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報徳仕法受容以前の豪農家政改革=在来型仕法と地域に関する研究

豪農の家政改革は、一個人の経営立て直しにとどまらず、地域的な信用構造の面からして、村共同体と地域社会に大きな影響を及ぼさざるをえない。その社会的・政治的意識や行動は常に衆人環視の対象であった。その家政改革や行動について論究する場合には、やはり彼らの日常的な業務内容と地域社会状況について検討を加える必要がある。以上のような観点から、山田家文書に残された書状類及び触・御用留の類の分析を通じて、山田家が家政改革を行う時期の東部遠州地域における政治的・社会的な状況と、その中での同家の役割について検討を加えた。山田家の経済的蓄積期にあたる18世紀後半には、山田家は庄屋として領主蔵米を扱い、当該地域の積み出し港である川崎湊の廻船問屋八郎左衛門と日常的なつながりを持って、八郎左衛門所有の湊の蔵(領主蔵米の一時保管庫)の実質的管理にも関わった。山田家の炭山経営にも八郎左衛門は関わっていたと推定され、こうした廻船問屋商人とのつながりが同家の豪農としての成長に直接関わっていたと考えられる。しかし、その後、山田家の経営は順調には進展せず、米穀類の価格低下や地域的金融の混乱の中で家政改革を余儀なくされる。最初に家政改革が行われた文政期は、まさにそうした不況下で幕府が大々的な倹約触(文政2)を出した時期であった。この時、山田家は郡中惣代として倹約と諸物価引き下げに関わる郡中議定を策定するのに奔走していたが、これは同家の経営上の問題と全く二重写しとなっている。豪農の社会的・政治的活動をその家政改革は相即的なものであると見てよいだろう。なお、当該議定に関わる郡中惣代間の書状のやりとりでは、隣接する他郡の議定内容なども意識されており、こうした有力百姓層においては社会意識の面でかなりの共通性があったことが理解できる。今後更に書状類からそうした意識を探っていく必要があろう。今年度は、報徳仕法と対比すべき豪農家政改革の一事例を検出し分析した。遠州榛原群山田家文書(国立史料館所蔵)中の天保期以降の家政改革関連史料を検討し、次のようなことを確認した。即ち、豪農は地域村々における金融機関的な存在であって、そうしたところでの金融上の焦げつきが彼の商業的経営を圧迫し、豪農は最終的に経営破綻に陥った。当初は一定の年数を区切った借財返済仕法が行われたが、これには地域の有力者が世話人として関わり、低利融通の借り換えを柱とした計画が立てられ、一定度実践された。しかし、それは豪農の地主=小作料取得者の側面を軸とした仕法であって、彼の商人としての側面を充分規制するものではなかった。それゆえ、豪農は仕法中も米相場などに関わって新たに借財を膨らませてしまい、仕法は頓挫した。仕法が頓挫したとなると、次に来るのは分散仕法=身代限り(破産手続き)であったが、山田家のような大きな豪農の分散は、一般の破産における全財産の処分とは異なり、あらかじめ相当な家産を残して家の立ち直りを待つというものであった。そこには、豪農が地域で果たしてきて、更に今後も期待されるところの地域的金融網における信用構造上の役割の大きさというものが見て取れる。これは同時に領主的配慮にも依拠してなされたものであった。以上の家政改革のあり方を在来型仕法として前提的に理解し、その後の当該地域で展開する報徳仕法のあり方を併せて検討する。その上で、両者の仕法理論を原理的に比較することを通じて、本研究の全体的かつ最終的な課題遂行となる。今年度も昨年度に引き続き報徳仕法に対比すべき豪農家政改革の一事例として、遠州榛原郡山田家の幕末期家政改革を検討した。昨年度に追加すべき成果は2つあり、1つは山田家の土地集積と経営悪化の原因を各種の経営帳簿から分析した点である。山田家は天明・天保飢饉時などに年貢立替機能を大いに発揮し土地集積を進めた。しかし、その際に融通した資金の多くは在郷の有力商人からの借入金であり、その返済に窮するとともに、村借金の責任者となることなどで、徐々に経営を悪化させたのである。もう1つの成果は、山田家が本格的な家政改革=仕法に取りかかる前に、同家を救済するための大がかりな金融講が組織されていたことを確認し、分析したことである。この講は加入者が自己資金の増殖を図りつつも、山田家に低利融通して同家の経営立て直しに供するものであったが、世話人らの展望が甘く、集められた講金は単なる負債として残る形となった。この金融講の失敗を受けてなされたのが天保15年(1844)からの家政改革なのであった。以上のように、今年度はいわば家政改革の前提となる部分で、山田家の経営状況とそれを取り囲む周囲の状況をより厳密な形で把握した。そして、これまでの成果を歴史科学協議会第34回大会において「豪農経営と地域金融秩序」という題目で報告した。来年度は、地域経済における信用構造保守のために山田家の救済が具体的にどのようになされたか更に追究し、最終的にそれが同時期遠州地方に導入された報徳仕法といかなる点で共通点や相違点があるのか比較検討して、本研究の課題を達成させたい。

豪農の家政改革は、一個人の経営立て直しにとどまらず、地域的な信用構造の面からして、村共同体と地域社会に大きな影響を及ぼさざるをえない。その社会的・政治的意識や行動は常に衆人環視の対象であった。その家政改革や行動について論究する場合には、やはり彼らの日常的な業務内容と地域社会状況について検討を加える必要がある。以上のような観点から、山田家文書に残された書状類及び触・御用留の類の分析を通じて、山田家が家政改革を行う時期の東部遠州地域における政治的・社会的な状況と、その中での同家の役割について検討を加えた。山田家の経済的蓄積期にあたる18世紀後半には、山田家は庄屋として領主蔵米を扱い、当該地域の積み出し港である川崎湊の廻船問屋八郎左衛門と日常的なつながりを持って、八郎左衛門所有の湊の蔵(領主蔵米の一時保管庫)の実質的管理にも関わった。山田家の炭山経営にも八郎左衛門は関わっていたと推定され、こうした廻船問屋商人とのつながりが同家の豪農としての成長に直接関わっていたと考えられる。しかし、その後、山田家の経営は順調には進展せず、米穀類の価格低下や地域的金融の混乱の中で家政改革を余儀なくされる。最初に家政改革が行われた文政期は、まさにそうした不況下で幕府が大々的な倹約触(文政2)を出した時期であった。この時、山田家は郡中惣代として倹約と諸物価引き下げに関わる郡中議定を策定するのに奔走していたが、これは同家の経営上の問題と全く二重写しとなっている。豪農の社会的・政治的活動をその家政改革は相即的なものであると見てよいだろう。なお、当該議定に関わる郡中惣代間の書状のやりとりでは、隣接する他郡の議定内容なども意識されており、こうした有力百姓層においては社会意識の面でかなりの共通性があったことが理解できる。今後更に書状類からそうした意識を探っていく必要があろう。
ナノ複合アモルファス及び人工結晶薄膜の作製と物性

