hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
共形場理論とゲージ理論の代数的解析

しかしuがqに依存しない場合では上述したように一定の成果を得ることができた。またパラメータqがgenericな場合においても表現の既約性を判定するKac行列式やその特異ベクトルについてある程度の発見があったので、研究はおおむね順調に進行しているといえる。近年AGT予想(2次元共形場理論の相関関数と4次元ゲージ理論の分配関数が一致するという予想)のq変形版などで重要な役割を演じているDing-Iohara-Miki代数(DIM代数)と呼ばれるホップ代数の表現の構造についての研究を行った。DIM代数のレベルN表現という表現ではAFLT基底と呼ばれるAGT予想を説明するうえで非常に良い性質を持った基底を取ることができ、その基底はMacdonald多項式のある種の一般化(一般化Macdonald多項式)とみなすことができる。本年度は特にレベルN表現から現れるある代数AのKac行列式を証明することで、Awata, Feigin, Hoshino, Kanai, Shiraishi, Yanagidaによって予想された代数Aの生成元に関するPBW型のベクトルが基底を成すという予想を解決した。さらに代数Aの特異ベクトルがある一般化Macdonald多項式と一致しているという事実を発見した。この発見は通常のMacdonald多項式が変形W代数の特異ベクトルに一致するという従来から知られている対応の一般化とみなすことができる。また一般化Macdonald多項式へのDIM代数のいくつかの生成元の作用の形も調べ、その一般形を予想した。一般化Macdonald多項式はあるハミルトニアンの固有関数として特徴づけることができるが、そのハミルトニアンと可換な可算無限個の高階のハミルトニアンを与え、その固有値も予想した。これらの予想は、一般化Macdonald多項式がDIM代数の自己同型写像を通じてランクN表現(DIM代数のレベルN表現とある種の双対関係にある表現)の抽象的な基底を具体的に再現していることを表している。またDIM代数の普遍R-行列に関する研究も行い、その表現行列の一般化Macdonald多項式を用いた公式も予想した。研究はおおむね順調に進展している。パラメータqの0極限での証明は受入研究者から有益な助言をいただくことができたので可能となった。また難しい問題に直面し、研究が遅れたこともあったが、何日も夜通し研究を行ったので遅れを取り戻すことができたと思う。今後は、最高ウエイトuがq依存性を持つ場合においても、どのような振舞いをするかについて調べる。単にq依存性を持つ場合でもその依存の仕方でさらに場合分けが必要だが一つ一つ具体的に調べていく。また変形Virasoro代数を対称性に持つRSOS模型と呼ばれる統計模型ではパラメータqは温度に対応しており、q = 0極限は絶対零度に対応する。
バイオセラミックス-ディオプサイドの超塑性

CaO-MgO-SiO_2-TiO_2系ガラスセラミックスは、800900°Cの範囲において0.1MPa以下の圧力でプレス加工法によってクラウン等の複雑形状を容易に成形でき、その後の結晶化熱処理によって充分な機械的強度を得ることができ、且つ天然歯に近い透明度と色調を得られる^<1)>ために注目されている。本研究は、CaO-MgO-SiO_2(ディオプサイド以下、CMS_2)の結晶化過程と高温変形挙動について検討した。CaCO_3、MgCO_3、およびSiO_2をCaO:MgO:SiO_2のモル比が1:1:2となるように秤量・混合して、白金坩堝中で1873Kに10.8ks溶解し、銅板上及び内径10mm、長さ50mmの銅パイプに鋳造した。結晶化速度を求めるために、CMS_2を大気中で1173Kに0.3、3.6、14.4、32.4ks加熱保持してガラスCMS_2(以下、G-CMS_2と略す)を結晶化させた。試料の評価は、11731233Kの温度域と室温における組織観察、ビッカース硬さ(以下、Hv)測定(測定荷重25g、負荷時間15s)、X線回折及び1173Kにおける四端子法電気抵抗測定をそれぞれ行なった。また、直径10mm、長さ25mmの円柱状のCMS_2試料を1173Kに加熱保持して大気中で圧縮試験を行ない、変形挙動を検討した。その結果、主として以下の結論を得た。1)CMS_2を直径方向で少なくとも130%まで変形できることを見出し、これより引張り応力によっても大きな変形能を有することが期待され、超塑性発現の可能性を示し得た。2)1173Kにおいて0.3ksで約50μmの結晶層を形成し、試料表面層が強化された。3)ガラス相から結晶相への転移を電気抵抗の変化として観察でき、結晶化過程が何らかの原子の拡散によることを示した。4)結晶化によってΔHv=350400の硬化(強度上昇)を得た。
西岸境界流続流における組織的流れの形成メカニズムに関する研究

