hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スフィンゴミエリナーゼの触媒機構の分子論

Bacillus cereus菌由来SMaseの分子内には,活性部位(狭義の基質結合部位)とは別にアロステリック部位(界面認識部位)が存在し,アロステリック部位に基質が協同的に集合すると,SMaseは高次構造が変化して活性化されることが示唆された.また,界面の認識にはPro 26,Trp 28,およびAsp 100の関与が示唆された.さらに,SMのリン酸エステルをチオリン酸に置換したSMアナログはSMaseの酵素活性を測定するための基質として有用であることが明らかになった.Bacillus cereus菌由来SMaseの分子内には,活性部位(狭義の基質結合部位)とは別にアロステリック部位(界面認識部位)が存在し,アロステリック部位に基質が協同的に集合すると,SMaseは高次構造が変化して活性化されることが示唆された.また,界面の認識にはPro 26,Trp 28,およびAsp 100の関与が示唆された.さらに,SMのリン酸エステルをチオリン酸に置換したSMアナログはSMaseの酵素活性を測定するための基質として有用であることが明らかになった.一般にリン脂質加水分解酵素は基質であるリン脂質が界面を形成すると酵素活性が劇的に上昇するが、スフィンゴミエリナーゼ(SMase)に関しては明らかにされていない。そこで、アシル鎖の異なるリゾレシチン(Lyso-PC)とアシル鎖の短いスフィンゴミエリン(SM)のチオリン酸アナログ(thio-SM)を基質に用い、臨界ミセル濃度(cmc)前後の濃度範囲でB.cereus菌由来SMaseの酵素活性を測定した。その結果、cmcよりもかなり低い濃度から酵素活性が上昇し、cmc付近の酵素活性は、高い値のまま変化しなかった。また、Lyso-PCの凝集は、SMaseが存在するとcmc以下の濃度で起こることや、SMaseとPCとの結合を表面プラズモン共鳴(SPR)で観測すると、PCのcmc以下の濃度で、2つの異なるパターンのセンサーグラムが得られた。以上の結果から、SMaseの分子表面上には単分子分散状態のリン脂質を協同的に集合させる部位があり、この部分にリン脂質が集まることで、SMaseの構造変化を誘発して酵素活性が増大することが予想された。現在この部分に存在することが予想されているアミノ酸残基の置換体を調製し、その部位の特定とそのアミノ酸残基の役割を調べている。さらに、SMのリン酸エステル結合を置換した種々の基質アナログを合成し、これらの化合物がSMaseの酵素活性を阻害することを明らかにした。今後はこれらの化合物による阻害様式を明らかにする予定である。他方、哺乳類由来中性Mg^<2+>依存性SMaseについては、膜結合ドメインを欠損させた変異体が大腸菌によって発現できたが、不溶性画分に含まれていた。現在発現タンパク質の再構成方法の検討している。今後、再構成した酵素を用いて酵素反応速度論に基づく実験を行う予定である。SMaseはSMのリン酸エステル結合を加水分解する。そこで、SMのリン酸エステル結合の酸素原子をメチレン(CH_2)、エチレン(CH_2-CH_2)、硫黄(S)、アミン(NH)、およびジフルオロメチレン(CF_2)に置換したSMアナログを合成し、B.cereus菌由来SMaseの酵素活性に及ぼす影響を調べた。その結果、これらの化合物のすべてはSMaseの酵素活性を阻害し、阻害の強さはNH>CF_2>CH_2-CH_2>CH_2>Sの順であった。次に、NHアナログとCH_2アナログについてSMaseの阻害様式を3種類の基質を用いて調べた結果、HNPを基質に用いた場合には不競合阻害を、SMを基質に用いた場合には混合型阻害を示したが、Lyso-PCを基質に用いた場合には逆に酵素活性を増大させた。以前我々は、短鎖Lyso-PCを基質に用い、そのcmc(臨界ミセル濃度)前後の濃度で酵素活性を調べた結果、SMase分子内には、活性部位(狭義の基質結合部位)とは別にアロステリック部位が存在し、アロステリック部位に基質が協同的に集合すると、SMaseが構造変化を伴って活性化されることを示した。このことから、今回用いた基質アナログは、基質結合部に結合して活性阻害に寄与するとともに、アロステリック部位にも結合して活性化にも寄与することが考えられるた。また、B.cereus菌由来SMaseの界面認識に関与することが予想される3つのアミノ酸残基を置換した変異体酵素を調製し、その役割を解明しつつある。他方、哺乳類由来中性Mg^<2+>依存性SMaseについては、膜結合ドメインを欠損させた変異体が大腸菌によって発現できたが、活性を有する酵素は得られなかった。そこで、バキュロウイルスを用いた発現系についても検討中である。Bacillus cereus菌由来SMaseの基質認識機構を詳細に調べるために、基質結合または膜結合への関与が予想されるP26とW28、金属イオンとの配位を伴って膜結合への関与が予想されるD100をそれぞれG(P26G)、A(W28A)、およびN(D100N)に置換した酵素を調製した。次いで、真の基質であるスフィンゴミエリン(SM)やリゾホスファチジルコリン(C_<16>-LysoPC)とTriton X-100との混合ミセル、および合成基質であるミセル状2-N-Hexadecanoylamino-4-nitrophenylphosphocholine(HNP)を基質に用いて、置換体の酵素反応パラメーターを測定し、WTの結果と比較した。