本研究では、アモルファス及び人工結晶(非平衡結晶相)のような非平衡機能物質に対して、種々の物質をナノオ-ダ-で分散・複合化を行うことにより単純な複合則では説明出来ないような新しい物性の発現の可能性を探ると同時に新電気・磁気複合材料としての可能性を調べることを目的としている。今年度は軟磁性材料の典型例としてNiーFe系複合膜を、金属超伝導体の典型例としてPb系複合膜を取り上げ、種々の物質との複合化を図り、その特異な構造と物性との関係を系統的に調べたところ、以下のことが判明した。1.粒子分散型軟磁性材料NiーFeーXーY系(X=Mo,Hf Y=Si_3N_4,BN,SiC,B_4C)磁気記録の高密度化や機器の小型化に伴い高周波における優れた軟磁気特性が求められている。これを解決する手段として磁性体の高抵抗化による渦電流損の低減や磁区の細分化が考えられる。そこで本研究ではパ-マロイをベ-スとして絶縁物を微量添加し高抵抗化を図った。その際に最適マトリックス(NiーFeーMo)或は新しいマトリックス(NiーFeーHf)も併せて探査した。その結果膜構造は20nm程度の超微細粒からなるfccマトリックスにさらにSi_3N_4等が超微細分散した複合組織であること、抵抗率はSi_3N_4を8at%添加することにより0.55μΩm程度まで増加するが過剰な分散粒子は磁気特性を劣化させること、Ni_<81>Fe_<13>Mo_6にたいして35at%のSi_3N_4を添加することにより実効透磁率は極大値を取り最大で約5300(1MHz)まで向上すること等が判明した。Pbは比較的低融点であることから種々のマトリックスに対してナノオ-ダ-で分散し易くまた超伝導転移温度も金属系としては比較的高いために、種々のPb基複合膜の構造と電気的性質・超伝導特性の対応を系統的に行えた。また、その際のPb粒子は超微粒子状に分散しており、融点や凝固点の著しい低下も認められた。
腎血管障害における抗酸化酵素Paraoxonase-1の役割と作用機序の解明

進行性腎不全モデルであるラット5/6腎摘モデルにて、Paraoxonase-1(PON1)抗体の免疫染色を施行し、PON1は腎血管障害に関連して細動脈内皮に発現する事が示された。末期腎不全患者を対象としてPON1遺伝子多型と患者背景ならび予後との関連を検討した。血清Paraoxonase活性と強い関連を示すSNPの遺伝子多型タイピングを行ったところ、生存率に有意差を認めなかった。進行した腎機能障害患者においては、PON1遺伝子多型は心血管病の発症や予後に影響を与える因子とはいえない事が示された。Paraoxonase-1(PON1)の腎臓内での発現部位を確認するため、進行性腎不全モデルであるラット5/6腎摘モデルにおいて、PON1抗体の免疫染色を施行した。Shamにおいて発現を認めなかったが、腎摘モデルで腎細動脈内皮に強い発現を認めた。腎摘ラットにアンジオテンシンII受容体拮抗薬を投与した群では発現が減弱していた。よって、PON1は腎血管障害に関連して細動脈内皮に発現する可能性が示唆された。また、末期腎不全患者481人のPON1遺伝子多型と予後との関連を検討した。血清Paraoxonase活性と強い関連を示す、missense SNP (rs662)の遺伝子多型タイピングを行ったところ、rs662 A/A群、A/G群、G/G群の3群間において、生存率に有意差を認めなかった。心血管死と全死亡に分けて検討したが、同様の結果であった。末期腎不全患者の死亡に関連する因子は多因子であり、PON1単独での生命予後に対する関連を今回の検討で見出す事は出来なかった。よって、今後はより早期の慢性腎臓病患者を対象として、PON1と慢性腎臓病の進行との関連を検討する必要があると考えられた。それにより、慢性腎臓病の各ステージにおける、PON1の関わりを明らかにできる可能性がある。一般住民における検討では、PON1遺伝子多型が腎機能低下とアルブミン尿発現に関連している事を示せた。今後、軽度から中等度の腎機能低下患者におけるPON1と腎障害進行との関連を検討するため、腎臓病入院患者ならび通院患者を対象とし、Paraoxonase活性ならび酸化脂質マーカーの測定し、患者背景や臨床データとの関連を検討する予定である。また、ヒト腎生検標本でのParaoxonase-1の発現や局在の変化について検討する予定である。末期腎不全患者481人のうちデータ欠損を除いた317名を対象としてPON1遺伝子多型と患者背景ならび予後との関連を検討した。血清Paraoxonase活性と強い関連を示す、missense SNP(rs662)の遺伝子多型タイピングを行ったところ、rs662A/A群、A/G群、G/G群の3群間において、生存率に有意差を認めなかった。心血管死と全死亡に分けて検討したが同様の結果であった。これらの結果をよって進行した腎機能障害患者においては、PON1は心血管病の発症や予後に与える因子として大きいものでない可能性が考えられた。以上の結果は、日本透析医学会学術集会にて発表を行った。より早期の慢性腎臓病患者を対象としてPON1の腎障害への関連を検討するため、入院治療を必要とした様々な原疾患による慢性腎臓病患者についてParaoxonase活性ならび酸化脂質マーカーとしてマロンジアルデヒドの測定を行った。現在までの横断的研究では有意な結果は得られていない。今後、さらなるデータの集積と追跡調査により縦断的研究を進め、PON1の腎障害進行や心血管病の発症との関連について解析を行っていく予定である。
小児喘息の疾患感受性遺伝子の研究

気管支喘息(BA)やアトピー素因(Atopy)の罹患同胞対等を用いた新しい連鎖解析法によって、複数の染色体の領域がこれらの形質と連鎖していることが示されるようになってきた。12番染色体の12q14から12q24.2の領域は、ドイツ人、米国白人、ラテン系米国人などで連鎖が認められている。筑波大グループは全ゲノムスキャンの結果、日本人ダニ抗体陽性BAでは12q21-q23の領域に連鎖のピークがあると報告している。本研究の目的は12番染色体の遺伝子が日本人小児期発症BAとAtopyの病態に関与しているか否かを明らかにすることにある。日本人小児BAの家系について、約10cM平均で12番染色体をカバーする18個の多型マーカーのタイピングを行い、GENEHUNTERを用いnonparametric linkage(NPL)スコアを計算した。BAについては、短腕テロメアから135cMと150cMの間にNPLスコア1.8ほどのピークを認めた。このスコアは単独で有意であると主張するには低すぎるが、筑波大グループのダニ感受性BAとのmaximun lodスコアは我々のピークとオーバーラップしており、この領域が効果は大きくないが真の疾患感受性領域であることを示唆する。この領域は海外での研究結果とは異なる領域で、日本人特有の感受性遺伝子領域であると思われる。Atopyをtotal IgEが450IU/ml以上またはダニに対するRASTスコアが3以上と定義とした場合、AtopyのNPLスコアはBAでのピークと一致したピークを示した(最大約1.8)。また、85cMに1.5を超えるピークがあり、これは海外での研究でのピークにほぼ一致していると思われた。135-150cMのピーク近傍には一酸化窒素合成酵素遺伝子(NOS1)が存在しており、喘息感受性の候補遺伝子の一つとして検討を要すると思われた。
生命科学・生物学とジェンダー理論との言説的相互作用に関する概念分析的検討