黒潮や湾流に代表される西岸境界流は再循環とよばれる流れを伴う。Rhines and Young (1982)は擾乱による渦位一様化によって再循環のしくみを説明しようとしたのに対し、ロスビー波の渦位輸送によって再循環が形成されるという説も近年再認識されているが(Haidvogel and Rhines 1983他)、依然としてそのしくみは明らかにされていない。2017年度の研究では西岸境界流中の渦擾乱の効果を単純化して与えた概念モデルにおいてロスビー波が再循環を駆動することを示したが、2018年度は実際の黒潮等と同じ東向きのジェット流でも同様のメカニズムによって再循環が形成されるかを調べた。渦エンストロフィーの解析によってジェットの傾圧不安定によって生じた擾乱からロスビー波が励起されること、その時ロスビー波による北向き渦位輸送が再循環の形成に寄与していることが示された。Holland and Rhines (1980)などの従来の研究では、左記に述べられた北向き渦位輸送は平均流によるエンストロフィー移流によって説明されて来た。しかし本研究では渦エンストロフィーを周波数成分に分けることで、むしろロスビー波の励起によるものが無視できないことが示された。これらの結果は前年度の概念モデルの結果と整合的で、ロスビー波によって再循環が駆動されるという説を支持する。西岸境界流は風応力によって駆動される大規模風成循環の一部であり、再循環の東端でジェットの幅は急激に広がりスベルドラップ内部領域流に接続する。この様な風成循環全体を理想化した数値実験を行った所、風応力の東西分布によって再循環の強さ、緯度が変化することが示された。このことは西岸境界流が東西方向に積分した風応力によって決まるという単純な線形理論では説明できない。同時に内部領域に生じる東西縞状の循環構造も変化することが示された。西岸境界流の領域では風成循環が渦によって散逸される領域に相当する。またその過程で再循環や東西縞状構造が形成されるが、そのしくみはこれまで十分理解されていない。本研究では西岸境界流ジェットに伴う再循環の形成メカニズムおよび再循環の東端でジェットが広がり内部領域流へと接続するメカニズムの2つ明らかにすることによって風成循環全体のしくみを完結した形で理解することを大局的な目標としている。2018年度までの研究によりロスビー波が再循環の形成に大きな役割を果たすことが強く支持する結果を得ることが出来た。また風応力の東西分布とジェット、再循環、東西縞構造が連動して対応していることが数値的に示された。これらの結果は再循環の形成と内部領域流との接続メカニズムの理解に大きく寄与する。また今後さらに解析を進めてゆくことで、再循環やジェット内の渦活動が風成循環の散逸に果たす役割を明らかにできることが期待出来る。よって本研究はこれまでの所順調に進捗していると判断される。これまでの研究からロスビー波が再循環の形成に寄与することが示されたので、今後は続流ジェットからロスビー波の発生するしくみをより明らかにする。また理想化した数値実験によって得られた風応力に対する渦、再循環、東西縞構造の依存性についてより詳細な解析を行い、その背後にある力学過程について理解を進める。2018年度の解析からジェットの傾圧不安定によって生じた擾乱がロスビー波を励起することが数値実験の解析により示されたが、その力学的なメカニズムはまだ十分明らかではない。特にジェット中の擾乱は東進するにもかかわらず、そこからなぜ西進するロスビー波が生じるのかは従来から大きな謎とされて来た。一方、再循環中で渦位が一様化することはよく知られた現象である。Rhines and Young (1982)の従来の説明ではロスビー波による北向き渦位輸送は考慮されていないので渦位が一様化する理由は十分には説明できない。それではなぜ渦位は一様化するのか?これらについて数値実験のさらなる解析や新たな数値実験、理論的考察により研究を進めてゆく。風応力に対する依存性については再循環の強さや渦運動エネルギーなど様々な要因が影響し合うことでそのような現象が見られることが示唆される。それらについてより定量的な解析や追加の数値実験を行うことによって、どの様な要因がどのように絡み合っているのか、それによって示唆される風成循環に内在する力学について調べてゆく。[ロスビー波による再循環形成]黒潮続流や湾流域では中規模擾乱によって再循環とよばれる流れが形成される。本研究では理想化された数値実験を行い、成層流体中の強制ロスビー波によって、表層深層両方で渦分解モデル(Holland and Rhines 1980)で得られたものと同じ向きの再循環と渦位輸送が形成されること示した。渦位輸送の向きは線形理論によって説明することが出来る。また現実的な強さの再循環が生じるには、湾流や黒潮続流域で典型的な振幅のロスビー波があればよい。このことから従来の渦位一様化理論(Rhines and Young 1982)で考えられていた不可逆的な混合は渦位輸送にとって本質的でないことが示される。[ロスビー波の発生メカニズム]黒潮続流からロスビー波が生じるしくみを理想化した流入流出モデルにより調べた。

モデルで得られた流速場を周波数空間上の経験的直交関数で展開することで、続流で発生した擾乱が非線形発展と背景流の水平構造の変化の影響によってロスビー波に変化することが示唆された。[複数フロントの形成]黒潮続流は下流域では複数の東向きジェットが存在するという結果が数値シミュレーションで得られているが、現実の続流域の流れ場の理解は進んでおらず、この様なジェットが実在するかは確かでない。そこで本研究では衛星海面高度計データ等の解析し現実のジェットの存在を確かめた。その結果、4つのジェット(Kuroshio Extension, Kuroshio Extension Northern Branch, Subarctic Boundary Current, Subarctic Current)が存在することを示した。このうち2つは数年から十年の時間スケールで南下する傾向があることも分かった。以上から数値シミュレーションの結果は現実をよく再現していることが分かった。当初予想していた通り、強制ロスビー波によって渦分解モデルの結果が定性的に再現できたことに加え、その際のロスビー波の振幅が現実に観測されるものと同程度であることが確認された。ロスビー波の発生の仕組みの解明についても一定の進展が見られている。また、数値シミュレーションで得られた複数フロントが現実海洋でも存在することが確認され、今後その詳細な性質を明らかにしてゆくことの意義が明瞭となった。以上のことから、本研究は順調に進展していると判断される。黒潮や湾流に代表される西岸境界流は再循環とよばれる流れを伴う。Rhines and Young (1982)は擾乱による渦位一様化によって再循環のしくみを説明しようとしたのに対し、ロスビー波の渦位輸送によって再循環が形成されるという説も近年再認識されているが(Haidvogel and Rhines 1983他)、依然としてそのしくみは明らかにされていない。2017年度の研究では西岸境界流中の渦擾乱の効果を単純化して与えた概念モデルにおいてロスビー波が再循環を駆動することを示したが、2018年度は実際の黒潮等と同じ東向きのジェット流でも同様のメカニズムによって再循環が形成されるかを調べた。渦エンストロフィーの解析によってジェットの傾圧不安定によって生じた擾乱からロスビー波が励起されること、その時ロスビー波による北向き渦位輸送が再循環の形成に寄与していることが示された。Holland and Rhines (1980)などの従来の研究では、左記に述べられた北向き渦位輸送は平均流によるエンストロフィー移流によって説明されて来た。しかし本研究では渦エンストロフィーを周波数成分に分けることで、むしろロスビー波の励起によるものが無視できないことが示された。これらの結果は前年度の概念モデルの結果と整合的で、ロスビー波によって再循環が駆動されるという説を支持する。西岸境界流は風応力によって駆動される大規模風成循環の一部であり、再循環の東端でジェットの幅は急激に広がりスベルドラップ内部領域流に接続する。この様な風成循環全体を理想化した数値実験を行った所、風応力の東西分布によって再循環の強さ、緯度が変化することが示された。このことは西岸境界流が東西方向に積分した風応力によって決まるという単純な線形理論では説明できない。同時に内部領域に生じる東西縞状の循環構造も変化することが示された。西岸境界流の領域では風成循環が渦によって散逸される領域に相当する。
腫瘍局所におけるIL23/Th17 pathway制御による新規分子標的の開発