SMを基質に用いた場合、すべての置換体においてV_<max>値は若干増大しK_m値は増大した。C_<16>-LysoPCを基質に用いた場合、V_<max>値はすべての置換体で減少し、K_m値はW28Aのみで増大した。さらに、HNPを基質に用いた場合、V_<max>値はP26GとD100Nで減少しW28Aで増大したが、K_m値はすべての置換体で大きく増大した。以上の結果、アミノ酸残基を置換したことによる影響は、V_<max>値に比べてK_m値の方が非常に大きく、その値は増加する傾向にあったことから、これら3つのアミノ酸残基は基質との結合を強めることがわかった。また、D100は金属イオンと配位することから、D100Nの加水分解作用に及ぼす金属イオン(Mg^<2+>、Ca^<2+>、Co^<2+>、およびZn^<2+>、)の影響を調べた結果、D100Nの酵素活性はWTに比べて約半分に低下したものの、金属イオンの解離定数はほぼ同じ値になり、D100と配位する金属イオンは酵素活性に影響しないことがわかった。
太陽光エネルギー変換機能を有する新規異種金属多核錯体の合成

本研究では、人工光合成モデルとして著名なEDTA/Ru(bpy)_3^<2+>/メチルビオローゲン/白金コロイド系をヒントに、光増感剤であるRu(bpy)_3^<2+>と水素生成触媒として有効な白金(II)二核錯体を錯体化学的に連結し、より有効な反応系を「光分子デバイス」として実現することを目的としている。今回はその一環とし、ルテニウムと白金原子を連結する架橋配位子(B)としてbpym(2,2′-bipyrimidine),bppz(2,5-bis(2-pyridyl)pyrazine)に着眼し、[(bpy)_2Ru^<II>(mu-B)Pt^<II>(L)_2]^<4+>(L=NH_3,Cl-,etc.)や[(bpy)_2Ru^<II>(mu-B)Pt^<II>(mu-OH)]_2^<6+>(B=bpym,bppz,etc.)の合成を試みた。まず第一に、配位子であるbpymとbppzの合成法に改良を加えることができた。次に、目的物を合成する前駆体として[Ru^<II>(bpy)_2(B)](NO_3)_2を合成したが、これらは既知の方法を参照した。これに種々の白金単核錯体を反応させ、Ru(II)Pt(II)二核錯体の合成を試みた。cis-[Pt(NH_3)_2(OH_2)_2]^<2+>との反応では、予想に反し、目的物は得られなかった。他方、K_2PtCl_4との反応では[(bpy)_2Ru^<II>(mu-B)Pt^<II>(Cl)_2](NO_3)_2を得ることができた。次に得られたRu(II)Pt(II)二核錯体を2倍等量の硝酸銀と反応させると、AgClが析出し、ヒドロキソ架橋白金(II)二核骨格を有する[(bpy)_2Ru^<II>(mu-B)Pt^<II>(mu-OH)]_2(NO_3)_6を得ることができた。化合物の同定は、主に元素分析に頼った。これらの複核錯体は良好な結晶を与えず、結晶構造の決定には至らなかった。しかし、吸収スペクトル及び電気化学的性質から各錯体の生成を確認することができた。最後に、EDTAの存在下でこれら複核錯体に可視光を照射し、ガス分析を行なった。手動誤差のない再現性のよい実験データを収集するために、今回購入した物品を用いて自動分析システムを開発し、用いた。残念ながら期待した活性はほとんど認められなかったが、このシステムにより迅速かつ正確なガス分析が可能となったので今後の研究の展開に期待されたい。

最後に、EDTAの存在下でこれら複核錯体に可視光を照射し、ガス分析を行なった。手動誤差のない再現性のよい実験データを収集するために、今回購入した物品を用いて自動分析システムを開発し、用いた。残念ながら期待した活性はほとんど認められなかったが、このシステムにより迅速かつ正確なガス分析が可能となったので今後の研究の展開に期待されたい。
新規LIM蛋白質Hic-5による平滑筋特異的遺伝子発現の制御