本研究の目的は、人間のさまざまな性現象を今日的水準における生命科学・生物学がどのように言説化しているか、またそれに対して、ジェンダー概念をもって人間の性に関わる現象を論じてきた人文・社会科学やフェミニズム言説がどのように応答しているかについて、歴史的背景をふまえつつ現状を精査し、両者間の言説的相互作用の経緯と実情を明らかにしつつ、その作業を通じて得られた知見をふまえ、両者の不毛な対立や相互不信を克服する方途を見出し、人間の性現象についてのより豊かで総合的な認識のあり方を提示することであった。近刊予定の成果物(拙稿「ジェンダー論と生物学:永続する闘争か?」、江原由美子編『ジェンダーをめぐるコミュニケーション齟齬の研究』ハーベスト社、2019年刊行予定)は、人文・社会科学的なジェンダー研究と生物学における性的二型研究の間に見られる言説上の葛藤を、主に三つのシンポジウムの記録の分析を通して明らかにしたものであり、これによって上記目的は一定程度達成された。しかしながら、当成果物においては、生物学・生命科学分野の言説資料について、申請時の研究計画に比べてごく限られた範囲のものしか取りあげることができなかったため、今回の研究プロジェクトが完遂されたとは言えない。特に脳神経科学についての検討は全く不十分なものにとどまってしまったと言わざるを得ない。この点については、今回の助成期間終了後も引き続き研究を進める予定である。初年度は、ジェンダー論と進化生物学との間でこれまでに行われてきたやりとりを跡づける作業の土台を作るために、これまでにジェンダー論(あるいはフェミニズム)と進化生物学との対話促進を趣旨として掲げて行われた3つの(それぞれに開催時期も開催場所も異なる)シンポジウムを柱として立て、それぞれの記録間に見られる異同を調査することを主たる課題とした。言うまでもなく、それを補うために他の諸文献をも検討した。検討すべき素材として選ばれた3つのシンポジウムは、(1)1976年にパリで開催された、社会学者Evelyne Sullerotと生物学者Odette Thibautを主催者とするシンポジウム「女性をめぐる事実」(Le fait feminin)。その記録は2年後に出版され、1983年には邦訳も出版されている。(3)前2者に比べると非常に小規模のものではあるが、2006年に日本学術会議主催で行われた公開講演会に基づき、2007年に出版された記録『性差とは何か:ジェンダー研究と生物学の対話』。これらの内容の詳しい比較検討作業はなお続行中であるが、それぞれにおいてジェンダー論者と生物学者との間には深刻な齟齬が見られること、そしてそれは、(1)から(3)までに経過した30年という年月にもかかわらず、必ずしも解決される方向に進んでいるとは言えないことが見えてきた。1970年代半ば以降、進化生物学や行動生態学が新たなステージに入り、生物の行動に関する従来の社会科学モデルに対する批判が強まったことは周知の事実であり、とりわけ性選択研究の進展を背景として、生物学の側から社会科学的なジェンダー論に批判的に言及する文献が膨大なものとなったことから、上記3つのシンポジウム以外の文献調査に予想以上に手間取っている。第二年度は、人間における性差の実態と意味をめぐる、一方のfeminism orientedなジェンダー研究と、他方の進化生物学および遺伝学・ゲノミクスの言説との間に生じてきたギャップを歴史的に跡づける作業を続行した。それによって再確認されたのは、両者間の議論は過去数十年間絶えず繰り返されてきたにもかかわらず、基本的な認識の齟齬が乗り越えられたとは言えず、未だなお深刻なコミュニケーション・ギャップが見られるということである。なぜこのようなことが起こるのか。現時点ではまだ結論をまとめるには至らないが、少なくともこれは必ずしも社会的な性差別への態度をめぐる違いから生じている事態ではなく、むしろ全般的な学問観や科学観の違いに根ざす事態として把握されなければならないということである。より正確に言い換えれば、争点は、単独の科学という対象への態度というよりも、科学と呼ばれる営みの社会性をどのようにとらえるかという点にある。自然科学が生身の人間である科学者たちによって行われる営みであり、それゆえそこに社会的な利害関係や時代思潮の影響が関与しうるということを全く認める論者はほぼいない。立場が分かれるのは主に以下の2点をめぐってである。第一に、科学と価値との関係をどう捉えるか。第二に、科学という営みのプロセスではなく、その成果としての知見(理論を含む)に社会が与える影響をどのように評定するか。これらの論点をめぐって、フェミニストという同じ政治的立場を表明する者同士の間でもしばしば鋭く意見が対立し、また特にフェミニストであることを自称する女性科学者(生物学者)によってある種の戸惑いがしばしば表明されるのである。こうした状況を俯瞰的に把握する作業は繰り返し行われる価値があり、海外には先行研究も多いが、日本の状況についての研究は少なく、本研究はその欠落を補うものとして意義がある。当初計画では、計画第二年度である本年度においては、人文・社会科学系のジェンダー論と体質する対象として、脳神経科学をとりあげようと考えていた。しかしながら、初年度から継続していた進化生物学の検討に時間を取られており、またそれとの関連で、当初計画では第三年度の課題として想定していた遺伝学・ゲノミクスについての調査もある程度進めざるを得なかったため、脳神経科学の検討を行うには至らなかった。