腫瘍局所におけるIL-17mRNA高発現群は、有意差は認めないも、低発現群よりも予後不良傾向にあった。IL-17 mRNAの腹腔内の発現は、腫瘍深達度の増すにつれ、また、腹膜播種症例にて高発現であった。同一症例における、腹腔内でのIL-17mRNA発現の定量値と、腫瘍局所のIL-17の免疫組織学的染色で、その陽性細胞数を比較・検討も、両者に相関関係は認めなかった。これらの結果より、ヒト胃癌においても、腫瘍局所と腹腔内環境とでは、IL-17の腫瘍に対する、増殖効果または、抑制効果と相反すも、腫瘍局所においてはその制御、抑制により抗腫瘍効果を期待出来ることが示唆された。胃癌組織のホルマリン固定,パラフィン包埋標本を使用し,酵素抗体法および蛍光色素抗法にてIL-17, IL-21を染色.正常胃粘膜においてIL-17およびIL-21陽性細胞はリンパ球にわずかにそれらの陽性像を認めるのに対し,胃癌腫瘍組織においては癌細胞周囲の間質に浸潤する多数のリンパ球に陽性像を認めた.胃癌腫瘍組織ならびに、腹腔洗浄液中におけるIL-17陽性細胞を免疫組織化学染色にて検索したところ、両部位でとも、単核球にIL-17の陽性像を認めるも、腫瘍細胞にはその発現を指摘しえなかった。胃癌患者における、腫瘍局所のIL-17陽性細胞を免疫組織化学染色にて定量的に陽性細胞数を評価したところ、陽性細胞数は1視野につき7.30±0.82(mean±SE)であった。また、これと、術中腹腔洗浄液中のIL-17 mRNAの発現量との相関関係について検討したところ、r=0.092, P=0.329と両者に有意な相関関係は認められなかった。さらに、腹腔洗浄液中におけるIL-17陽性細胞を抗IL-17抗体、抗CD3抗体、抗CD4抗体、抗CD8抗体、抗&#612;δ-TCR抗体を用いてフローサイトメトリーにて解析した。CD3陽性T細胞にIL-17の発現を認めるも、&#612;δ-T細胞にIL-17の発現は認めなかった。CD3陽性T細胞の中でもCD4陽性T細胞に主にIL-17の発現を認め(72.2±4.86%)、CD8陽性T細胞におけるIL-17の発現は少なかった(27.6±4.85%)。昨今の諸報告によると、癌腫またその発現部位によりIL-17が抗腫瘍作用として機能するか、腫瘍増殖作用として働くか相反する報告がある。胃癌において腫瘍局所と腹腔内の部位別でのIL-17陽性細胞の発現量と、それら発現部位での相関関係について検討を要し、ならびに、胃癌患者の腹腔内洗浄液中におけるIL-17発現細胞の同定に時間を要したため。胃癌腫瘍局所、腫瘍微小環境におけるIL-17/IL-23を中心とした、免疫、炎症性サイトカインの動態を解析・検証し、そのコントロール、制御による新規分子標的の開発を目的とした。腫瘍局所におけるIL-17, IL-21, IL-23, IL-6, TGF-βmRNAの発現を定量的に評価した。いずれも、腫瘍組織においては、正常粘膜組織より有意に高発現であった。これら、サイトカインの腫瘍局所における相関関係IL17/IL-21, IL-17/IL-23, IL-17/IL-6, IL-17/TGF-βはいずれも、有意差をもって正の相関関係を認めた。腫瘍局所におけるIL-17, IL-21 mRNA高発現群は、有意差は認めないも、低発現群よりも予後不良傾向にあった。昨今の諸報告では、IL-17は動物種、癌種、発現部位により腫瘍増殖作用か、腫瘍増殖抑制作用の相反する報告がなされた。我々の報告においても、腫瘍局所におけるIL-17は腫瘍増殖作用がある一方、腹腔内のIL-17 mRNA高発現群は低発現群に比べ予後良好であることを指摘した。IL-17 mRNAの腹腔内の発現について病理学的因子との解析を行なったところ、腫瘍深達度の増すにつれ、また、腹膜播種症例にて高発現であった。同一症例における、腹腔内でのIL-17 mRNA発現の定量値と、腫瘍局所のIL-17の免疫組織学的染色で、その陽性細胞数を比較・検討も、両者に相関関係は認めなかった。

ヒト胃癌腫瘍局所において, IL-23の発現のみならず, IL-6,IL-21,IL-17等様々な炎症性サイトカインが複合的に腫瘍微小環境を形成している.このため,当初予定していたIL-23, IL-17の関連のみならず,代表的な炎症性サイトカインである, IL-6のヒト胃癌腫瘍局所における発現を追加測定,検討したため.当初の仮説として、腫瘍局所におけるIL-23の発現抑制によりTh-17を制御することで腫瘍増殖を抑制することを目的とした。しかしながら、以前の我々の研究実績として胃癌腹腔洗浄液中におけるIL-17mRNAは腫瘍の増殖・進展に伴い高発現も、進行胃癌患者においてその高発現群は予後良好であり、その臨床的意義としてIL-17の腹腔内環境における抗腫瘍免疫としての作用が示唆された。発現部位別での発現量と予後の関連を検討し、前年度の腫瘍局所のサイトカインの発現状況の解析を継続するとともに、食道癌についても、腫瘍局所のサイトカイン・ストームの状況を解析、検討する。癌微小環境腫瘍微小環境における, IL-23, IL-17の発現のみならず, IL-6,IL-21,IL-17などの他の様々な炎症性サイトカインの複合的,網羅的な測定ならびに相関関係の解析,検討を行う必要がある.
B細胞抗原受容体を介するシグナル伝達機構におけるチロシンリン酸化とCD45の役割

一昨年来、我々はB細胞抗原受容体(BCR)を介した細胞内情報伝達に膜型チロシン脱リン酸化酵素であるCD45が重要な役割を担っていることをCD45を欠失させたB細胞クローンを樹立して明らかにしてきた。本年度はCD45のこのシステムにおける作用点を明らかにする目的でCD45の基質の検索を行った。未熟B細胞株WEHI-231より樹立したCD45陰性クローンでは、親株でBCR刺激後に認められる種々のチロシンリン酸化パターンがBCR刺激以前より構成的に認められた。この結果はCD45の基質がシグナル伝達の上流に位置するチロシンリン酸化酵素(PTK)であることを示唆するものであるので、BCR複合体に会合することが報告されているPTKを候補として、免疫沈降後の抗ホスフォチロシン抗体を用いたウェスタン解析、およびインビトロカイネース解析を用いて、親株とCD45陰性クローンでチロシンリン酸化の程度、酵素活性に変化の見られるPTKを検索した。その結果、src型PTKであるLynのチロシンリン酸化程度がCD45陰性クローンで増強しており、かつ自己および外来の基質に対するリン酸化活性がともに増強していることが明らかとなった。一方、同じsrc型PTKであり、BCRへの会合が報告されているLckではこのような変化は認められなかった。この結果は、CD45は選択的に基質に作用していること、未熟B細胞におけるLynのCD45による制御は、今まで報告されているsrc型PTKの様式、すなわちC末のネガティブ制御部位の脱リン酸化によるPTK活性の上昇とは異なるメカニズムに因ることが示唆された(投稿準備中)。現在、この機序の解析とともに、成熟B細胞BAL-17より樹立したCD45陰性クローンを用いて、成熟B細胞における基質の同定を進めている。
潰瘍性大腸炎治療を目的としたプロピオン酸ベクロメタゾン製剤開発並びに臨床適用

