hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンザニア大地溝帯の生態・社会環境変容と在来農法の展開

本研究では、同地域におけるタンザニア独立以降の生態環境と生業活動の変遷を、調査地域に自生するタケの一斉開花と政策の変化に伴う社会の変化に照らしながら分析した。そして、それを踏まえて、タケと人の新たな関係性の創造について考察することを目的とした。調査・検討の結果、調査地域の農民は変化に対して、農耕体系にタケ植生の利用を取り入れ、また、多様な品種を使い分けることで、労働投入の低い農業を指向し、食文化と自給性は維持しながら、余剰を換金する現在の生業体系を構築していったことが明らかとなった。農民は、在来性を不断に更新しながら主体的に社会の変動に対応してきたのである。本年度は、既存の資料を整理するとともに、現地に協力研究者を派遣して新規情報を収集した。研究成果は、今年5月に開催される学会で発表すると共に、論文として公表する予定である。また、アジア各国のタケの焼畑およびタケ利用に関して資料収集を行うとともに、研究者との情報交換を行った。地域研究者間のネットワークを利用して、比較研究を実施してタケとヒトの関わりの検討をよりグローバルに展開する予定である。生態調査と更新過程のモニタリングを開始するための基礎資料として、開花群落の空間的な配置の地図化をおこなった。また、2013年1月に行った現地調査でタケの開花期間が明らかとなった。森林と竹林での焼畑農作業ついて、これまでに実施した労働投入量の計測結果と参与観察から得られた農作業の詳細な記録をもとに比較分析をおこなった。また、耕作世帯の社会的属性・生計戦略などを検討し、森林での焼畑と竹林での焼畑の生産性・効率性、生計に占める役割などを多面的に分析し、地域の生業体系における竹林焼畑の役割を明らかにした。アフリカに分布するタケの生態については記録が少なく、とくに一斉開花にかんしてはこれまで報告がされていない。東南アジアやインドに分布するタケの一斉開花枯死については、古くから研究がなされており(Janzen 1976など)、日本生態学会誌60巻1号(2010)で特集が組まれるなど、近年再び注目されている。仮軸型地下茎をもち束生するなど、形態的特徴が類似しており、一斉開花後の更新過程については共通点が多いと考えられる。先行研究の成果の整理と次年度に向けた調査手法の精緻化をおこなった。最終年度となる本年度では、渡航調査(4月5月)を行い、調査地域の枯死竹林の利用について集中的に調査を行った。タケの開花後2,3年の間は、枯死竹林は放置された状態が続いていたが、その後、開墾され焼畑に用いられるようになっていた。聞き取りの結果、枯死直後の開花株は稈が固く伐開に非常に手間がかかることから疎まれていたが、その後、シロアリの蚕食により枯死株が朽ちてくると稈はもろく手で押せば倒れるようになり、伐開にかかる労力の節約になり好んで開墾する者が現れたことが明らかとなった。また、枯死竹林に造成された焼畑では換金作物であるゴマがよく育つという認識も多くの人々が共有していた。また、枯死竹林の利用は、1970年代の一斉開花の際にも行われていたことも、聞き取りから明らかになっており、およそ40年周期のタケの一斉開花に関する世代間の知識の伝達についても、今後調査の余地がある。地域研究昨年度予定していた現地調査が実施できず、タケの開花後の植生変異に関してモニタリングが行えなかった。本年度の4月に渡航調査を実施して、データの取得に努める。研究成果の公表についても、同様の理由から結論に到達できず公表に至らなかった。5月には、学会発表を行い、批判や指摘をうけて論文を速やかに完結させる予定である。また、現地のタケの新種登録も、早急に行う予定である。これまでの聞き取り調査から開花枯死後の竹林は焼畑に適しているという説明を受けていたが、フィールドワークによって、開花枯死した竹林がすぐさま農地化されるわけではないことが明らかとなった。このことから、タケの開花枯死直後の遷移過程において人為的な影響は大きくない可能性を想定するにいたった。現地滞在期間が短く生態調査を実施することはできなかったが、現地研究協力者と植生遷移のモニタリングを継続する体制を築くことができた。4月5月にかけて実施する現地調査で、タケの稚樹バンクの形成状況を確認し、竹林の再生状況を明らかにする。また、人々がタケの一斉開花枯死をどのように認識しているのか、生態環境の大きな変化に足してどのように対応しているのかを明らかにする。研究成果は、学会発表及び学術論文として公表する予定である。

タンザニア南部地域に分布するタケの特徴と人々の生活における位置づけを明確にすることを目的として、昨年実施したタンザニアのタケ類にかんする広域調査の結果をまとめて、学会誌に英語で投稿する。また、調査地域に自生して竹林を形成しているタケは、アフリカ大陸でこれまで報告されてきたどのタケとも異なる形態を有していることから新種と判断され、このタケをアフリカの自生種として登録する。過去の各年代に、人はどのようにタケとかかわってきたのか、植生景観にどのような変化が起きたのかインフォーマントの耕作地の変遷をたどりつつ聞き取り調査を実施する。その際、平成24年度に実施した民族誌等の文献調査の結果をふまえつつ、歴史的なできごと(独立、政策の施行など)、個人史のなかでキーとなるできごと(小学校入学・卒業、結婚など)などを手がかりに聞き取りをすすめ、年代を特定・検証する。タケの管理、焼畑の開墾・火入れ・除草などについて、できるだけ直接観察によって、タケにまつわる人の関与を記録すると同時に、可能な限り定量的データを収集する。また、竹林や開花群落を観察しながら、インタビューを実施する。以上のような手法を用いて人がどのようにタケを認識しているのかを把握する。自身の渡航調査が実施できなかったためである。渡航調査費・データ解析費用・論文執筆費等に使用する予定である。昨年度実施した現地調査で得られた情報をジオデータベース化し解析を進める。現地の研究協力者と協力して、タケの開花枯死後の植生遷移の継続的なモニタリングを継続する。アジア・南米地域の竹林、一斉開花現象について知識を深めると共に、それと焼畑との関連を文献調査、関連研究者との連携によって明らかにしてゆく。
抗菌活性および抗腫瘍活性Kinamycin類の立体選択的全合成