本研究の目的は、人間のさまざまな性現象を今日的水準における生命科学・生物学がどのように言説化しているか、またそれに対して、ジェンダー概念をもって人間の性に関わる現象を論じてきた人文・社会科学やフェミニズム言説がどのように応答しているかについて、歴史的背景をふまえつつ現状を精査し、両者間の言説的相互作用の経緯と実情を明らかにしつつ、その作業を通じて得られた知見をふまえ、両者の不毛な対立や相互不信を克服する方途を見出し、人間の性現象についてのより豊かで総合的な認識のあり方を提示することであった。近刊予定の成果物(拙稿「ジェンダー論と生物学:永続する闘争か?」、江原由美子編『ジェンダーをめぐるコミュニケーション齟齬の研究』ハーベスト社、2019年刊行予定)は、人文・社会科学的なジェンダー研究と生物学における性的二型研究の間に見られる言説上の葛藤を、主に三つのシンポジウムの記録の分析を通して明らかにしたものであり、これによって上記目的は一定程度達成された。しかしながら、当成果物においては、生物学・生命科学分野の言説資料について、申請時の研究計画に比べてごく限られた範囲のものしか取りあげることができなかったため、今回の研究プロジェクトが完遂されたとは言えない。特に脳神経科学についての検討は全く不十分なものにとどまってしまったと言わざるを得ない。この点については、今回の助成期間終了後も引き続き研究を進める予定である。初年度の進捗状況はやや遅れていると言わざるを得ないものの、抜本的に研究計画を見直さなければならないような事態ではなく、第2年度以降も当初の計画に基づいて文献調査を進めていく。第二年度における研究の中間的な成果は、現在執筆中(2018年夏ごろ刊行予定)の論文にまとめる予定である。現状では、上欄に記したとおり、フェミニズム/ジェンダー論と進化生物学・ゲノミクスとの関係についての調査にまだまだ時間がかかる見通しであり、脳神経科学というもう一つの主題をどこまで参照できるかは、正直なところ心許ない。今後の進捗状況次第では、当初計画からはやや戦線を縮小することになるが、まずは進化生物学・ゲノミクスについて資源をフルに使うことにし、脳神経科学の詳細な検討は先送りにすることも検討している。「図書」欄に記載した研究成果の刊行年は2019年としたが、確定ではない。目下校正作業が進行中であり、近刊予定である。また、総ページ数も若干の変動がありうる。購入を予定していた書籍が期日までに到着しなかったためである。当初計画では参加予定だった海外における学会大会への参加が一身上の事情により叶わなくなったため、旅費として見込んでいた部分の執行額が少なくなり、その分を図書等にふり向けたものの、不可避的に残額が生じた。生じた次年度使用額はわずかなものであり、特別な使用計画はない。おそらく次年度の出張旅費または消耗品費として使用することになる。
気泡(マイクロバブル)を含む2次元・3次元後流中の渦構造とカオス・乱流遷移

マイクロバブルを含む2次元・3次元後流中の渦構造とカオス・乱流遷移を数値計算と室内実験によって調べた.まず,予備実験として直・ヘリカル円管内流れにマイクロバブルを注入した結果,明らかな抵抗低減と乱流の再層流化が見られた.次に,熱伝達率の変化を調べた結果,再層流化に伴う熱伝達率の減少が観測された.後流の数値計算のために新しくスペクトルコードを作成し,定常解,振動解などを高精度で求めることに成功した.気泡(マイクロバブル)を含む,カルマン渦やらせん渦の発生を伴う2次元・3次元後流の数値シミュレーションを行い,気泡が渦構造および遷移に与える影響を調べる.特に,進行波解や周期解などの基本解を解析することによって,流れがカオス・乱流へと遷移する様子を詳細に追跡する.結果は,マイクロバブルによる抵抗削減や,熱伝達の改善,流れの制御に対して新しい知識を得ることが期待される.主な目的は以下の3項目である。(1)気泡(マイクロバブル)を含む流れの基礎方程式の確定(2)気泡を含む2次元・3次元後流の基本解の導出(3)流れのカオス化・乱流遷移の研究マイクロバブルを含む2次元・3次元後流中の渦構造とカオス・乱流遷移を数値計算と室内実験によって調べた.まず,予備実験として直・ヘリカル円管内流れにマイクロバブルを注入した結果,明らかな抵抗低減と乱流の再層流化が見られた.次に,熱伝達率の変化を調べた結果,再層流化に伴う熱伝達率の減少が観測された.後流の数値計算のために新しくスペクトルコードを作成し,定常解,振動解などを高精度で求めることに成功した.カルマン渦列の礎研究として,2次元流に限定し,スペクトル展開を行い定常解の解の分岐を調べ,その安定性と非定常解の行動を研究した。流入・流出のある流れに対しては通常Sommerfeldの放射条件を用いるが,任意性が強く,基本的な研究のためには適当でない.そこで本研究では流れ場を適当な関数によって有限領域へと変換し,その領域で通常用いられるChebyshev多項式による展開に代わってLegendre多項式による展開を用い,任意性の強い流入・流出条件の導入を避けることができた。さらに補間点としてLegendre多項式のゼロ点とすることによって高い精度を達成することが可能となった.結果として,レイノルズ数が約46で双子渦が不安定となりカルマン渦列がホップ分岐することが示され,過去の多くの研究と一致した.続いてカルマン渦列の安定性をポアンカレ断面法にGMRes法を組み合わせて計算した.その結果,レイノルズ数が400と700の間で不安定化することが示された.不安定化する撹乱は千鳥格子状ではなく,渦対を構成するような形状でカルマン渦列を蛇行させるような構造を持っている.また撹乱は円柱近傍にはあまりなく下流で支配的であることが分かった.一方,マイクロバブルを発生させ,それを含んだ水をパイプに導くことによって,マイクロバブルの抵抗削減効果を検討した。マイクロバブルは対向型旋回式発生装置で作り,それをパイプへと導いた.濃度は1%以下である.これによって直管で約51%,ヘリカル管で約16%の抵抗削減を達成することができた。この基礎研究によってマイクロバブルの性質を詳細に調べることができ,これに基づいて円柱後流に対するマイクロバブルの影響を詳しく研究することが可能となった。カルマン渦列のとして,2元流に限定し,スペクトル展開を行い定常解の解の分岐を調べ,その性と非定常解の行動を研究した.流入・流出のある流れに対しては通常Sommerfeldの放射条件を用いるが,任意性が強く,基本的な研究のためには適当でない.そこで本研究では流れ場を適当な関数によって有限領域へと変換し,その領域で通常用いられるChebyshev多項式による展開に代わってLegendre多項式による展開を用い,任意性の強い流入・流出条件の導入を避けることができた.振動解としてのカルマン渦列の不安定性をポアンカレ断面の不動点計算とGMRes法を組み合わせた方法を用いて前年度よりさらに詳細に解析した結果,レイノルズ数が258で不安定化することが明らかとなった.一方,マイクロバブル流の研究として本年度は熱伝導に対するマイクロバブルの影響を実験的に調べた.マイクロバブルは対向型旋回式発生装置で作り,それを3種類のヘリカル形状のパイプへと導いた.気泡径の計測では全体の90%以上の気泡が100μm以下の気泡となりマイクロバブルの発生が確認された.平均気泡径50.3μm, 47.8μm, 49.7μm,それぞれのボイド率はa=0.09%, 0.17%, 0.25%となり,この範囲で実験を行った.熱伝達低減率の最大値はcoil1(曲率d=0.018)で22.12%, Coi12(d=0.027)で19.3%,Coi13(d=0.45)で14.93%となりボイド率が最大のa=0.25%で最大となった.