(1)潰瘍性大腸炎(UC)の治療を目的として、強力な局所抗炎症作用を有し、且つ、全身性副作用発現の少ない副腎皮質ホルモン剤であるジプロピオン酸ベクロメタゾン(BDP)を含む注腸液を調製し、臨床適用に向けて薬剤学的検討を行った。BDP注腸液は、1%メチルセルロース水溶液にBDPエタノール溶液を加えて調製した。BDPの平均含量は、4°C暗所保存では、調製後2週目で調製直後の93.4%、4週目で85.6%に低下した。一方、40°C明所保存では、調製後1週目で93.9%に低下し、その後はほぼ一定であったが、1日目からBDPの結晶の析出が認められた。パラオキシ安息香酸メチルの添加によって安定性は向上した。BDP注腸液を3名のUC患者に投与した結果、臨床症状および臨床検査値(WBC値やCRP値)の改善が認められた。また、プレドニゾロン注腸液の投与で副作用が発現していた2名は、BDP注腸液への変更により副作用の消失が確認された。調製したBDP注腸液は、UC患者の治療において、有効な薬剤であることが示唆された。(2) BDP注腸液のUCに対する有効性をTNB誘発性炎症性腸疾患モデルラット用いて検討した。TNB処理後3日目から、BDP注腸液を1日1回(20または50μg/rat/day)、4または11日間、連日投与した結果、下痢や下血などの消化器症状が発現しているラットの割合は、対照群に比してBDP投与の経過とともに低下し、50μg投与では4日目で全例において改善された。結腸湿重量、障害スコアおよび組織中MPO活性では、投与後の初期(4日目)では投与量依存的な効果が認められた。しかし、11日目においては、対照群との差は認めれなかった。この原因としては対照群の自然治癒よるものと考えられる。BDP注腸液は、TNB誘発性炎症性腸疾患モデルラットにおいて、投与初期において投与量依存的な効果が認められ、臨床における有用性を裏付けることができた。潰瘍性大腸炎は、厚生省の特定疾患に指定されている疾患であり、薬物治療として、副腎皮質ステロイドであるプレドニゾロンの注腸液および坐薬による局所的な療法が臨床で実施されている。しかし薬物の一部が体循環に移行することにより副腎系が抑制されてクッシング症候群などの全身性副作用が発現することが報告されていることから、全身性の副作用が少ないステロイド剤の注腸液と坐剤の開発が望まれている。そこで、吸入剤などに用いられ、局所作用が強くかつ吸入後に血中へ移行した際に速やかに代謝されるため全身作用が少ないことが報告されているプロピオン酸ベクロメタゾン(BDP)を用いて、注腸液および坐薬の調製と臨床適用についての検討を試みた。BDP注腸液と坐剤の製剤学的検討により、その調製法と使用方法は各々確立された。臨床では、プレドニゾロン注腸液で効果が得られず、満月様願貌などの副作用が発現した患者にBDP注腸液を投与して改善が見られ、その有用性が確認された。これらについては、学会発表を行ない、その中で注腸液については学術誌に掲載が予定されている。

BDP注腸液と坐剤の効果を詳細に解明するため、潰瘍性大腸炎モデルラットを作成して、投与後の効果を検討した結果、対照群と比較して、有意な症状の改善が認められ、臨床での効果が裏付けられた。注腸液については学会発表を行い、学術誌に掲載が予定されている。局所投与後のBDPの体内動態から副作用の発現が少ない原因を解明するため、現在、BDP注腸液をラットに投与後の血中移行性について検討している。まだ、予備試験の段階であるが、静脈内投与と比較したそのアベイラビリティーは1%前後であり、移行性が低い薬剤であることが示唆されている。今後、代謝物を含めた検討を行う予定である。(1)潰瘍性大腸炎(UC)の治療を目的として、強力な局所抗炎症作用を有し、且つ、全身性副作用発現の少ない副腎皮質ホルモン剤であるジプロピオン酸ベクロメタゾン(BDP)を含む注腸液を調製し、臨床適用に向けて薬剤学的検討を行った。BDP注腸液は、1%メチルセルロース水溶液にBDPエタノール溶液を加えて調製した。BDPの平均含量は、4°C暗所保存では、調製後2週目で調製直後の93.4%、4週目で85.6%に低下した。一方、40°C明所保存では、調製後1週目で93.9%に低下し、その後はほぼ一定であったが、1日目からBDPの結晶の析出が認められた。パラオキシ安息香酸メチルの添加によって安定性は向上した。BDP注腸液を3名のUC患者に投与した結果、臨床症状および臨床検査値(WBC値やCRP値)の改善が認められた。また、プレドニゾロン注腸液の投与で副作用が発現していた2名は、BDP注腸液への変更により副作用の消失が確認された。調製したBDP注腸液は、UC患者の治療において、有効な薬剤であることが示唆された。(2) BDP注腸液のUCに対する有効性をTNB誘発性炎症性腸疾患モデルラット用いて検討した。TNB処理後3日目から、BDP注腸液を1日1回(20または50μg/rat/day)、4または11日間、連日投与した結果、下痢や下血などの消化器症状が発現しているラットの割合は、対照群に比してBDP投与の経過とともに低下し、50μg投与では4日目で全例において改善された。結腸湿重量、障害スコアおよび組織中MPO活性では、投与後の初期(4日目)では投与量依存的な効果が認められた。しかし、11日目においては、対照群との差は認めれなかった。この原因としては対照群の自然治癒よるものと考えられる。BDP注腸液は、TNB誘発性炎症性腸疾患モデルラットにおいて、投与初期において投与量依存的な効果が認められ、臨床における有用性を裏付けることができた。
有機半導体薄膜におけるTHz光電物性の探索とTHzイメージング素子への応用