抗菌,および抗腫瘍活性を有するkinamycin類の立体選択的全合成研究において,我々は,平成10年度までにABC環に相当するbenz[f]indanoneのモデル化合物の合成,およびBC環に相当するindenoneとDanishefsky dieneとのDiels-Alder反応によるD環の構築を達成した.平成11年度において,我々はkinamycin類がABC環で必要とするすべての酸素官能基を持つbenz[f]indanoneを1,5-dihydroxynaphtholから8行程で合成した.一方,BCD環を持つモデル化合物についてD環上に酸素官能基の導入を検討した.D環上のエノンをシロキシブタジエンに変換し,エノールエーテル部位をOsO_4酸化してヒドロキシケトンとしたのち,DIBAL還元してtrans-ジオールを選択的に得た.これをケタールで保護したのち,残るオレフィンのOsO_4によるジヒドロキシル化を試みたが,目的とする立体異性体は得られなかった.しかし,ジオールをかさ高いTBS基で保護したところ,環構造の変化がNMRより観察され,選択性の逆転が期待された.実際,このもののOsO_4によるジヒドロキシル化により,酸素官能基がcis,trans,transの目的の相対配置を有するD環が得られた.今後,これまでに検討された合成反応を組み合わせることにより,kinamycin類の立体選択的全合成を達成できるものと考えられる.抗菌,および抗腫瘍活性を有するkinamycin類の立体選択的全合成を,以下の戦略で達成することを目的とし,研究を行った.1)Kinamycin類のもつ4つの環のうち,不斉炭素を有するD環をbenzo[f]indenone(1)とDanishefsky-type diene(2)とのDiels-Alder反応で構築したのち,必要な酸素官能基を導入する.2)現在までに報告例のない,高度に酸素官能基化された1の効率的合成をめざす.1)については,1のモデル化合物であるindenoneと2とのDiels-Alder反応を行い,kinamycin類のBCD環に相当する1,4,4a,9a-tetrahydro-3-siloxy-9-fluorenone(3)を得た.3を酸処理して得たenone(4)は容易に空気酸化を受け9a-hydroxy体(5)を与えた.この5をsilyl enol etherとし,オスミウム酸化して4,9a-dihydroxy体(6)を得た.現在,6の1,4-還元,オスミウム酸化によるD環上のすべての酸素官能基の導入を検討している.2)については,1の前駆体であるbenzo[f]indanone(7)の合成のモデル反応として,1-naphtholを出発原料とし,7の酸素官能基が1つ欠如したbenzo[f]indanone(8)の合成を達成した.現在,すべての必要な酸素官能基を有する7の合成,および脱水素による1への変換を検討している.抗菌,および抗腫瘍活性を有するkinamycin類の立体選択的全合成研究において,我々は,平成10年度までにABC環に相当するbenz[f]indanoneのモデル化合物の合成,およびBC環に相当するindenoneとDanishefsky dieneとのDiels-Alder反応によるD環の構築を達成した.平成11年度において,我々はkinamycin類がABC環で必要とするすべての酸素官能基を持つbenz[f]indanoneを1,5-dihydroxynaphtholから8行程で合成した.一方,BCD環を持つモデル化合物についてD環上に酸素官能基の導入を検討した.D環上のエノンをシロキシブタジエンに変換し,エノールエーテル部位をOsO_4酸化してヒドロキシケトンとしたのち,DIBAL還元してtrans-ジオールを選択的に得た.これをケタールで保護したのち,残るオレフィンのOsO_4によるジヒドロキシル化を試みたが,目的とする立体異性体は得られなかった.しかし,ジオールをかさ高いTBS基で保護したところ,環構造の変化がNMRより観察され,選択性の逆転が期待された.実際,このもののOsO_4によるジヒドロキシル化により,酸素官能基がcis,trans,transの目的の相対配置を有するD環が得られた.今後,これまでに検討された合成反応を組み合わせることにより,kinamycin類の立体選択的全合成を達成できるものと考えられる.
疾患モデルマウスを用いたCATCH22症候群の発症機構の研究

形態形成を制御する遺伝子rae28のノックアウトマウスが多彩な臓器の形成不全を示し、CATCH22症候群に酷似していることを報告した。CATCH22症候群の病因遺伝子や発症機構は不明なのでこのマウスを用いてCATCH22症候群の発症に至る分子機構の解明を進めて以下の結果を得た。1)胎令9.5及び10.5日のマウスは心臓のルーピング異常を示した。胎令9.5日のマウス心臓ではNkx2.5遺伝子の発現レベルが顕著に減少しており、この遺伝子の制御下にあるANF、MLV2v、Hand1遺伝子等、複数の遺伝子の発現領域、発現レベルも変化していることを見いだした。しかし、胎令8.5日のマウス心臓ではNkx2.5遺伝子の発現レベルの有為な変化は観察されなかった。2)Hoxb3やHoxb4遺伝子の発現領域はノックアウトマウスの菱脳、神経堤細胞において、前後軸に添って、前方に移動していた。神経堤細胞の分化と関連するHoxb3遺伝子の発現レベル、発現領域の変化を発生段階を遡って解析した結果、発現は、発生初期には正常であったが、菱脳で胎令10.5日、鰓弓で9.5日から異所性発現を示すことを明らかにした。3)ノックアウトマウスの心臓ではNkx2.5遺伝子の発現レベルが低下しており、心奇形との関連が示唆されたが、Nkx2.5遺伝子を高発現しているトランスジェニックマウスとの交配で心奇形の一部が正常復帰することを示す予備的結果を得た。4)ヒトrae28遺伝子を単離、構造解析をした。以上の結果、本モデルマウスではHoxb3遺伝子の発現異常と心臓におけるNkx2.5の発現低下がCATCH22症候群様症状の発症に関わっている可能性を示し、先天性疾患の発症機構解明につながる有力な手掛かりと考えられる。CATCH22症候群は神経堤細胞の異常によるとされるが、病因遺伝子や発症機構は不明なのでこのマウスを用いてCATCH22症候群の発症に至る分子機構の解明を進めている。その結果、胎令9.5及び10.5日のマウスでは心臓のルーピング異常を示すことを見いだした。又、前年度はHoxb-3やHoxb-4遺伝子の発現領域がノックアウトマウスの菱脳、神経堤細胞において、前後軸に添って、前方に移動していることを見いだしたが、本年度はCa^<2+>依存性ATPase、myosin heavy chain α、cardiac αactin、atrial natriuretic factor(ANF)、myosinlight chain 2v(MLV2v)、Handl、Nkx2.5等の心臓特異的な発現をする遺伝子や心臓発生を制御する事が知られている遺伝子の発現がノックアウトマウスにおいて、どのような影響を受けるかをin situ hybridization法を用いて解析した。その結果、胎令9.5日のマウス心臓ではNkx2.5遺伝子の発現レベルが顕著に減少しており、この遺伝子の制御下にあるANF、MLV2v、Handl遺伝子等、複数の遺伝子の発現領域、発現レベルも変化していることを見いだした。これらの結果は心奇形発生機構解明の有力な手掛かりと考えられる。