曲率が小さいほど熱伝達低減率は大きくなっており,これは二次流れによるマイクロバブルの管内での分布に偏心が起きることによって引き起こされる.熱伝達低減率は抵抗低減率よりも大きく,これらは抵抗低減率が乱流速度成分の軸方向速度成分と軸に垂直な速度成分の両方に依存するのに対して,熱伝達低減率が軸に垂直な速度成分のみに依存しており,マイクロバブルによって軸に垂直な方向の速度成分が抑えられるために熱伝達低減率は大きくなったと考えられる.この結果から,マイクロバブルと二次流の相互作用を深く理解することができた.1.マイクロバブルを混入した流体の円管内での運動の高精度計測微細電極を用いた水素気泡法によるマイクロバブル発生装置を新たに製作した。これらの新規装置を用いて,高強度のレーザーと高速度ビデオカメラによる計測を行うことにより,層流乱流遷移域における円管内流の様子を明らかにした。具体的な研究成果は以下の通りである。第一に気泡径を一定に保ったまま円管の直径を変えると、円管内の流れの様子が劇的に変わることが明らかとなった。気泡を含まない流体の場合には(円管の直径と、流れの平均流速、流体の動粘性係数で定義される)レイノルズ数が約3000以上で円管内に乱流が維持されることが古くから知られているが,マイクロバブルを混入すると,比較的細い管を用いた場合には通常の流体と比べてより大きなレイノルズ数においても乱流が維持されず円管内の流れは層流になりやすいことが示された。一方,比較的太い円管を用いると,逆に通常の流体と比べてより小さいレイノルズ数でも乱流を維持できることが実験的に示された。2次元一様等方乱流中に多数の気泡を混入させた混相流をスペクトル法を用いて計算した。その結果,低波数領域(大スケール)では乱流のエネルギーが減少し,気泡直径と同じ程度のスケールでは増加することが確認された。一方,流体よりも密度の大きな粒子を混入させた場合は低波数領域で乱流エネルギーが増加するという対照的な振る舞いが見られた。3.気泡を含まない3次元後流の数値的研究数値計算によって球を通過する3次元後流のカオス化を調べた。平成21年度に得られた気泡を含まない3次元後流の数値計算コードを基にして計算を実行した。スペクトル法の精度を高めるために展開関数を工夫し,より少ない展開項数で精度の高い計算が可能となった。今年度の研究方向は主に3つの方向を目指した.一つは,円管内流の層流・乱流遷移に対するマイクロバブルの影響を詳しく調べること,もう一つはマイクロチャンネルにおける混合促進において,マイクロバブルの果たす役割を追求すること,最後は,マイクロバブル流後流の乱流遷移の研究である.最初の問題に関しては,この問題がそれ程容易に解決できるテーマでないことがより明確となった.その理由は円管内流の遷移は流入条件に強く依存し,そのためにマイクロバブルを注入する方法に極めて敏感に影響される点にある.その主な結果は2011年8月の学会発表で公表しているが,これまでに信じられていたようにマイクロバブルが単純に乱流遷移を遅らせるばかりではなく,条件次第では乱流遷移を促進させる場合も有りうるということで,結果は極めて複雑である.また,円管内単相流体の乱流自体も今日も未解決の問題を多く含む複雑な研究対象であるため,マイクロバブルの影響は極めて慎重な実験が要求されることが分かり,ブレイクスルーには一層の研究努力が必要であることが最終結論である.二番目の問題については,曲がり管内流では極めて低いレイノルズ数(10以下)においても壁面条件を工夫することによって流れがカオス化,あるいは弱い乱流状態となり混合が促進されることが実験的に確かめられた.この結果は2011年7月の国際会議で発表された.この流れに対するマイクロバブルの影響の研究は今後の主要テーマである.
泥しょう鋳込法による金属補綴物の製作

我々は、チタン粉末を通常の泥しょう鋳込法により成形して、その成形性、成形体の性質、焼結したときの焼結体の性質等について調べた。アルギン酸ナトリウムの添加量は0.5%して、3種類の水/チタン粉末比(W/P=0.318,0.354,0.391)の泥しょうの粘度が最小になるようにのpHを調整して、石膏鋳型に注入した。成形体はAr雰囲気中で1100°C1200°C、1300°Cの温度で、1h、2h、3h間加熱した。成形体の嵩密度(g/cm^3)は、2.182.21で、生強度(Mpa)は2.313.82であった。硬度(Hv)は233.0247.7であった。焼結収縮率(%)は、16.720.8を示した。全体として、焼結体の相対密度は、チタンの理論密度(4.51)の82.397.3%の範囲を示した。1,200°C以上の温度では、最初の1時間で嵩密度はほぼ平衡に達した。組織には、チタンの酸化物、窒化物が推定された。次に歯科補綴物として、泥しょう鋳込成形したチタン粉を鋳型ごと焼結することを試みた。(A)45%Al_2O_3-45%BaCO_3-10%Titavest ME、(B)40%Al_2O_3-40%BaCO_3-20%Titavest ME、(C)35%Al_2O_3-35%BaCO_3-30%Titavest MEの三種類の組成の鋳型材を造り、熱膨張率を測定した。熱膨張率は、1125°Cにおいて、(A)は12.4%、(B)は10.6%、(C)は8.0%を示した。クラウン型のワックスパターンを作製し、試作鋳型材で埋没した後1125°Cで30分間加熱した。チタン粉末73.61%、水26.01%、アルギン酸ソーダ0.38%で、pH4.60の泥しょうを、歯科用バネ式遠心鋳造機で鋳型に注入した。乾燥後、鋳型ごと、真空中1100°Cで3時間、焼結した。浮き上がり量は、鋳型材(A)、(B)、(C)の場合について、それぞれ1.425μ、229μ、107μであった。鋳込み条件により、鋳込み欠陥が見られたので、さらに検討が必要である。また、焼結雰囲気の改善も求められた。