本研究の目的、OFETを利用したTHzセンサの検出原理は、(1)ポテンシャルゆらぎの谷底に緩く束縛されているホールにTHz波を照射する。すると、ホールはTHzフォトンからエネルギーを受けてキャリア障壁を乗り越える。(2)ペンタセンOFETのソース・ドレイン間の電界により、THz照射で乗り越えたホールがドリフトし、出力電流の増加として検出される。という2つの過程に分けることができる。今年度は、(1)の段階として、有機半導体中のチャネル部に誘起されたキャリアによるTHz帯吸収スペクトルを詳しく調べる研究を完成させた。(1)の段階結果について、OFETの有機層中に電界誘起された自由ホールによる明確なTHz帯吸収スペクトルを得ることに世界で初めて成功している。得られたスペクトルの形状は、測定された0.22.0THzの範囲においてフォトンエネルギーが増加するに従って緩やかに増加しており、単純なDrude-Lorentzモデルでは説明が付かない。このようなスペクトル解析によってOFET中の自由キャリアがおかれたポテンシャル環境を調べることができるという点で、新たな物性評価手段としても興味深い結果である。さらに、THz波の総吸収量が電界効果移動度によらずOFET中の自由キャリア量に比例することも示した。この結果は、OFETチャネル部に誘起されたキャリアが確実にTHzフォトンのエネルギーを吸収していることを表すものである。これらの成果に関して、原著論文1報の他、国際会議でも積極的に発表しており、十分な成果であると認められる。研究成果に関して、国際会議発表あるいは論文投稿に至るだけの結果を得た。今回実証したTHzセンサの検出原理(1)OFETの有機層中に電界誘起された自由ホールによる明確なTHz帯吸収スペクトルを得る結果に続いて、現在、THzセンサの検出原理(2)の過程であるTHz波照射によるOFETの出力電流の変化を確認する実験を始めており、今後、OFET型THzセンサの実現に向けてさらに研究を進めてゆく。本研究の目的は、大きなキャリア輸送障壁のないOFETの作製法を確立し、大面積フレキシブルTHzイメージングデバイスを創出するための基礎的な知見を得ることである。そのために、(1)グラフォエピタキシー効果を利用し、微小なバンド端ゆらぎを残したまま大きなキャリア輸送障壁が無いOFETを作製する方法の研究、ならびに、(2)有機電界効果トランジスタ(OFET)におけるゲート電場誘起キャリアによるTHz帯分光学的研究の2サブテーマを平行して行っている。(2)について、OFET中の電場誘起キャリアによって、容易に検出できるレベルのTHz波吸収が生じることを示した。その吸収スペクトルは、単純なDrudeモデルでは説明できず、キャリアが置かれた環境のポテンシャルゆらぎの影響を受けていることが示唆された。今後、様々なOTFTの作製技術を統合して研究を進めてゆくことによって、THz吸収スペクトルからキャリアの状態を知るための基礎的な知見を蓄積してゆけるものと期待される。さらに、この結果は、OFET中のキャリアがTHzフォトンのエネルギーを吸収していることを示すものでもあることから、THzセンサへの応用にも希望が持てる結果である。この成果については、応用物理学会と米国材料科学会にて発表を行った。(1)についても進展が見られた。アモルファス基板上のペンタセン薄膜においては、元々c軸こそ基板法線方向に配向しているが、面内方向には無配向である。それに対して、アモルファス基板表面に適切な周期的な溝構造を形成することによって、溝端部における表面の折れ曲がり線に対してペンタセン結晶粒のb軸が垂直になるように配向成長することを実証し、成長条件の最適化によって大きなキャリア輸送障壁を有する結晶粒界の数を1/2に減らすことに成功した。この成果については、Organic Electronics誌に論文が掲載された。2つの研究サブパートのいずれについても、国際会議発表あるいは論文投稿に至るだけの結果を得た。

今回実証したグラフォエピタキシーの効果をさらに高める工夫について、様々な試みを行ってゆく予定である。さらに、今後基礎的な実験と平行して、THz波照射によるソースードレイン間ドリフト電流の変化を測定することで、THzフォトンより受け取ったエネルギーによって弱束縛電荷キャリアのドリフトが促進されることを確認する実験も行う。また、この弱束縛電荷キャリアとTHz波の相互作用をTHzセンサに利用する研究も進めてゆく。今回実証したTHzセンサの検出原理(1)OFETの有機層中に電界誘起された自由ホールによる明確なTHz帯吸収スペクトルを得る結果に続いて、現在、THzセンサの検出原理(2)の過程であるTHz波照射によるOFETの出力電流の変化を確認する実験を始めており、今後、OFET型THzセンサの実現に向けてさらに研究を進めてゆく。
筋活動解析のための光・電気・振動一体型センサの開発

本研究の目的は、生活の質(QOL)の向上を目指し、筋活動モニタリングのための光・電気・振動多点同時測定システムを確立することである。そのために、光・電気・振動一体型センサを提案した。生体の同一空間内において、光・電気及び振動特性の同時測定を可能とするものである。本研究課題において、提案センサを確立し、実際に、筋活動計測を試み、筋活動解析及びモニタリングの可能性を示唆した。また、今後の様々な応用計測のための基礎特性が得られた。本研究の目的は、生活の質(QOL)の向上を目指し、筋活動モニタリングのための光・電気・振動同時測定システムを確立することである。そのために、光・電気・振動一体型センサを提案する。提案センサは、生体の同一空間内において、光・電気及び振動特性の同時測定を可能とするものであり、そられの測定値により筋活動診断の能力の向上を図ろうとするものである。本年度は光・電気・振動一体型センサを製作し、その性能の評価をした。一体型センサは、透明電極としてのITO電極で作成されたPVDFフィルムの表面に絶縁層を介して透明電極を積層化したものである。さらに、その上部に光センサを配置した構造である。一体型センサの光センサとして発光素子(近赤外LED)を有するものを中心として、フォトダイオードを有するものを両サイドに配置した構造とする。ITO電極及びPVDFフィルムが光を透過させるゆえ、LEDで発光し、生体からの光の反射を両サイドのフォトダイオードで検出することで光特性の測定が可能である。また、それぞれの光素子表面上に配置したITO電極で筋活動により生じる電位を、PVDFフィルムで筋活動により生じる筋振動(筋音)を測定することが可能である。実験として、生体モデルなどにより提案センサにより測定した電位、振動電圧及び受光電圧と筋電用ステンレス電極あるいは皿電極で得られた電位、PVDFフィルムで測定した振動電圧及び光センサのみで測定した受光電圧をそれぞれ比較した。結果から、提案センサにおける電位及び振動測定の精度が不十分であったが,提案センサによる電位、振動、受光電圧の測定の可能性を得た.次年度にセンサを改善し、筋活動の測定を行う。本年度は、前年度に行った提案センサの基礎的な性能評価をもとに、まず、実際の筋活動測定のためにセンサを改善した。具体的には、NIRS測定において外乱光の影響を受けるため、センサ構造を改良し、その影響の低減を図った。また、筋電測定のための透明電極を繰り返し利用することが困難であったため、ステンレス箔を用いた積層構造へ改良した。一方で、透明電極での筋電の繰り返し測定を可能にするため別の透明材料によるセンサの作成を行い、繰り返し測定の可能性を示した。改善した提案センサにより具体的な筋活動の測定を行った。実験として、製作した光・電気・振動積層型センサ3組を前腕に配置し、負荷をかけたときの筋活動にともなう光・電気・振動の測定を行った。結果から、測定精度には問題があるが、提案センサによる前腕の筋活動測定の可能性を示しえた。また、口腔筋への適応ついてセンサ構造を検討した。本研究課題では、提案センサを確立し、実際に、筋活動計測を試み、本手法の有用性を評価するとともに提案センサを用いた生体応用計測について検討する予定である。本年度は、前年度に行った成果をもとに、複数の被験者の筋活動解析及びモニタリングを行い、提案センサの有用性を評価した。まず、前年度からの測定精度の改善及びセンサ構造の最適化を図るために測定システムを改良した。発光素子としてこれまで2つのLEDを利用していたが小型化と測定精度の改善のために3波長発光可能な1つのLEDに変更した。また、筋電及び筋音測定のための電極としてITOをもとにしたセンサを用い、すべての素子を積層化することで小型化を図った。実際に、提案センサにより、複数の被験者の前腕における筋電、筋音、NIRSの同時測定を行った。結果から、提案センサにより、同一部位での筋電、筋音、NIRSの3種類の情報を得ることが可能であった。