CATCH22症候群は神経堤細胞の異常によるとされるが、病因遺伝子や発症機構は不明なので、このマウスを用いてCATCH22症候群の発症機構の解明を目指し、解析を進めた。その結果、胎生9.5及び10.5日における心臓のルーピング異常、Nkx2.5や心臓特異的に発現する遺伝子の発現レベルの低下、菱脳、鰓弓でのHoxb-3やb-4遺伝子の発現領域の前方への移動がみられること等を明らかにしてきた。本年度は、さらに解析を進め、以下の結果を得た。1.神経堤細胞の分化と関連するHoxb-3遺伝子の発現レベル、発現領域の変化を発生段階を遡って解析した結果、発現は、発生初期には正常であったが、菱脳で胎生10.5日、鰓弓で9.5日から異所性発現を示すことを明らかにした。2.昨年、ノックアウトマウスの心臓におけるNkx2.5遺伝子の発現レベルの低下と心奇形との関連を示唆する結果を得たが、Nkx2.5遺伝子を高発現しているトランスジェニックマウスとの交配で心奇形の一部が正常復帰することを示す予備的結果を得た。3.ヒトrae28遺伝子を単離、構造解析をした。以上の結果、本モデルマウスではHoxb-3遺伝子の発現異常と心臓におけるNkx2.5の発現低下がCATCH22症候群様症状の発症に関わっている可能性を示し、先天性心疾患の発症機構解明につながる有力な手掛かりと考えられる。
量子群に関連した非有界作用素の研究

本研究の目的は、量子群およびそれに密接な関係のあるq調和振動子に関連のあるq-変形作用素を系統的に解析することである。これまでの研究によって、「q-変形正規作用素は十分大きなスペクトラムをもち、さらに、q-変形正規な重み付き作用素のスペクトラムは必ず複素数全体と一致する」ことが示されている。本研究において、以下の事柄を解明した:1.変形パラメータqが0と1の間にある場合、自明でない閉q-変形ハイポ正規作用素は必ず非有界になる。更に、そのスペクトラムは0を含み、特に点スペクトラムは0だけからなるか空集合である。さらに、そのスペクトラムの2次元ルベーグ測度は常に正になる。もしも、q-変形ハイポ正規閉作用素が稠密な定義域をもつとき、その逆作用素の実部と虚部は元の作用素のそれらにより表現される。2.変形パラメータqが1より大きい場合、有界・非有界の両方の場合が起こる。このことに関連して非有界な重み付きシフト作用素を用いて、そのスペクトラムが空集合になるq-変形ハイポ正規作用素を構成した。3.(非有界または有界)正規作用素について広く知られているFuglede-Putnam型の命題について、q-変形作用素の範疇で次のような命題を得た:「q-変形正規作用素Tに付随したcontractionの可換子の任意の元をBとする時、もしもB・(qT)がT・Bに拡大されるならば、B・(qT)はT・Bに拡大される」。4.q-変形作用素のようにスペクトル解析の出来ない作用素に対して任意の閉非有界作用素Tから誘導される作用素行列を空間の直積上に作ることにより得られる自己共役表現について解析した。本研究の目的は、量子群およびそれに密接な関係のあるq-調和振動子に密接に関連のあるq-変形ハイポ正規作用素やq-変形正規作用素を系統的に解析することです。本年度は研究実施計画に基づき、q-調和振動子への作用素論の立場からのアプローチとして、q-変形作用素のなかで最も広いクラスであるq-変形ハイポ正規作用素のスペクトラムの一般的な特徴づけに関して以下の点を明確にした:1.変形パラメータqが0と1の間にある場合、自明でない閉q-変形ハイポ正規作用素は必ず非有界になる。2.上記の条件で、そのスペクトラムの2次元ルベーグ測度は常に正になる。(変形パラメータqが1より大きくて、そのスペクトラムが0だけからなる(有界な)q-変形ハイポ正規作用素は存在する)次に、(非有界または有界)正規作用素について述べられ、よく使われるFuglede-Putnam型の命題について、これらq-変形作用素の範疇でどのような変形で成り立つのかを調べた:3.q-変形正規作用素で重み付き両側シフトの例により、一般にはそのままでは成立しない事が示せる。4.次のようなq変形Fuglede-Putnam型の命題が示せる;一方、上記が成り立つBが属するクラスは狭いことも判明した。最後に、q-変形作用素の研究を進める上で、避けて通れない対称作用素の可換性の問題は引き続き考察する。本研究の目的は、量子群およびそれに密接な関係のあるq-調和振動子に関連して、q-変形ハイポ正規作用素やq-変形正規作用素を系統的に解析することである。本年度は研究実施計画に基づき、ヒルベルト空間H上の任意の閉非有界作用素Tから誘導される2×2off-diagona1作用素行列を,Hの直積上に作ることにより得られる自己共役表現〓(T)について解析した。この方法は,q-変形ハイポ正規作用素やq-変形正規作用素のようにスペクトル解析の出来ない作用素に対して,間接的にではあるが,その作用素固有の情報を特徴づける試みを可能にすると思われる.

この新しいアプローチに関して以下の結果が得られた:1.閉対称作用素に対して,空間を拡大する事を許すと必ず自己共役拡大を持つが,上記の自己共役表現はナイマルクの意味での第3種の拡大になる(ナイマルク自身の証明はやや複雑であるが,上記の構成は単純な存在の別証を与えている).2.2つの自己共役作用素が強可換であることと,それらから誘導された自己共役表現が強可換であることは同値である.3.閉対称作用素Tが同じ空間上に自己共役拡大Sを持つとき,それぞれの自己共役表現〓(T)と〓(S)が強可換ならば,T自身自己共役でSと一致している.4.nを2以上の整数とし,TをH上の閉対称作用素で,その定義域が稠密とする.さらに,n次多項式p(z)が実係数をもつとする.このとき自己共役表現〓(T)と多項式作用素p(T)から誘導される自己共役表現が強可換ならば,Tは自己共役になる.本研究の目的は、量子群およびそれに密接な関係のあるq-調和振動子に関連のあるq-変形ハイポ正規作用素やq-変形正規作用素を系統的に解析することである。これまでの研究によって、「q-変形正規作用素は十分大きなスペクトラムをもち、さらに、q-変形正規な重み付き両側シフト作用素のスペクトラムは必ず複素数全体と一致する」ことが示されている。更に、変形パラメータqに関して、0<q<1ならq-変形作用素は必ず非有界になり、q>1の時は、有界、非有界の両方の場合が起こる。この場合、特に、q-変形quasi正規作用素は有界ならば、そのスペクトラムは一点0からのみなる事は既に示されている。この状況より、自然な疑問として、1.「q>1の時、q-変形quasi正規作用素で、q-変形正規でない非有界作用素は存在するのか?」、および2.「非有界なq-変形作用素のなかで最も広いクラスであるq-変形ハイポ正規作用素の中に、そのスペクトラムが空集合になるものが存在するのか?」が生じる。本年度は作用素論の立場から、これらに関する問題の周辺を明確にした:1.2つの同じクラスのq-変形作用素の直和はそのクラスに属し、その直和の随伴縮小作用素は各作用素の随伴縮小作用素になる事を利用して、q-変形quasi正規作用素で、q-変形正規でない非有界作用素を構成した。2.有界な逆作用素を有する非有界作用素のスペクトラムについての考察より、非有界な重み付きシフト作用素を用いて、そのスペクトラムが空集合になるq-変形ハイポ正規作用素を構成した。
生体内実測荷重に基づくインプラント固定性補綴装置の設計に関する生体力学的検討