本年度は、泥しょう鋳込法を用いて、焼結チタン補綴物の製作を試みる前に、チタンのろう付を研究した。その際、従来の歯科用ろう付フラックスでは、チタンをろう付することはできないので、チタンろう付用フラックスの研究を行った。そして更にフラックスを用いないアルゴンガス中におけるチタンの赤外線加熱ろう付を試みた。AgClを含むフラックスを用いて、チタン母材上にAg析出膜を造り、チタンの酸化を防止する。100%AgCl,90%AgCl-10%LiF,90%AgCl-10%KHF_2,85%AgCl-10%LiF-5%KHF_2,9.1%AgCl-54.5%LiF-36.4%KHF_2を用いたとき、どのようなAg析出膜が生成するか調べ、85%AgCl-10%LiF-5%KHF_2と銀ろう,16K金ろう、50%Ti-30%Ni-20%Cuろうを用い、チタンの抵抗ろう付を行い、ろう付強さを測定した。(1)すべてのフラックスにおいて、Ag膜が生じたが、均一ではなかった。AgCl単独より混合物において、Ag膜ができやすかった。85%AgCl-10%LiF-5%KHF_2において、最も良好なAg膜が生じた。(2)チタンのろう付強さ(MPa)は、銀ろうで148.9(±79.3)、16K金ろうで97.4(±27.9)、50%Ti-30%Ni-20%Cuろうで259.4(±105.7)であった。強さに有意差があった(p<0.05)。(3)ろう付部の金属組織は、チタン母材、フラックス及びろう材との間の複雑な反応のため、多相から成っていた。B.チタンのろう付強さに及ぼす赤外線加熱時間の影響の研究:50%Ti-30%Ni-20%Cuろうを用いて、加熱時間を30,50,70秒と変えたときのチタンのろう付強さを測定した。(1)ろう付強さ(MPa)は、加熱時間30秒で351.8(±40.6)、50秒で357.9(±33.7)、70秒で351.8(±41.37)で、強さに有意差はなかった(p>0.05)。(2)ろう付部は、ろう材、拡散層及びチタン母材から成っており、間隙に侵入したろう材の組成は、加熱時間とともに変化した。すなわちNiとCuは減少して、Tiは増加した。(3)ろう付部の破壊は、加熱源から遠い低温部から始まり、ろう材と拡散層との界面に沿って、高温部へと進んだ。以上のようにチタンろう付用フラックスとチタンの赤外線ろう付について、興味ある幾つかの知見を得ることが出来た。これらの結果をふまえて、平成10年度から、泥しょう鋳込法を用いた焼結チタン補綴物の製作について積極的に研究を行う予定である。我々は、チタン粉末を通常の泥しょう鋳込法により成形して、その成形性、成形体の性質、焼結したときの焼結体の性質等について調べた。アルギン酸ナトリウムの添加量は0.5%として、3種類の水/チタン粉末比(W/P=0.318,0.354,0.391)の泥しようのpHを調整して、粘度を測定して、最低の粘度を示すpHを求めた。それぞれのW/Pの泥しょうについて最小の粘度のものを石膏鋳型に注入し放置して離型して、成形体の嵩密度と生強度を計算した。成形体をチタン箔とスポンジチタン粉末で包埋して、Ar雰囲気中で1100°C、1200°C、1300°Cの温度で、1h、2h、3hと加熱して、炉冷し収縮率と嵩密度を測定した。各W/P=0.318,0.354,0.391の泥しょうの粘度(cP)は、pHの低下とともに減少して、それぞれpHが4.56、4.42および4.58で最小となった。W/P=0.318,0.354,0.391の各成形体の嵩密度(g/cm^3)は、それぞれ2.21(0.04)、2.18(0.01)、2.21(0.01)となり有意な差はなかった。成形体の生強度(MPa)は、W/P=0.318,0.354,0.391について、それぞれ2.31(0.24)、3.09(0.10)、3.82(0.28)であり、有意な差を示した。l,100°C、1,2,3hの焼結では、W/P=0.318,0.354、0.391について、それぞれ17.319.4、16.719.5、17.618.3の収縮率(%)を示した。
ウイルス感染細胞におけるクラスI抗原提示機構の研究-エピトープを決定する機構の解析

クラスI拘束性T細胞エピトープの抗原性を決定する構造の解析を行うために研究を行ない以下の結果を得た。インフルエンザウイルス(PR/8/34)NP蛋白上のK^k拘束性エピトープに対応するNP50-57ペプチド(SDYEGRLI)のDをRに換えたペプチド(NPD→R)、IをGに換えたペプチド(NPI→G)及び両方の残基を換えたペプチド(NPDI→RG)を合成し、50μMのそれらペプチド存在下における、NP50-57特異的CTLクローンであるNP102に対する感作活性を測定すると、NPI→Gだけが若干の感作活性を示した。一方、NP50-57の感作活性に対する阻害活性を調べると、NPD→Rだけが若干の活性を示した。これらの結果は、NP50-57において、DとIの両方がK^k分子への結合に重要であり、両方のアミノ酸を失うと結合活性が完全に失われることを示唆している。上記の結果は、K^k拘束性エピトープでは、N末端から2番目の酸性アミノ酸およびC末端のイソロイシンの存在がモチーフ構造であるとする、Brownleeらの予想を支持するものである。そこで、このモチーフを満たすNP蛋白上のアミノ酸配列の内、NP50-57以外の配列である、NP438-445(SDMRTEII)とNP467-475(SDEKAASPI)の2つのペプチドを合成しそれらの感作活性とNP50-57の感作活性に対する阻害活性を調べた。両ペプチドは、NP102によっても、また、PR/8/34特異的ポリクローナルCTRによっても認識されなかったが、NP50-57の感作活性に対する阻害活性は、両ペプチドが活性を示した。このことは、NP438-445とNP467-475とがK^k分子に結合し得るにもかかわらず、CTL誘導能が低いことを示しており、PR/8/34感染CBAマウスにおいてNP50-57特異的CTLが主要であるとする結果と一致する。今後、NP438-445とNP467-475のCTL低誘導能の原因に関し、さらに解析を進める予定である。
光遺伝学的手法を用いたマクロパイノサイトーシスの時空間的解析