また、負荷の程度によりそれぞれの測定値に変化が見られたことから筋活動解析及びモニタリングの可能性が示唆され、今後の応用計測のための基礎データが得られた。提案センサにより筋活動における筋電(EMG)、筋音(MMG)、NIRSの同時測定が可能であることを示しえた。しかしながら、前腕部のみでの筋活動の測定であり、口腔筋への測定へ至れなかったことからやや遅れていると評価する。24年度が最終年度であるため、記入しない。問題点は把握できていることから研究計画通り遂行できると考える。
アロを用いた再生医療に応用可能な、拒絶反応抑制方法の開発

角膜移植拒絶は主にTヘルパー1型T細胞(Th1)が誘導するため、臨床応用に向けたTh1制御方法を開発してきた。しかし、BALB/cマウスで有効であったTh1制御による拒絶抑制はB6マウスでは無効であったため、拒絶におけるTh1以外の免疫応答の関与を検討した。結果、Th1応答が欠如した状態では、Th17応答ではなく、Th2応答が主体となって拒絶が生じることがわかった。免疫学的拒絶制御を臨床応用する際にはB6マウスでの制御方法の開発が必須である。IFN-γ非依存性の拒絶応答におけるTh17の関与を検討した結果、有意なTh17の関与を示唆する結果は得られなかった。検討には強い拒絶反応が生じるC57BL/6(B6)ホストを用い、129マウス(minorHのみ非自己)の角膜ドナーを、B6マウス(WT)・B6-IFN-γKOマウス・B6-IFN-γ-receptor KOマウス・IL-17KOマウスのホストへそれぞれ全層角膜移植した。また、IL-17KOマウスへ移植後抗IFN-γ抗体による治療を行い、Th1,Th17双方の抑制を試みた。拒絶角膜はギムザ染色と免疫染色(CD11b,CD11c,Gr1,B220)を行った。移植7目後の角膜と頚部所属リンパ節におけるTh1/Thl7関連サイトカイン遺伝子発現をreal time PCR法を用いて測定し、normalマウスと比較した。結果、IFN-γKOマウスも(90%拒絶、n=20)、IFN-γ-receptorKOマウスも(100%拒絶、n=10)、IL-17KOマウスも、さらにIL-17KOマウスに抗IFN-γ治療を施行した群でも129マウス角膜を拒絶した(対照拒絶率100%)。拒絶角膜には好酸球やB細胞の浸潤がなく、好中球やマクロファージの浸潤が見られた。移植7日後の角膜での遺伝子発現の検討では、IFN-γKOマウスでIL-6,IL-17fの発現増強が見られたが、ドナー細胞との混合培養上清からIL-17産生を検出出来なかった。すなわち、マイナー抗原に対するIFN-γ非依存性の拒絶が存在し、好中球浸潤を伴う非Th2/非Th17応答の拒絶が示唆された。ヒトにおける免疫学的拒絶制御を行うにあたり、MHC適合とIFN-γ抑制を行うことでは不十分であると考えられ、さらなる拒絶機構の解明が必要と考えられた。拒絶制御における主なアプローチには(a)拒絶反応の誘導経路の遮断、(b)抗原性、免疫原性の少ないドナー組織の提供、(c)ドナー抗原に対するトレランスの誘導、があげられる。我々はTh1制御の臨床展開を目指して、Th1抑制による拒絶抑制や、抗原提示細胞内のグルタチオンレドックス制御による臨床応用可能なTh1環境抑制によって著明な拒絶抑制を可能にした。また、Th1抑制による拒絶抑制手法ではMHC適合が必須と考えられていたが、部分的なMHC適合によってもMHC適合と同様の拒絶制御が可能であることを明らかにした。BALB/cマウスをホストとするモデル実験の結果からは、臨床展開が可能で安全な拒絶制御手法が確立したと思量された。しかし、もとより高頻度、且つ、強い拒絶応答を生じるC57BL/6マウスをホストに用いた場合には、Th1抑制手法を用いた拒絶率が50100%に上昇し、INF-γKOマウスをホストに用いた場合でさえもMHC適合移植が100%拒絶された。また、CD4+ T細胞がC57BL/6マウスにおいても拒絶応答の要であり、そして、INF-γKOマウスにおけるminor抗原に対する局所拒絶応答は好中球浸潤が主体であったことから、好中球浸潤を特徴とするTh17応答が拒絶応答の主体ではないかと仮定した。しかし、IL-17KOマウスをホストに用いても、さらにIL-17KOマウスに抗INF-γ抗体による抗体治療を施した場合でさえも100%拒絶され、依然、好中球主体の拒絶応答がみられた。従って、INF-γ/IL-17非依存性の好中球主体の拒絶に関しては、臨床展開を行う前に拒絶応答の機序解明と拒絶制御手法の開発が必要と考えるに至った。また、Th1制御による拒絶応答の制御には、代償する免疫応答を誘導しないような、時期・抑制強度・新規の戦略などが必要と思われた。
細胞社会における集団細胞移動の動的理解と制御メカニズム