本研究は,歯科インプラントにおける上部構造の設計の違いが力学挙動におよぼす影響を考察することを目的とした.三次元荷重測定システムを実験用模型上にて応用し,負荷を変化させながらインプラントに加わる荷重測定実験を行い,有限要素解析法を用いてインプラント周囲骨において発生する骨内応力を分析した.3本支台,2本支台ブリッジ,遠心カンチレバーブリッジを比較したところ,遠心カンチレバーの際に総荷重量が最も高く、欠損に隣接したインプラントに対して最も大きな荷重が加わることが明らかになった.また有限要素解析結果からインプラント周囲骨における応力には上部構造の設計を考慮することが重要であることが明らかになった.本研究では,歯科インプラント治療における良好な長期経過に不可欠である,インプラント固定性補綴装置の設計に関する生体力学的検討を目指し,口腔内にて荷重測定が可能な三次元小型水晶圧電式センサを用いることにより,固定性上部構造を有する支台インプラントに加わる荷重を,生体内において三次元的に測定した.これらの生体内実測値から,支台インプラント本数ならびに植立位置がインプラントに加わる荷重に与える影響について検討を加えた.被験者は下顎左側第二小臼歯部,第一大臼歯部,第二大臼歯部にインプラントが3本埋入されており,上顎対合歯は天然歯列である有歯顎者とした.3本のインプラントから支台インプラントを選択し,3本を支台とする連結固定タイプ,両端の2本を支台とするBrタイプ,隣接する2本を支台とする遠心カンチレバーBrタイプ,同じく2本を支台とする近心カンチレバーBrタイプの4種類の実験条件を設定した.全ての実験条件において同一の実験用上部構造を使用した.各実験条件における支台インプラントに加わる総荷重量は,MVCと比較しWAXで大きくなった.すなわち,インプラントに加わる荷重は,クレンチング時よりも当該インプラント部での咀嚼時に大であった.また荷重方向の経時的変化においてもMVCと比較しWAXでより複雑に変化する傾向が認められた.以上より,インプラント補綴臨床においてカンチレバーを有する延長ブリッジを設計する際には,荷重に影響を及ぼす諸因子への配慮が必要であることが示唆された.本研究は,歯科インプラントにおける上部構造の設計の違いが力学挙動におよぼす影響を考察することを目的とした.三次元荷重測定システムを実験用模型上にて応用し,負荷を変化させながらインプラントに加わる荷重測定実験を行い,有限要素解析法を用いてインプラント周囲骨において発生する骨内応力を分析した.3本支台,2本支台ブリッジ,遠心カンチレバーブリッジを比較したところ,遠心カンチレバーの際に総荷重量が最も高く、欠損に隣接したインプラントに対して最も大きな荷重が加わることが明らかになった.また有限要素解析結果からインプラント周囲骨における応力には上部構造の設計を考慮することが重要であることが明らかになった.研究目的である歯科インプラント治療における良好な長期経過に不可欠となる,生体力学的観点に基づいたインプラント埋入位置・方向の最適化アルゴリズム構築を目指し、本年度は欠損歯列患者における,咀嚼機能時のインプラントにおける三次元荷重の実測を行った。口腔内測定には三次元小型水晶圧電式センサ(キスラー社製)による三次元経時的測定システムを用いた.測定タスクは日常生活でのインプラント機能時を想定して、最大咬みしめ(MVC)、ワックス咬みしめ(WAX)とした.計測および分析の結果、インプラントに加わる荷重方向は,咬みしめ開始から最大荷重量に至るまでに,MVCでは緩やかな曲線を描くような変化を示し,比較的安定した軌跡を示したが,WAXでは,様々な方向にベクトルが変化し,複雑な軌跡を示し,各試行において方向が大きく変化する場合があった.また各被験インプラントにおいて,インプラントに加わる荷重は,MVC,WAX両タスクで咬みしめ開始から下方方向の荷重が優位に増加し,前後方向,左右方向への荷重も検出された.インプラントに加わる下方方向の荷重の最大値は, MVCと比較してWAXにおいて全ての方向に対し大きくなる傾向が認められた.計測においては,インプラントに加わる荷重に対する顎顔面形態の影響を知るために,顎顔面の基準平面の1つであるFH平面を基に設定した基準座標系を用いる手法を用いた.本手法は,被験者間比較の基準として有用であり,また今後予定している多くの被験者および被験インプラントの解析に対応可能である.今後は本年度の計測結果を基に有限要素モデル上での顎骨内力学挙動の解明および補綴学的因子との関連性を解明していく予定である.本年度は研究計画に準じて,咀嚼機能時のインプラントにおける三次元荷重の実測を行った.次年度以降はさらに計測ケースを増加させる必要があるが,本年度の研究遂行により実験方法が確立しているため,充分に対応可能である。また,本年度の計測により得られた三次元荷重データは次年度以降の研究遂行に資するものである.次年度は研究計画に基づき,計測ケースの増加および計測データの有限要素解析への適応を行う.また、解析結果からインプラント荷重に影響を与える補綴学的要因を解明し、生体力学的評価に基づくインプラント設計システムの確立へと繋げる。本年度は実験手法の確立に重点を置いたため、計測ケースを限定した。そのため,計測に用いるインプラントおよび上部構造,また解析用設備の購入を一部保留している.当該研究費は次年度以降のデータ解析に必要不可欠である解析設備および資料収集・成果発表旅費等に充てる予定である。
脊椎動物唯一の自家受精魚を利用した新しい水産育種モデルの開発