光活性化Rac1(PA-Rac1)により顕微鏡下でマクロパイノサイトーシスを誘導する実験系を利用しマクロパイノサイトーシスの形態的特徴および分子基盤の解析を行った。その結果、PA-Rac1誘導性マクロパイノサイトーシスは、典型的なマクロパイノサイトーシスと異なりRab10が一過的に集積することを見出した。さらにRab10陽性のマクロパイノゾームは、チューブ構造を出芽した。Rab10陽性マクロパイノゾームおよびチューブ構造は、細胞外と行き来のある開いた構造であった。以上の結果から、PA-Rac1依存的マクロパイノサイトーシスは、従来型と異なる新規の取り込み経路であることが示唆された。本研究課題では、細胞による非選択的取り込みであるマクロパイノサイトーシスの分子機構を明らかにすることを目的に研究を行った。先行研究によりRAW264マクロファージにおいて顕微鏡下で光照射依存的にマクロパイノサイトーシスを誘導する実験系を確立しており、本研究ではこの実験系を用い、マクロパイノゾームに集積してくる分子について解析を行った。まず、Rac1のエフェクター分子群について蛍光タンパク質GFPを融合した発現系を構築し、マクロパイノゾームへの集積の有無を検討した。その結果、これらの分子群においてマクロパイノゾームへ強く集積するものはなかった。次に、小胞輸送を制御するRabタンパク質について同様の解析を行ったところ、新規にRab10が一過的に非常に強くマクロパイノゾームに集積することが明らかとなった。また、Rab10が集積するマクロパイノゾームには、これまでにマクロパイノゾームの初期に集積することが知られているRab5の集積はみられなかった。したがって、Rab10陽性のマクロパイノゾームはこれまでに知られていない新規の取り込み経路である可能性が考えられる。また、Rab10陽性のマクロパイノゾームの特徴について共焦点レーザー顕微鏡を用いたライブセルイメージングによりで解析を行ったところ、Rab10陽性マクロパイノゾームは、大多数が形成後、5分以内に消失すること、またマクロパイノゾームからRab10陽性のtube構造が核付近に向かって伸びていくことが明らかとなった。さらにRab10の下流の分子について解析したところ、エフェクター分子の一つEHBP1およびその結合分子であるEHD1がRab10陽性のtube構造に局在することが明らかとなった。以上の結果より、マクロパイノサイトーシスにおいてRab10陽性の新規の取り込み経路の存在が示唆された。先行研究により、マウスマクロファージ培養細胞RAW264において顕微鏡下で光依存的にマクロパイノサイトーシスを誘導する実験系(PA-Rac1誘導性マクロパイノサイトーシス)を確立しており、初年度では、この新規マクロパイノサイトーシス誘導系を用いて、従来型のマクロパイノサイトーシスとは異なる全く新しいマクロパイノサイトーシス機構が存在することを見出した。この新規マクロパイノサイトーシスは、短い期間(5分以内)で消失すること、また、細胞中心部に向かってチューブ状の構造物を出芽することを特徴としていた。さらに、小胞輸送に関与する低分子量Gタンパク質のRabファミリーの一つであるRab10が新規マクロパイノゾームに強く局在することを見出した。本年度は、新規マクロパイノサイトーシスの更なる特徴付けと、関与する分子の同定を主に共焦点レーザー顕微鏡を用いたライブセルイメージング解析により行った。その結果、新規マクロパイノサイトーシスは、これまでのPA-Rac1誘導による人工的環境下だけでなく、低頻度ではあるが、通常の培養環境下でも起こることが明らかとなった。また、新規マクロパイノサイトーシスはIgG依存的ファゴサイトーシスに付随して起こることも明らかとなった。さらに興味深いことに、新規マクロパイノサイトーシスおいて形成されるマクロパイノゾームおよびそこから出芽するチューブ構造は、膜が閉じずに外環境と交通していることを見出した。新規マクロパイノサイトーシスに関わる分子としてRab10以外に、新たにEHBP1およびGRAF1などの分子を同定した。初年度の研究成果で見出した新規Rab10陽性マクロパイノサイトーシスについて、本年度では、マクロパイノゾームの特徴付けを行った。その結果、新たに新規マクロパイノゾームおよびそこから出芽するチューブ構造が外環境とつながっていることを見出した。このことは、新規Rab10陽性マクロパイノサイトーシスが従来型のマクロパイノサイトーシスとは形態的に全く異なるものであることを示している。また、この新規マクロパイノゾームへ局在する分子群を同定した。Rab10を含むこれらの分子は、新規マクロパイノサイトーシスの制御分子として重要な役割を担っていることが予想される。Rab10の機能に関しては、下流のエフェクター分子あるいは、上流の制御因子などについて、不明な点が多く残っている。本研究成果はRab10の機能の解明にとって非常に重要な知見であると考えられる。以上のことから、新規Rab10陽性マクロパイノサイトーシスの解析に関して、本年度の研究は大きく進展したと判断した。一方、実験計画に挙げた、新規光活性制御タンパク質の確立に関して、実験系の構築途中であり、確立までは至っていない。よって、達成度は、おおむね順調に進展しているとした。本研究課題では、エンドサイトーシスの一つで非選択的な液相性のとりこみであるマクロパイノサイトーシスについて解析を行っている。

本研究の特徴は、先行研究により確立した顕微鏡下における任意のマクロパイノサイトーシス誘導実験系(PA-Rac1実験系)を利用している点である。前年度までの研究により、PA-Rac1により誘導されたマクロパイノサイトーシスは、従来型とは異なる特徴(Rab10陽性、Rab5陰性、チューブの出芽)を有していることが明らかとなっている。今年度は、このRab10陽性のマクロパイノゾームから出芽するチューブ構造に注目し解析を行った。PA-Rac1を用いたRAWマクロファージのライブイメージングにより、Rab10陽性マクロパイノゾームから出芽するチューブ構造は微小管に沿って核近傍領域に伸長すること、さらに、Rab10陽性のチューブ構造の一部が細胞外と行き来のある開いた状態であることを見出した。また、Rab10のエフェクター分子であるEHBP1の結合タンパク質でありチューブ形成に関与するEHD1がRab10陽性のチューブ構造に局在することが明らかとなった。PA-Rac1を用い、顕微鏡下でRac1の活性化を時間的に制御することで、Rab10陽性のチューブ構造の出芽は、Rac1の活性が高いときには起こらず、Rac1の活性が低下する必要があることが示された。以上のことから、Rab10陽性マクロパイノサイトーシスから出芽するチューブ構造の特徴が明らかとなった。光活性化Rac1(PA-Rac1)により顕微鏡下でマクロパイノサイトーシスを誘導する実験系を利用しマクロパイノサイトーシスの形態的特徴および分子基盤の解析を行った。その結果、PA-Rac1誘導性マクロパイノサイトーシスは、典型的なマクロパイノサイトーシスと異なりRab10が一過的に集積することを見出した。さらにRab10陽性のマクロパイノゾームは、チューブ構造を出芽した。Rab10陽性マクロパイノゾームおよびチューブ構造は、細胞外と行き来のある開いた構造であった。以上の結果から、PA-Rac1依存的マクロパイノサイトーシスは、従来型と異なる新規の取り込み経路であることが示唆された。初年度の研究計画にあげた、3項目(1) Rac1の光活性化制御タンパク質PA-Rac1を用いたエフェクター分子の解析、(2)光活性化制御Cdc42を用いた実験、(3)新規光活性化制御タンパク質の確立のうち(1)および(2)については予定通り進めることができ結果を得ている。しかしながら、(3)については、光活性化制御タンパク質を融合したRabタンパク質の構築を行うも光照射による制御を行うことができず、光活性化制御タンパク質とRabタンパク質の繋ぎ方などにさらなる改善が必要であり、実験系の確立に至っていない。(1)の項目に関連して、マクロパイノサイトーシスに関与する分子として新規にRab10を見いだした。このRab10陽性のマクロパイノサイトーシスは全く新しい様式のマクロパイノサイトーシスの経路である可能性があり、非常に興味深い。本研究課題の研究目的であるマクロパイノサイトーシスの分子機構の解明に大きく寄与する結果である。
回転球殻内での貫入対流の研究