本研究では、個体における細胞移動の作動機序を解明する目的で、ショウジョウバエ雄性生殖器を取り囲む上皮組織の細胞集団移動をモデルに、個体における細胞移動の作動機序を解析した。外生殖器を取り囲むリング状の構造をした単層の上皮組織には、600個以上の上皮細胞が含まれており、互いに接着性を保ったまま集団で移動する。研究代表者らは、移動する上皮細胞集団の頂端面に左右非対称な平面極性があることを見出し、それに準ずる細胞接着面のつなぎ替えと細胞間張力の揺らぎによって、細胞同士が斜めにずれ続けることで、接着性を保った細胞移動が成し遂げられることを、実験・計測・理論を組み合わせた研究により明らかにした。細胞移動は、個体発生においてだけでなく癌の浸潤や転移などの病態発症のプロセスに至るまで、生命活動の様々な局面に関与している。研究代表者は、個体における細胞移動の作動機序を解明する目的で、発生過程でみられる集団細胞移動に注目した。ショウジョウバエでは、雄性生殖器官をとりまく細胞集団が円周状に移動することで、輸精管の左右非対称なループ形成に寄与する。この過程において、個体の中で細胞移動がどのように制御されているのか、移動の開始や他の細胞との相互作用に関与する分子メカニズム、及び器官形成を成し遂げる細胞の動的制御機構を解明し、細胞社会の中で細胞移動を制御する普遍的分子メカニズムを明らかにすることを本研究の目的とする。平成24-25年度では、生殖器官の回転における集団細胞移動様式の解明を試みている。生殖器官の回転が、生殖器を取り囲む上皮組織細胞が集団移動していることに起因することの確認のために、生きた蛹から上皮組織を含む生殖器官を切り取って内部組織を洗い落とし、ex vivo条件下で回転するかどうか観察した。培養条件により6時間以内の観察ではあるが、生殖器官の回転問題無く観察され、上皮組織単独で生殖器の回転を誘導するという新たな事実が明らかになった。回転中の上皮組織を組織学的に観察したところ、興味深いことに、上皮細胞間接着分子であるカドヘリンの細胞間局在が確認されたことから、上皮組織の細胞は、互いに接着を保ったまま集団で移動していることが示唆された。カドヘリンにGFPが融合したタンパク質を発現するトランスジェニックショウジョウバエを用いてライブイメージングを行った結果、上皮組織に含まれる細胞は、互いにつなぎ替え(細胞陥入)を頻繁に起こしながら同じ方向に向かって動いていく様子が観察された。細胞陥入に必要とされるカドヘリンとミオシンのノックダウンにより、生殖器の回転異常が確認された。上皮細胞のつなぎ替えとその方向性の確立に関しては、数理モデル研究者との共同研究で進行中である。平成25年度では、生殖器官の回転における集団細胞移動様式の解明を試みた。つなぎ替えの方向性には左右で非対称性があることが、定量解析より明らかになり、そのバイアスはミオシンの偏った局在に依存することが明らかになった。つなぎ替えの左右非対称性が集団細胞移動を誘導するのに十分であるかどうか、数理モデル研究者との共同研究により、コンピューターシミュレーションの作成を行った。その結果、in silicoの2D上皮シート内における細胞移動が確認された。以上の成果は現在論文投稿中である。細胞の集団移動において、先導細胞(tip cells)による誘引物質の受容が移動の方向性を決定することが報告されている。加えて、ECM(細胞外基質)とその受容体であるインテグリンの接着が重要な役割を果たす事が知られている。本研究で注目した外生殖器回転を誘導する上皮組織は円形であり、tip cellsに相当する動態を示す細胞は観察されなかった。加えて、移動する上皮細胞集団の基底部にECMの構造が確認されなかったことから、既存の集団細胞移動様式では説明出来ないメカニズムの存在が示唆された。

回転中の上皮組織を詳細に解析した結果、移動する個々の上皮細胞には左右非対称な極性が観察され、その極性に基づいて互いにつなぎ替えを起こす事で移動するメカニズムが示唆された。数理モデルによるシミュレーションによって、個々の細胞極性が同期することで集団移動を成し遂げるという、集団細胞移動の新たなメカニズムが示された。これまで明らかでなかった上皮組織の細胞集団移動に関するメカニズムとして、細胞接着を保ったままで動いて行く仕組みを見出した。前年度から論文は投稿しており、リバイスを重ねている。実験と数理モデルと異分野の組み合わせを分かりやすい形で発表することを目指しており、論文の実験の質は上昇している。細胞移動は、個体発生においてだけでなく癌の浸潤や転移などの病態発症のプロセスに至るまで、生命活動の様々な局面に関与している。本研究では、個体における細胞移動の作動機序を解明する目的で、ショウジョウバエ雄性生殖器を取り囲む上皮組織の細胞集団移動をモデルに、個体における細胞移動の作動機序を解析した。外生殖器を取り囲むリング状の構造をした単層の上皮組織には、600個以上の上皮細胞が含まれており、互いに接着性を保ったまま集団で移動する様子が観察された。興味深いことに、この上皮細胞の集団移動はex vivo条件下(個体から組織を切り取ってきて培養した条件下)においても観察されることから、A8a組織に含まれる上皮細胞の自発的な駆動力によって成し遂げられることが予測された。集団細胞移動のメカニズムとしては、移動方向からの誘引物質受容が報告されているが、リング状の組織であり典型的なリーダー細胞が観察されない本ケースでは、新たな集団細胞移動のモデルを提示する必要がある。申請者らは、移動する上皮細胞集団のアピカル(頂端)面に左右非対称な平面極性があることを見出し、それに準ずる細胞接着面のつなぎ替えと細胞間張力の揺らぎによって、細胞同士が斜めにずれ続けることで、接着性を保った細胞移動が成し遂げられることを、実験・計測・理論を組み合わせた研究により明らかにした。上皮組織の集団細胞移動に関する新たなメカニズムを、数理モデル、画像解析、遺伝学、ライブイメージングなどの技術を駆使して解明し、論文として発表することができた。同時に次に解決すべき生物学的に重要な課題を見出し、解析を始めている。
学習者の自然・社会認識形成の促進に関する教授心理学的研究-ATI現象を考慮した映像教材の作成および作成原則の確立について

本年度は、映像教材として「花の結婚」(BBC放送制作・NHK総合放送TV.昭和57年度11月放送)を用いた理科授業を計画・実践した。この教材は、虫媒花や風媒花水媒花などがそれぞれ受粉のために巧みな戦術を採っていることを映像で示したものである。先行研究ではこの教材の単なる視聴だけでは「かわいそうだ」などの情緒的反応が多いこと、花つくりや種の形成、他花受粉などに関する認知的枠組みを与えてからの視聴では情緒的反応は減少し、それぞれの花の受粉の工夫が読み取れること、の2点が明らかになっていた。この結果からは、花のつくりや他花受粉に関する知識所有度とVTR視聴による授業との間に交互作用のあることが想定できた。そして、この交互作用は知識所有度を高めることができれば解消できるだろうことも想定できた。そこで新たな小学校6年児童を対象に、花のつくりや他花受粉についての知識所有度を視聴前の6時間にわたる授業を通して高めることによって、児童全員に有効適切なVTR視聴を可能にすることを試みた。結果は、視聴後の感想文の分析によったが、約20%の児童が視聴後の感想において花の受粉についての情報を記述するとともに情緒的反応をも示した。花の受粉に関する記述は十分とはいえないものであったので、これらの児童に対してははじめに目標としたようなVTR視聴による授業は十分には組織しえなかったことになる。このクラスの児童たちは、「種子植物でも花が咲かないものがある」とか「種子植物でも実や種ができないものがある」といった知識をもっていること、雄しべ・雌しべの有無については必ずしも十分に認識していないことが、事前調査で明らかになっていたが、視聴の前の理科授業においてそれらの知識ないし認識を高められなかった可能性があり、今回の結果はこの反映と考えられる。
差分誤差を考慮したLESのダイナミックSGSモデル