多細胞生物の機能制御に必須である細胞と基質蛋白質の接着は、細胞外マトリックス(ECM)構成蛋白質とインテグリンなどの接着分子を介している。本研究で解析を行ったHic-5遺伝子は、ECMと細胞の接着点にある細胞接着斑タンパク質をコードし、パキシリンと高い相同性を示す新規のLIM蛋白質である。本研究期間内では、Hic-5がヒト平滑筋組織で高い発現を示すこと、および酸化ストレス下で細胞接着斑から核へ移行することに着目し、Hic-5蛋白質の遺伝子発現誘導機構の解明と平滑筋細胞機能への関与の有無を調べることを第一の目的とした。まず、酸化ストレス下で細胞接着斑から核へ移行することから、Hic-5蛋白質の核内での機能として遺伝子発現への関与、およびその発現誘導機構について検討を行った。その結果Hic-5蛋白質は、p21遺伝子上流の転写開始部位から約-100bpに位置する2つのG/C boxに、転写因子Spl.Smad3や転写共役因子p300等の因子群と共動し、遺伝子発現を誘導していることが明らかとなった。さらにこれら因子群との機能的、物理的相互作用にはC末端側に存在するLIMドメインを介していることを示した。現在、平滑筋分化マーカーであるSM22αもHic-5により発現制御を受ける可能性が示唆されている。次に、Hic-5蛋白質高発現組織である平滑筋が、in vivoでは高度の伸展、収縮性を有していることから、細胞伸展システムを用いて生理的な範囲内で細胞に伸展刺激を与え、細胞内局在等の変化を検討した。その結果、Hic-5蛋白質が伸展刺激下ではアクチンストレスファイバー上に局在することや、この局在にはLIM2,3ドメインが必要であることが明らかになった。さらに、細胞接着斑、ストレスファイバー、核といった、刺激に応じて複数の細胞内構造物に局在し得るHic-5の局在変化のメカニズムや各局在部位での役割を調べる目的で、他の接着斑構成蛋白質の伸展刺激下での局在や細胞の収縮能力への関与について検討を行い、Hic-5の新たな結合因子として平滑筋細胞高発現LIM蛋白質であるCRP2を見い出した。さらにHic-5とCRP2の細胞内発現量を増加させることで、両因子が共動して平滑筋細胞の主機能の一つである細胞収縮能力を抑制することを明らかにした。当教室で分離されたHic-5遺伝子は、ECMと細胞の接着点にある細胞接着斑タンパク質をコードし、パキシリンと高い相同性を示す新規のLIM蛋白質である。本研究ではまず、酸化ストレス下で細胞接着斑から核へ移行することから、Hic-5蛋白質の核内での機能として遺伝子発現への関与、およびその発現誘導機構について検討を行った。その結果Hic-5蛋白質は、p21遺伝子上流の転写開始部位から約-100bpに位置する隣接した2つのG/C boxに、転写因子Sp1,Smad3や転写共役因子p300等の因子群と共動し、遺伝子発現を誘導していることが明らかとなった。さらにこれら因子群との機能的、物理的相互作用にはHic-5蛋白のC末端側に存在するLIMドメインを介していることを示した。またHic-5蛋白質が、高度の伸展、収縮性を有している血管や内臓平滑筋で特異的に発現が高いことから、細胞伸展システムを用いて生理的な範囲内で細胞に伸展刺激を与え、細胞内局在や発現量の変化を検討した。その結果、Hic-5蛋白質が伸展刺激下ではアクチンストレスファイバー上に局在することや、この局在にはLIM2,3が必要であることが明らかになった。現在、細胞接着斑、ストレスファイバー、核といった、刺激に応じて複数の細胞内構造物に局在し得るHic-5の局在変化のメカニズムや各局在部位での役割を調べる目的で、他の接着斑構成蛋白質の伸展刺激下での局在や細胞の収縮能力への関与について検討を行っている。

次に、Hic-5蛋白質高発現組織である平滑筋が、in vivoでは高度の伸展、収縮性を有していることから、細胞伸展システムを用いて生理的な範囲内で細胞に伸展刺激を与え、細胞内局在等の変化を検討した。その結果、Hic-5蛋白質が伸展刺激下ではアクチンストレスファイバー上に局在することや、この局在にはLIM2,3ドメインが必要であることが明らかになった。さらに、細胞接着斑、ストレスファイバー、核といった、刺激に応じて複数の細胞内構造物に局在し得るHic-5の局在変化のメカニズムや各局在部位での役割を調べる目的で、他の接着斑構成蛋白質の伸展刺激下での局在や細胞の収縮能力への関与について検討を行い、Hic-5の新たな結合因子として平滑筋細胞高発現LIM蛋白質であるCRP2を見い出した。さらにHic-5とCRP2の細胞内発現量を増加させることで、両因子が共動して平滑筋細胞の主機能の一つである細胞収縮能力を抑制することを明らかにした。
形容詞比喩の認知意味論における心理学・計算機科学による検証