マングローブ・キリフィッシュKryptolebias marmoratus (以下Km)を魚類育種の新規モデルとして提唱した。Kmは自家受精で殖える唯一の脊椎動物であり,各系統は自然の近交系である。そこでKm雑種より迅速な複数系統の樹立をおこなった。これらを用い次世代シークエンサーによるRAD sequencingの結果の解析を進め、高密度マーカーを持つ遺伝連鎖地図が完成した。総計9,214マーカーが24の連鎖群にマップされ、遺伝距離の総計は1,249cMであった。今後の育種におけるRAD sequencingの有用性が明らかになったと言える。本研究では、比較ゲノム解析を基に魚類での汎用性の高い遺伝子マーカーセットを機能性遺伝子配列上に設計する。新規モデルとしてマングローブ・キリフィッシュKryptolebias marmoratus(以下Km)を用いる。そこでKm雑種より迅速な複数系統の樹立をおこなう。これらを用いKmの遺伝地図を作成し、養殖に大事な形質のQTL解析をおこなう。さらに最終的には選抜育種へと展開することを目的とし,数種の有用養殖魚種でこのマーカーセットの適用性とQTL解析の汎用性を検討する。方法としては1)さまざまな魚類ゲノム情報をもとにCAPSマーカー用primer setを設計し、二つのKm親系統でPCR増幅する。塩基配列より多型を検出した後、使用する制限酵素を検討する。2)既に確立されている形質の異なる2系統と,その雑種ヘテロ個体由来の個体を10世代以上個別飼育し,全個体の形質の遺伝様式を明らかにし,高成長かつ攻撃性の低い家系,すなわち養殖に適した形質を持つ家系を確立する。3)1と2を用いQTL解析を行なう。さらに4)有用養殖魚種においてCAPSマーカーセットがどの程度汎用性を示すか検討する。平成24年度は23年度に引き続き、上記の1)と2)を行なった。2)では着実に継代を重ね、検定用の家系が確立されてきた。1)ではメダカ、ゼブラフィッシュ,フグのタンパクコーディング遺伝子の塩基配列を互いに比較し保存性が良い遺伝子のリストを作成した。本年度はこれらの遺伝子のメダカ染色体上の位置を確かめ、メダカの24本の染色体それぞれに3カ所の候補遺伝子を決めた。これらによりプライマー配列を作成し、Km親系統のDNAを用いPCR増幅をおこなった。平成25年度は24年度に引き続き、上記の1)と2)を行なった。1)ではこれまでのCAPSマーカーの検討にくわえて、上記2系統とそのF2個体のDNAをもちい、次世代シークエンサーによるRAD-tag mappingをおこなった。

塩基配列より多型を検出した後、使用する制限酵素を検討する。2)既に確立されている形質の異なる2系統と,その雑種ヘテロ個体由来の個体を10世代以上個別飼育し,全個体の形質の遺伝様式を明らかにし,高成長かつ攻撃性の低い家系,すなわち養殖に適した形質を持つ家系を確立する。3)1と2を用いQTL解析を行なう。さらに4)有用養殖魚種においてCAPSマーカーセットがどの程度汎用性を示すか検討する。初年度は、上記の1)と2)を行なった。2)では着実に継代を重ね、検定用の家系が確立されてきた。2)ではメダカ、ゼブラフィッシュ,フグのタンパクコーディング遺伝子の塩基配列を互いに比較し保存性が良い遺伝子のリストを作成した。これらの遺伝子を用いることにより硬骨魚類での汎用性の高いマーカー作りが行なえるだろう。さらにこれらの遺伝子のメダカ染色体上の位置を確かめ、メダカの24本の染色体それぞれに少なくとも2ー3カ所の候補遺伝子を決めた。これらをKmのEST情報と突き合わせプライマー配列を現在作成中である。本研究では、比較ゲノム解析を基に魚類での汎用性の高い遺伝子マーカーセットを機能性遺伝子配列上に設計する。新規モデルとしてマングローブ・キリフィッシュKryptolebias marmoratus(以下Km)を用いる。Kmは自家受精で殖える唯一の脊椎動物であり,各系統は自然の近交系である。そこでKm雑種より迅速な複数系統の樹立をおこなう。これらを用いKmの遺伝地図を作成し、養殖に大事な形質のQTL解析をおこなう。さらに最終的には選抜育種へと展開することを目的とし,数種の有用養殖魚種でこのマーカーセットの適用性とQTL解析の汎用性を検討する。方法としては1)さまざまな魚類ゲノム情報をもとにCAPSマーカー用primer setを設計し、二つのKm親系統でPCR増幅する。平成26年度は25年度に引き続き、上記の1)と2)を行なった。1)では25年度におこなった上記2系統とそのF2個体のDNAをもちいた次世代シークエンサーによるRAD sequencingの結果の解析が進み、高密度tagを持つ遺伝連鎖地図が完成した。総計9214tagが24の連鎖群にマップされ、遺伝距離の総計は1249cMであった。今後の育種におけるRAD sequencingの有用性が明らかになったと言える。生殖生物学上記方法2)の関しては予定通り進んでいる。
アラビア語を用いた地域住民との研究資源共有化による社会的意思決定サポート法の構築

地域住民に対して科学的データや行政文書への同等で公正なアクセスを推進していかなければならないにもかかわらず、これまで現地語を用いて文書化・電子化されることが少なかった。そのため、地域社会における意思決定や国際社会における政策決定に研究成果が生かし切れていない状況がある。本研究では、地域住民による社会的意思決定をサポートするために、日本語(日本・アラブ社会のかけはし)、英語(科学言語)のみならずアラビア語(現地共通語、世界第2位の話者数)での情報発信(紙媒体、電子媒体)をし、随時、研究活動の方向性を是正しつつ、情報共有の往復運動に基づいた研究資源の社会的活用について研究を行った。環境影響評価には、研究者・行政従事者による情報公開と地域住民による社会的参加が欠かせない。しかし、発展途上国におけるこれまでの情報開示の手法(たとえば、環境影響評価に際しての準備書の周知など)は、情報への「公正なアクセス」という観点からは不十分なものであった。そこで、地域共通語を用いて、より効果的な住民参加の仕組みづくりを構築する、という構想にいたった。本研究では、世界第2位の話者数を持つアラビア語に焦点をあてて、研究者、行政従事者、開発実践者、事業者、地域住民といった関係主体間のコミュニケーション方法を再検討することにより、地域社会の実態に即した住民参加の仕組みづくりに関する基礎研究を推進することを目的とする。そのために、地域住民の社会的な意思決定をどのようにサポートできるかという観点から、「地域共通語であるアラビア語による研究資源共有の往復運動(双方向の情報交流)」のアプローチを開発していく。初年度(平成21年度)はアラビア語を用いて中東における地域開発(とくに沿岸域開発)に対する環境影響評価手法のマスタープラン(たたき台)を作成した。スーダンで現地調査を行い、1)応募者自身のこれまでの研究成果のアラビア語による情報発信、2)アラビア語研究成果に対する地域住民からの反応の統計的解析、3)行政従事者、開発実践者からの専門的知識の供与とネットワークの強化を開始した。また、中東のエジプトとバーレーンで招聘講演2件を行ったほか、学会発表12件(国外2件、国内10件)を行い、研究成果の発信に努めた。日本ナイル・エチオピア学会第18回学術大会公開シンポジウム「地域住民との研究資源の情報共有化」を主催して、本研究成果を発表した。そのために、地域住民の社会的な意思決定をどのようにサポートできるかという観点から、「地域共通語であるアラビア語による研究資源共有の往復運動(双方向の情報交流)」のアプローチを開発する。初年度(平成21年度)に作成した中東における地域開発(とくに沿岸域開発)に対する環境影響評価手法のマスタープランをたたき台にして、本年度(平成22年度)は、アラビア語を用いた研究資源共有化の往復運動を繰り返しながら、より地域住民の意思決定サポートとなる形へと改善していった。とくに1)地域の生態学的特質また社会的状況に対する総合的な理解、2)共同体の特質に即した関係主体間のコミュニケーション方法の提示、に重点的に取り組んだ。主な調査地はエジプトの紅海沿岸地域であった。また、雑誌論文3件、学会発表15件(国外1件、国内14件)を行い、研究成果の発信に努めた。日本中東学会第26回年次大会セッション「石油時代・中東における樹木資源の利用と課題」を主催して、本研究成果を発表した。本年度(最終年度、平成23年度)は、前年度までの取り組み事項に加えて、1)調停者・仲介者としての地域のリーダーの活用、2)研究者と地域住民の連携によるフォラーアップの活用に、重点的に取り組んだ。また、雑誌論文3件、学会発表4件(国外1件、国内3件)を行い、研究成果の発信に努めた。