LES(Large Eddy Simulation)は非定常乱流に対する数値予測手法の一つである.LESでは,格子で捕らえられるスケール(GS)の流れ場はフィルター化された流れ場の支配方程式を離散的に解いて求められ,その際に格子スケール以下(SGS)の流れ場からのGS流れ場への寄与についてはSGS応力に対するモデル(SGSモデル)が導入される.よって,LESの計算結果の信頼性はフィルター化された流れ場の支配方程式の離散化精度およびSGSモデルの信頼性の双方に依存する.モデル係数が流れ場に応じて自動的に算出されるSGSモデルとしてダイナミックSGSモデルがあり,このモデルではGermanoら(1991)によって提案されたテンソル・レベルのidentityを基にSGSモデルのモデル係数が決定される.しかしながら,テンソル・レベルのidentityに基づくダイナミックSGSモデルを使用したLESの計算結果は格子解像度や差分精度の影響を大きく受けることが知られている.そこで本研究では,ベクトル・レベルのidentityを通して差分誤差の影響がモデル・パラメータの値に直接反映されるLESの新たなSGSモデルを提案した.まず,従来のダイナミックSGSモデルであるダイナミック・スマゴリンスキーモデル(DSM)に対してベクトル・レベルのidentityを導入したSGSモデル(VDSM)を構成した.次に,空間2次,4次,8次および12次精度の対流項差分を用いた平板チャネル乱流のLESコードヘVDSMを組み込み計算コードを完成させた.さらに,DSMおよびVDSMを使用して平板チャネル乱流のLESを実行した.乱流統計平均量の計算結果の比較から格子解像度に対する計算結果の依存性はDSMよりもVDSMの方が少ないことが確認され,ベクトル・レベルのidentityを使用するSGSモデルの有効性が示された.本研究では,ベクトル・レベルのidentityを通して差分誤差の影響がモデル・パラメータの値に直接反映されるLESの新たなSGSモデルを提案した.まず,従来のダイナミックSGSモデルであるダイナミック・スマゴリンスキーモデル(DSM)にベクトル・レベルのidentityを導入したモデル(VDSM)を構成した.次に,空間2次,4次,8次および12次精度の対流項差分を用いた平板チャネル乱流のLESコードへVDSMを組み込み計算コードを完成させた.さらに,DSMおよびVDSMを用いて平板チャネル乱流のLESを実行した.統計平均量の計算結果の比較から格子解像度に対する計算結果の依存性はDSMよりもVDSMの方が少ないことが確認され,ベクトル・レベルのidentityを使用するSGSモデルの有効性が示された.本研究成果の公表については,日本機械学会論文集(B編)への投稿を現在準備中である.LES(Large Eddy Simulation)は非定常乱流に対する数値予測手法の一つである.LESでは,格子で捕らえられるスケール(GS)の流れ場はフィルター化された流れ場の支配方程式を離散的に解いて求められ,その際に格子スケール以下(SGS)の流れ場からのGS流れ場への寄与についてはSGS応力に対するモデル(SGSモデル)が導入される.よって,LESの計算結果の信頼性はフィルター化された流れ場の支配方程式の離散化精度およびSGSモデルの信頼性の双方に依存する.モデル係数が流れ場に応じて自動的に算出されるSGSモデルとしてダイナミックSGSモデルがあり,このモデルではGermanoら(1991)によって提案されたテンソル・レベルのidentityを基にSGSモデルのモデル係数が決定される.しかしながら,テンソル・レベルのidentityに基づくダイナミックSGSモデルを使用したLESの計算結果は格子解像度や差分精度の影響を大きく受けることが知られている.そこで本研究では,ベクトル・レベルのidentityを通して差分誤差の影響がモデル・パラメータの値に直接反映されるLESの新たなSGSモデルを提案した.まず,従来のダイナミックSGSモデルであるダイナミック・スマゴリンスキーモデル(DSM)に対してベクトル・レベルのidentityを導入したSGSモデル(VDSM)を構成した.次に,空間2次,4次,8次および12次精度の対流項差分を用いた平板チャネル乱流のLESコードヘVDSMを組み込み計算コードを完成させた.さらに,DSMおよびVDSMを使用して平板チャネル乱流のLESを実行した.乱流統計平均量の計算結果の比較から格子解像度に対する計算結果の依存性はDSMよりもVDSMの方が少ないことが確認され,ベクトル・レベルのidentityを使用するSGSモデルの有効性が示された.
セルロース誘導体の機能化に関する基礎的研究

セルロースエステルの新しい合成法として、ピリジン中TsC1の存在下でカルボン酸を直接エステル化剤とする方法を報告してきたが、本研究ではこの方法の応用としてアミノ酸を用いた新しいセルロースエステルの合成を試みた。始めにピリジン/TsC1/各種アミノ酸の系によりエステル化を行ったところ、セルロースのエステル化に先行してアミノ酸同士の縮合が起こることがわかった。そこで、アミノ基をアセチル基で保護した後、同様のエステル化を行ったところ、相当するセルロースのアミノ酸エステルが生成することを確認した。また、各種置換安息香酸を直接エステル化剤として利用可能であったことから、アミノ基を有するp-アミノ安息香酸によるエステル化を行ったところ、アミノ酸の場合と同様に縮合が優先した。この場合アミノ基をメチル基で保護することによって、相当するセルロースエステルが生成した。以上より、ピリジン中TsC1の存在下でアミノ基を有するカルボン酸を直接用いたセルロースのエステル化では、酸同士の縮合がエステル化に優先して起こるものの、アミノ基を適当に保護することにより相当するセルロースエステルを合成できることを明らかにした。セルロースの位置選択的なエステル化物を合成する目的で、酵素(リパーゼ)を触媒としたエステル化を試みた。今回は反応溶媒としてピリジン、DMF、DMAc/LiClおよびDMF/クロラール/ピリジンを、エステル化剤として酸無水物、エステルおよび各種活性化エステルを用い種々の組み合わせで反応を行ったが、酵素を触媒とした効果は認めることが出来なかった。今後、溶媒および用いる酵素の種類等を検討する必要があるだろう。