本研究では,木星大気や地球中心核内の対流の基本的な性質を調べるために,回転球殻内における熱対流の安定成層への貫入の問題に対して,数値実験と理論的考察で取り組んだ.前年度に得られた貫入の程度の理論的な見積もりが対流の臨界状態を超えた有限振幅状態でも有効であるかを調べるために,外側が安定成層,内側が不安定成層している回転球殻内の対流の時間発展数値計算を行った.回転角速度と安定成層の強さを様々に変えて十分に対流運動が発達し,運動エネルギーが一定になるまで時間積分した.その結果,安定成層が弱い場合には回転軸方向に伸びたテイラー柱型の対流セルが安定成層に深く貫入し外側境界にまで達するが,安定成層が強くなると貫入が弱くなり下層の不安定成層内にのみ対流運動が集中していく様子が観察された.したがって,テイラー柱型対流運動に関しては,有限振幅状態でも理論的な見積もりが有効であることが示された.しかしながら,対流運動によって引き起こされる平均帯状流成分については理論的な見積もりとは一致しない.粘性の効果のために,平均帯状流成分は安定度を強くしても安定成層を大きくつき抜けてしまう結果が得られた.テイラー柱型対流と比較して,平均帯状流は安定成層をつき抜けやすいという本研究の結果は,木星型惑星表面の帯状流が表面での対流運動に起因しているのでなく,むしろ安定成層の下にトラップされて表面までは到達できない深部の柱状対流によるものかも知れないことを示唆している.深部にて柱状対流により引き起こされた平均帯状流が安定成層を貫いた結果が表面で観測されているのかもしれない.本研究では,木星大気や地球中心核内の対流の基本的な性質を調べるために,回転球殻内における熱対流の安定成層への貫入の問題に対して,数値実験と理論的考察で取り組んだ.まず,外側が安定成層,内側が不安定成層している回転球殻内の対流の臨界状態を数値的に求めた.回転角速度と安定成層の強さを様々に変えて計算した結果,安定成層が弱い場合には回転軸方向に伸びたテイラーコラム型の対流セルが安定成層に深く貫入し外側境界にまで達するが,安定成層が強くしていくと,貫入が弱くなり下層の不安定成層内にのみ対流運動が集中していく様子が観察された.この貫入の程度の様子を理解するために,安定成層下部から水平渦を与えた場合の安定成層内の流体運動の応答を表す理論モデルを構築し,その解を解析的に求めた.その解の振舞から,対流渦の貫入距離が球殻の回転角速度と水平渦の水平スケールに比例し,安定成層内のブラントバイサラ振動数に逆比例することが示された.この理論的に求めた貫入距離は数値計算の結果を定量的に良く説明することができる.以上の結果は,木星大気や地球中心核に存在しているかも知れない上部の安定成層が,水平スケールの小さな対流を選択的に遮蔽する効果を持つことを意味している.このことから観測される木星大気表面での大気運動のなかで,水平スケールの大きな現象は内部の対流によって説明はできるが,水平スケールの小さな現象を説明することはできないことが示唆される.本研究では,木星大気や地球中心核内の対流の基本的な性質を調べるために,回転球殻内における熱対流の安定成層への貫入の問題に対して,数値実験と理論的考察で取り組んだ.前年度に得られた貫入の程度の理論的な見積もりが対流の臨界状態を超えた有限振幅状態でも有効であるかを調べるために,外側が安定成層,内側が不安定成層している回転球殻内の対流の時間発展数値計算を行った.回転角速度と安定成層の強さを様々に変えて十分に対流運動が発達し,運動エネルギーが一定になるまで時間積分した.その結果,安定成層が弱い場合には回転軸方向に伸びたテイラー柱型の対流セルが安定成層に深く貫入し外側境界にまで達するが,安定成層が強くなると貫入が弱くなり下層の不安定成層内にのみ対流運動が集中していく様子が観察された.したがって,テイラー柱型対流運動に関しては,有限振幅状態でも理論的な見積もりが有効であることが示された.しかしながら,対流運動によって引き起こされる平均帯状流成分については理論的な見積もりとは一致しない.粘性の効果のために,平均帯状流成分は安定度を強くしても安定成層を大きくつき抜けてしまう結果が得られた.テイラー柱型対流と比較して,平均帯状流は安定成層をつき抜けやすいという本研究の結果は,木星型惑星表面の帯状流が表面での対流運動に起因しているのでなく,むしろ安定成層の下にトラップされて表面までは到達できない深部の柱状対流によるものかも知れないことを示唆している.深部にて柱状対流により引き起こされた平均帯状流が安定成層を貫いた結果が表面で観測されているのかもしれない.
磁性研磨ユニットを内蔵した複雑形状部品研磨用自動機の試作

本年度は、初年度で完成させた磁気研磨装置を用い、磁気研磨のメカニズムの解明を主目的として、研究を進めた。以下はその方法と結果の要約である。1.実験方法実験は試作した平面研磨装置および円筒研磨装置を用いた。各装置は、その磁気特性から、電流を制御することにより、磁気回路の磁束密度が変化し、砥粒の工作物への押し付け力を自由に変えることができるものである。研磨条件は、予備実験を行い、電流、加工間隙、加工液等について研磨量が最も良好となる条件を選択した。2.磁性研磨材現在一般的に使用されている研磨材には、磁性材包囲型と研磨砥粒混合型の2種類がある。しかしこれらは高価なうえ、入手が非常に因難である。そこで著者は、新たに強磁性材と研磨砥粒を別体で供給する方法を考案した。実験は上述の3つのタイプの研磨材を使用した。3.実験結果(1)研磨材の種類により研磨材能が大きく異なり、目的に応じた研磨材の選択が必要である。(2)磁性研磨法においては、加工液の機能は冷却よりむしろ、脱落砥粒の洗い流し機能、研磨材飛散防止機能であり、研磨材の種類によって加工液の機能が異なることが明らかとなった。(3)研磨速度が速い場合は、強磁性材と砥粒の別体型が、研削から研磨までの幅広い加工域を継続して行うことができ、しかも鏡面仕上を可能にすることが明らかとなった。本研究は、複雑形状部品の表面研磨加工を、磁気研磨法により行う自動研磨装置を試作しようとしたものである。以下は本年度の成果の要約である。1)自動研磨システムの要素設計および試作(イ)電磁石の設計、製作について電磁石の形状をC形カットコアにし、コイルの巻数はパ-ミアンス法で計算を行い3000巻とした。(ロ)電極の製作は磁東密度の影響を見るために4種類の形状を用意した。(ハ)工作物振動装置は既存の振動発生装置を組込み製作した。2)工作物姿勢制御の自動化装置の試作本年度は工具側の姿勢制御を試みた。この装置は二つのリンク機構を応用したもので、工具本体に回転と角度の変化を与へるものである。それらの駆動源はDCモ-タを用い、工作物表面の任意な面に対して、工具軸が常に垂直になるように制御されるものである。3)自動研磨システムの構築自動研磨システムは、任意の加工物形状を認識し、そのデ-タにそって、工具が加工物をならう必要がある。本年度はレ-ザ式変位センサを用い、加工物形状を認識し、そのデ-タを工具に与へる方式で構築を行った。しかしこのセンサは1.0×2.0mmのスポット径をもつレ-ザ光を測定面に反射させ、その光量で距離を測定する原理のため、加工物の形状が極端に変化している場所や加工物の縁は、正確に測定できないことがわかった。この問題を解決するには、他のセンサを用いなければならない。4)磁性研磨材の製造法の開発実験非磁性体である研磨砥粒に磁性を持たせるため高温高圧下で焼結、粉砕整粒する方法であるか、本年度は思うような結果が得られてないい状況であり、平成4年度も引き続き行う予定である。以下はその方法と結果の要役である。2.磁性研磨材研磨材は、現在一般的に使用されているものに、磁性材包囲型と研磨砥粒混合型の2種類がある。しかしこれらは高価で、しかも入手が非常に困難である。