最終年度になるため、応募者自身のこれまでの研究成果のアラビア語による情報発信、まだ学術雑誌(日本ナイル・エチオピア学会の英文雑誌)への論文投稿を行った。加えて自身が編者をつとめる『スーダンを知るための66章』(近刊)、『アラブのなりわい生態系』シリーズ(近刊)にも本研究の成果を掲載して、日本の一般市民との研究資源の共有化も積極的に行った。具体的な一番の成果は、国際協力機構(JICA)事業「スーダン国カッサラ州基本行政サービス向上による復興支援プロジェクト」(H23-25)にJICA短期派遣専門家として「農業・生計向上分野」「雑草管理」の技術移転に従事するなかで、1)カッサラ州農林灌漑省普及局職員と国立林野研究機構普及職員を対象とした研修プログラムに本研究成果を還元することができたと共に、2)現場担当者や村人からの反応をもとに現地語アラビア語によるハンドブックの出版を行い、より広範な行政現場で活用できるようにしていく実施計画を作成した、ことにある。
日本の国際法判例-国際法判例の分析とデーター・ベース化-

1.本研究は、日本の裁判所の国際法判例を歴史的、体系的に収集・整理し、分析することを通じて、日本における国際法の国内適用の実体を明らかにし、日本の裁判所における国際法適用の問題点を明らかにするとともに、その過程で国際法判例に関するデーター・ベースを作成し、今後の総合的及び個別的な判例研究の基礎とするとともに、国際法判例の検索を容易にすることによって、日本における国際法の適用を予測可能なものとするための資料を提供することを目的としていた。2.本研究では、すでに始めていた日本の国際法判例の研究を続け、判例の分類、要約方法の確立と1991年-94年の判例の収集・整理・分類を行い国際法外交雑誌に掲載した(94年分は未掲載)。その結果、(1)日本の裁判所における国際法適用ケースが急増したこと、(2)裁判所における国際法適用論や条約の解釈が詳細になり、国際法適用が判決結果を左右するケースが見られるようになってきたことが明らかになった。3.さらに、本研究では国際法判例のデーター・ベースを作成するために、(1)既存のデーター・ベースの検討を行い、問題点を整理し、独自のデーター・ベースの必要性とその内容について検討した。(2)それに基づき、我々がすでに収集・整理・分類をしてきた1986年-93年の国際法判例をデーター・ベース化する作業を進め、国際法判例のホームページの作成をほぼ終えた。4.今後は、判例研究の継続とともに、データー・ベースの精緻化、明治以降の国際法判例研究のデーター・ベース化、英語によるデーター・ベースの提供のための作業が残されている。(1)前年度よりの共同研究を継続して、1991(平成4)年度の日本の裁判所における国際法にかかわる判決等を検討し、原稿を作成した。この原稿は当該年度における日本の裁判所の判決等で国際法に関係するものを網羅的に収集・整理して紹介するもので、国際法上の問題が主要な争点となった事件については判決等の全体について、判決等の一部に国際法がかかわる事件については国際法がかかわる部分を中心に、整理・要約を行っている。1991年度については、合計14の事件を取り上げた。この原稿については、すでに校正を終え『国際法外交雑誌』第93巻5号に掲載の予定である(本号は1994年12月発行の予定であったが、編集上の都合によって刊行が遅れているものである)。(2)1992(平成5)年度の判決等について、収集・整理の作業を完了して第一次原稿を完成し、現在研究会の結果に基づいた書き直しの作業にかかっている。この原稿は、合計20の事件を取り上げ、本年5月に完成の予定である。(3)引き続き1993(平成6)年の判決等の収集・整理を一応終え、分担を決定して原稿の執筆にとりかかっている。この年度については、合計30の事件が対象の候補となっている。(4)データベース化の作業については、メンバーの各自がパソコンの操作の習熟を目指すとともに,既存の法律関係の各種データベースを比較検討し、メンバー外の研究者の意見を徴するなどの形で、準備を進めている。本研究は日本の裁判所で国際法の適用が問題となった事例を、体系的に収集・整理し、分析することを通じて、日本の国際法の国内的適用の実体を明らかにし、日本の裁判所における国際法適用の問題点を明らかにするとともに、この過程で国際法判例に関するデーター・ベースを作成し、今後の総合的および個別的判例研究の基礎とすると同時に、国際法判例の検索を容易にすることによって、日本における国際法の適用を予測可能なものとするための資料を提供することを目的とする。平成7年度は、国内法判例および判例評釈の収集・整理が1994年までほぼ予定通り進行し、1992年分を分析し、共同研究の成果の一部として国際法学会の機関誌に掲載し、1993年分も脱稿し、すでに同誌への掲載が決定している。

また、国内法判例の収集・整理・分析のための方法と枠組みは、合宿を含む研究会で、ほぼ確立した。また、商業ベースによる日本の国内法判例データー・ベースが複数発売されたため、それらを分析し、国際法判例のデーター・ベースとしての利用価値などの検討を行った。その結果、市販のデーター・ベースが国際法判例の検索・国際法判例の分析のためにはきわめて限られた意味しか持ち得ないことがわかり、われわれの研究の独自性と意義が明らかになった。また、コンピューターの専門家の協力を得て、既存の成果のスキャナーによる読み込み、データー・ベースへの加工の手続きなどの検討を行った。しかし、市販のデーター・ベースの分析に手間取り、データー・ベースの作成作業そのものは予定より遅れている。1.本研究は,日本の裁判所の国際法判例を歴史的、体系的に収集・整理し、分析することを通じて、日本における国際法の国内適用の実体を明らかにし、日本の裁判所における国際法適用の問題点を明らかにするとともに、その過程で国際法判例に関するデーター・ベースを作成し、今後の総合的及び個別的な判例研究の基礎とするととに、国際法判例の検索を容易にすることによって、日本における国際法の適用を予測可能なものとするための資料を提供することを目的としていた。2.本研究では、すでに始めていた日本の国際法判例の研究を続け、判例の分類、要約方法の確立と1991年-94年の判例の収集・整理・分類を行い国際法外交雑誌に掲載した(94年分は未掲載)。その結果、(1)日本の裁判所における国際法適用ケースが急増したこと、(2)裁判所における国際法適用論や条約の解釈が詳細になり、国際法適用が判決結果を左右するケースが見られるようになってきたことが明らかになった。3.さらに、本研究では国際法判例のデータ・ベースを作成するために、(1)既存のデーター・ベースの検討を行い、問題点を整理し、独自のデータ・ベースの必要性とその内容について検討した。(2)それに基づき、我々がすでに収集・整理・分類をしてきた1986年-93年の国際法判例をデータ・ベース化する作業を進め、国際法判例のホームページの作成をほぼ終えた。4.今後は、判例研究の継続とともに、データー・ベースの精緻化、明治以降の国際法判例研究のデータ・ベース化、英語によるデーター・ベースの提供のための作業が残されている。
児のADHD発症と胎児期受動喫煙との遺伝-環境交互作用の解明

