。平均風向が変化する気象状況下での大気拡散の計算も行い、平均風向の出現頻度に応じてデータベース化された濃度分布を重ね合わせて両者の濃度分布の対応性を調べた。その結果、平均風向間隔が10°以下であれば、濃度分布の重ね合わせにより良好に予測できることが示された。以上の得られた知見を基に、最終年度は、現実気象条件下において実在する原子力施設を対象に大気拡散計算を行った。その結果、前線が通過するような平均風速・平均風向が短時間で急激に変化する気象条件下では、トレーサガスも地形の起伏や建物形状に起因する気流や森林内への取込み効果などが顕著に見られ、予想以上に複雑な拡散状況を示すことが分かった。こういった挙動に対しては重ね合わせによる濃度分布の予測も難しく、今後の検討課題にしたいと考えている。しかしながら、代表的な気象条件においては、良好に予測できることが示されており、重合法を用いた局所域大気拡散計算手法は即時対応が可能であることを示唆することができたと言える。初年度で開発したLES温度成層大気乱流生成手法を用いて、実在する原子力研究施設を対象に各風向別に大気拡散計算を行う。ここでは、代表的な風速・温度分布をLESモデルの入力条件として与えて仮想気象状況を再現し、基本的な濃度分布パターンのデータ取得を行う。る。風向間隔は5°から10°程度として計36から72ケースの計算を行い、濃度分布をデータベース化する。次に、対象施設周辺において取得した気象観測データを入力条件として与えて、実気象状況下での大気拡散計算を行う。この気象状況の風向出現頻度に基づき仮想気象条件下でデータベース化された濃度分布を重ね合わせたものと、現実気象条件下での濃度分布に関する計算結果との対応性を調べ、重合平均による拡散予測手法の有効性を実証する。平成29年度において確立された重合平均による局所域詳細大気拡散予測手法を、実在する原子力発電所に適用する。まず、仮想気象条件下において原子力発電所より放出された点源プルームの大気拡散計算を、風向間隔を10°として計36ケース行い、濃度分布をデータベース化する。次に、実気象条件下での大気拡散計算を行うために、気象モデルなどを用いて実際の気象状況を忠実に再現する。