研究デザインは、出生前向きコホート内症例対照研究である。2003-2007年に生まれた8歳児のうちADHD-RS得点が得られた3,263名のうち、児の性別と母の出産年齢でマッチングさせ1,491名抽出したところ、非喫煙群552名、受動喫煙群812名、喫煙群127名となった。ロジスティック回帰分析で検討したところ、非喫煙群と比較して、受動喫煙群から生まれた8歳児のADHD疑いになるオッズ比は1.17倍高かったものの有意ではなかった(95%CI; 0.84-1.63)。妊娠中の母の受動喫煙曝露が8歳児のADHDのリスク増加に影響を及ぼさず、そして遺伝環境交互作用も関与しないと考えられた。1.胎児期の母の受動喫煙が児の注意欠損・多動性障害(ADHD)発症に及ぼす影響を解明するために、出生前向きコーホート研究「環境と子どもの健康に関する北海道スタディ(研究代表者:岸玲子)」の母児を対象に現在進行中である。2.胎児期の母の受動喫煙曝露状況は、妊娠後期の母体血漿コチニン値でROC曲線を使って分類した。その結果、非喫煙群は0.21 ng/mL以下、受動喫煙群は0.22-11.48ng/mL、喫煙群は11.49 ng/mL以上となった。3.胎児期の母の受動喫煙が児の出生時体格に及ぼす影響を事前検討した。非喫煙群と比較して、受動喫煙群の児の出生体重は35gの減少(P=0.048)、出生頭囲は0.15cmの減少を示した(P = 0.047)。脳容積や脳発育の指標である出生頭囲で、非喫煙群と比較して、受動喫煙群の児は有意な減少を示し、出生以降にも脳発育に影響を及ぼす可能性が示唆された。4.追跡調査として8歳児のADHD認知機能検査(WISC-III)、ADHD関連症状の検査(ADHD-RS)は現在継続中である。平成26年8月までに2545名の対象者がADHD-RSに回答した。このうち、ADHD疑い症例群は138名であった。138名のうち、ADHD分類不明が42名、ADHD多動型が26名、ADHD衝動型が64名、ADHD混合型が6名であった(重複を含む)。5. ADHD疑い症例群138名と症例群272名の出産時の母体血と臍帯血を使ってDNAを抽出した。出産時母体血DNAと臍帯血DNAの化学物質代謝関連(AHR、CYP1A1など)や神経伝達関連(DRD4、BDNFなど)の遺伝子多型はフリューダイム社製マイクロフリューディックEP1システムを使って現在解析中である。胎児期の母の受動喫煙曝露による児の注意欠損・多動性障害(ADHD)発症に及ぼす遺伝環境交互作用の影響を解明するために、出生前向きコホート研究「環境と子どもの健康に関する北海道スタディ(以下、北海道スタディ)」の母児を対象に検討した。北海道スタディのうち2007年12月生まれまでの8歳児でADHD-RS得点が得られたのは3,263名だった。ここから症例群:対照群=1:4とし、児の性別と母の出産年齢(±5歳)でマッチングさせ1,491名抽出したところ、非受動喫煙群(妊娠後期の母体血漿コチニン値; 0.21 ng/mL以下)552名、受動喫煙群(0.22-11.48 ng/mL)812名、喫煙群(11.49 ng/mL以上)127名となった。母の妊娠前体重、身長、妊娠中飲酒状況、出産歴、教育歴、世帯収入、在胎週数で調整したロジスティック回帰分析で検討したところ、非受動喫煙群の児と比較して、受動喫煙群の児のADHDのオッズ比は1.17増加したものの有意ではなかった(95%信頼区間(CI): 0.84-1.63; P = 0.365)。一方、喫煙群の児のADHDのオッズ比は1.71増加し有意だった(95% CI: 1.01-2.90; P = 0.045)。胎児期の母の受動喫煙曝露が8歳児のADHDのリスク増加に影響を及ぼさず、そして遺伝環境交互作用も関与しないと考えられた。しかし、胎児期の母の喫煙曝露による8歳児のADHDのリスク増加に遺伝環境交互作用を及ぼすことは否定できなかった。解析対象者の1,491名について母体血DNAおよび臍帯血DNAを抽出した。今後、母体血DNAおよび臍帯血DNAの化学物質代謝および神経伝達代謝関連遺伝子多型を解析することで、母の喫煙曝露による8歳児のADHDのリスク増加に遺伝環境交互作用が関与するかについて、さらに明らかにしていく。

ロジスティック回帰分析で検討したところ、非喫煙群と比較して、受動喫煙群から生まれた8歳児のADHD疑いになるオッズ比は1.17倍高かったものの有意ではなかった(95%CI; 0.84-1.63)。妊娠中の母の受動喫煙曝露が8歳児のADHDのリスク増加に影響を及ぼさず、そして遺伝環境交互作用も関与しないと考えられた。平成26年度に必要なデータと生体試料の提供を受け、現在、遺伝子解析を進めている。並行して、8歳児の追跡調査も現在継続中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。公衆衛生学現時点で得られているADHD疑い症例群と対照群の遺伝子解析を先に進める。さらに胎児期の母の受動喫煙と化学物質代謝および神経伝達関連遺伝子との遺伝環境交互作用の統計解析も進めていく予定である。そして児のADHD発症への遺伝的な高リスク群の検出を含めたリスク評価と、高リスク群の予防対策の検討を実施する予定である。
過冷却極低温推進剤のキャビテーション特性に関する研究

本研究は、過冷却極低温流体の混相流動現象を工学的見地から熱・流動力学的に究明し、極低温機器の性能向上の際に問題となる混相流化に起因する振動現象や各種の不安定現象の解明に資するために、液体窒素などに代表される過冷却極低温流体の気液二相・混相流動現象を工学的見地から熱.流動力学的に検討することを目的とする。本年度はまず理論的解析として、絞り部を通過する水平管内気液二相流に関して、軸対称近似を用い、非定常ドリフトフラックスモデルに基づく基礎方程式系を構築し、気液各相の相変化を考慮に入れた数値計算を行った。その結果、相変化現象が及ぼす液体窒素二相流動場への影響は、絞り部下流側に生成される後流渦の中心付近において、ボイド率の上昇を抑える効果となって現れるとともに、後流渦の発達抑制効果として作用することを明らかにした。さらに、絞り部下流側に生成される後流渦の発達に伴い、管壁付近において逆流領域が形成されることを確認した。次に実験的研究として、前年度整備した過冷却極低温流体供試装置を用い、過冷却極低温流体の気液二相流動の可視化試験を行った。実験は定常試験と非定常試験の両方について行った。その結果、飽和状態のキャビテーション流れは比較的安定な挙動を示し、連続的な気泡群の発生が観察された。それに対し、過冷却状態のキャビテーション流れは非定常かつ不安定な挙動を示し、間欠的な気泡群の発生が観察された。また極低温流体における熱力学的効果によるキャビテーション抑制効果は、流体温度が高く、流速が低い時ほど顕著に現れることが確認された。圧力計測結果より流体の温度が低いほど、レイノルズ数が高いほどキャビテーション数は低くなり、キャビテーションの発生しやすい状態に維持されていることがわかる。画像からもキャビテーション係数が同程度の画像を比較すると、飽和状態の場合にキャビテーションの規模が小さくなっていると言える.本研究は、過冷却極低温流体の混相流動現象を工学的見地から熱・流動力学的に究明し、極低温機器の性能向上の際に問題となる混相流化に起因する振動現象や各種の不安定現象の解明に資するために、液体窒素などに代表される過冷却極低温流体の気液二相・混相流動現象を工学的見地から熱.流動力学的に検討することを目的とする。画像からもキャビテーション係数が同程度の画像を比較すると、飽和状態の場合にキャビテーションの規模が小さくなっていると言える.地球低軌道への打上コストを下げることは、宇宙開発における最重要課題になっている。従って現在のロケットについてさらなるコスト低減が極めて重要な課題になっている。これを可能にする実現性の高い一つの方策として推進剤の高密度化が考えられている。現在のロケットで使用する液体酸素は高温がおおよそ90K、、密度は1,140Kg/m^3である。これを67Kの過冷却状態にすると密度が約10パーセント増加する。液体酸素タンク容量は10%少なくなるほか、配管、バルブ、ターボポンプの小型軽量化も可能になる。ちなみに、液体酸素/液体水素を過冷却状態で用いた場合ロケット式のドライウェイト(乾燥重量)は17パーセント少なくなると試算された例がある。このように、、過冷却密度の液体酸素と液体水素を現在の液体酸素・液体水素ロケットに適用した場合、地球低軌道への打ち上げ能力は大幅に向上する。過冷却状態の液体酸素を用いる場合、種々の機器内で発生するキャビテーションの間題を明確にしておかなければならない。過冷却状態の液体酸素のキャビテーションに関する技術資料は皆無であり、その特性を予測することも極めて困難である。市販の液体酸素中にはO.1O.2%程度の窒素などの不純物が含まれ、これがキャビテーション発生の核になっている可能性が高い。しかし67K程度の過冷却状態においては、こうした不純物の大部分はガス状態では存在しない。したがって過冷却状態の液体酸素に発生するキャビテーションは通常の液体酸素に発生するキャビテーションとは様相が大きく異なることが予想される。

本年度は、現在所有の液体窒素流動試験装置を改修して減圧方式で過冷却高密度液体窒素により過冷却液体酸素を製造する装置を試作し、予備試験を開始した。また、分子動力学的手法を用いて、低温流体中の気泡核発生過程の数値シュミレーションを行い、特に液体酸素中の不純物の影響を調べた。過冷却状態の液体酸素のキャビテーションはまだ未解明な部分が多く、研究を要するところとなっている。市販の液体酸素中には0.1%0.2%程度の不純物(N_2,He等)が混入しており、これが気泡核となっている可能性が高いが、67K程度の過冷却状態ではN_2は気体として安定に存在できない。したがって過冷却液体酸素中でのキャビテーション現象は通常の液体酸素中に発生するキャビテーション現象とはその様相が大きく異なることが予想される。過冷却状態の高密度液体酸素を推進剤として取り扱うロケット機器を実用化するにはキャビテーションの発生やそれに伴う不都合な現象を防止する方法を確立しておく必要がある。本研究ではまず減圧方式によって過冷却液体窒素を製造する方法を確立し、これを冷媒として均一な過冷却液体酸素を製造する方法を確立する。この過冷却液体酸素を用いて可視化実験を中心にキャビテーションの諸特性を調べることを目的としている。また分子動力学法を用いた数値シミュレーションにより気泡生成の分子レベルでのメカニズムを明らかにすることも目的としている。本年度は過冷却流体のキャビテーション特性の調査と、実験装置の性能検証を行うために、新たにテストセクションの設計を行った。そして液体窒素を用いて実験装置全体の制作とテストセクションの性能の検証を行った。本来は液体酸素を用いて実験するところであるが、まだ装置の安全性が十分に確認されていなかったため本年度は液体窒素を用いて実験を行った。その結果、本実験装置を用いて過冷却液体窒素を製造する事が可能であり、温度70Kにおいて概算で0.041kg/sの流量を得ることができた。この過冷却液体の温度と流量は真空ポンプの性能に大きく依存することが確認された。また分子動力学的シミュレーションにより窒素を混入した液体酸素における気泡生成の様子は純粋な液体酸素にくらべてあまり変化がないが,ヘリウムを混入した系ではその気泡生成のメカニズムが純粋な液体酸素のそれと大きく異なることが明らかとなった。地球低軌道への打ち上げコストの低減は、宇宙開発における最重要課題となっている。本研究は、コスト低減の一つの方策として考えられている極低温推進剤の高密度化ロケットの実用化に際して問題が予想される極低温推進剤、特に過冷却状態液体酸素のキャビテーションの特性を調べることを目的とした。過冷却状態の液体酸素の生成は、減圧により液体窒素を過冷却状態にし、この液体窒素により大気圧下で飽和状態液体酸素を冷却する方法を採用した。本装置を製作し、実際に過冷却状態液体酸素を生成したが、過冷却状態のキャビテーションの実験は安全を考慮して、ロケット開発で、液体酸素の模擬液として用いられる液体窒素を使用した。透明な挟まり広がり管のノズル付近にキャビテーションを発生させ、流れの可視化を中心に圧力、温度、加速度などを測定した。過冷却状態(液体窒素69K)と大気圧下飽和状態(液体窒素77K)のキャビテーション発生時における流動状態に顕著な差が認められた。