形容詞比喩は否定的な意味の喚起が起きる傾向があり、その傾向は色彩を表す形容詞から作られる比喩において強いことを確認した。また、動詞比喩や名詞比喩に比べても、形容詞比喩では強く否定的な意味を喚起することも確認された。その要因として、喩辞単独から肯定的な意味要素が潜在的に喚起されていても、人は否定的な意味要素の影響を受けやすいことや、形容詞比喩の意味処理過程において、喩辞から喚起される知識と被喩辞から喚起される知識が経験上共起するイベント知識が関与する可能性も示唆された。平成20年度交付申請書に記載した次の手順に従い研究を実施した.手順と成果は次の通りである.手順1:形容詞比喩によって喚起される意味についての経験的データの収集心理実験では,APGモデルによる分析に必要な7段階のSD法を用いた調査手法により,比喩主題の意味変化を探り,どのような形容詞比喩についてどのような意味変化が起きるのかを調査した.その結果,五感を表す形容詞によって修飾される形容詞比喩では,否定的な意味が喚起されやすいという傾向があり,特に,色彩を表す形容詞から作られる比喩においてその傾向が強いことが示された.この成果は,平成21年度夏に開催の国際認知科学会で発表することが決まっている.手順2:現在の比喩理論によって説明できる点と説明できない点の整理上述した傾向は,共感覚比喩の一方向性仮説など形容詞比喩を対象とした従来の理論では説明できないことについて検討した.さらに,形容詞比喩と名詞比喩の理解時間を測定する実験を行ったところ,形容詞比喩の理解時間が具象名詞を喩辞とする名詞比喩よりも有意に長いことを確認し,その結果を後載する平成2O年度研究発表として日本認知言語学会で発表している.本研究は、「甘い罠」のような形容詞比喩の意味の生成と理解過程について、認知言語学に基づく理論構築を行い、大規模データの分析、心理実験、計算機シミュレーションといった多角的手法の統合により、理論の検証を行うことを目的とするものである。平成20年度の研究により、形容詞比喩の一種である共感覚比喩は否定的な意味の喚起が起きる傾向があり、特にその傾向は色彩を表す形容詞から作られる比喩において強い、ということが確認され、その成果を国際認知科学会(CogSci2009)で発表した。平成21年度は,否定的意味が喚起される認知的メカニズムを明らかにするために、理解度の高低や慣習度の違いなど,否定的解釈の生成と関連しうる要素と比喩の否定的解釈との相関をみるための心理実験を行った。その結果、否定的意味の喚起には、理解度や慣習度は必ずしも大きな影響を与えていないことがわかった。そのため、追加実験として、喩辞単独から想起される語と被喩辞単独から想起される語を被験者に提示し、各形容詞比喩の意味と結びつく語を選択させる追加実験を行った。その結果、否定的な語が有意に多く選択されやすいことなどが確認され、形容詞比喩において否定的な意味が喚起される要因として、喩辞単独から肯定的な意味要素が潜在的に喚起されていても、人は否定的な意味要素の影響を強く受けやすいということを確認した。また、同年度の研究により、形容詞比喩の意味の処理過程において、喩辞から喚起される知識と被喩辞から喚起される知識が経験上共起するイベント知識の重要性も明らかにした。この研究成果は、日本認知言語学会第10回大会で発表している。平成20年度の研究により、形容詞比喩の一種である共感覚比喩は否定的な意味の喚起が起きる傾向があり、その傾向は色彩を表す形容詞から作られる比喩において強いことを確認した。平成21年度の研究では、形容詞比喩において否定的意味が喚起される要因として、喩辞単独から肯定的な意味要素が潜在的に喚起されていても、人は否定的な意味要素の影響を受けやすいことを確認するとともに、形容詞比喩の意味処理過程において、喩辞から喚起される知識と被喩辞から喚起される知識が経験上共起するイベント知識の重要性も明らかにした。平成22年度は、これらの研究成果をまとめることを目的とし、心理実験を通して形容詞比喩の意味処理メカニズの特徴について詳細に検討を進めた。平成21年度までの研究では形容詞比喩についてのみ研究が進めてきたが、平成22年度は形容詞比喩の特徴をまとめるべく、否定的意味の喚起が形容詞比喩のみの特徴であるのか、名詞比喩と動詞比喩が喚起する意味との比較を通して以下の手順により検討を行った。名詞比喩、動詞比喩、形容詞比喩それぞれについて、肯定的あるいは否定的な意味に偏らない中立的な意味を持つ被喩辞を選定した。また、被喩辞と組み合わせて不自然な表現にならない喩辞の選定を行った。これらの被喩辞と喩辞を組み合わせて比喩表現を作り、その意味を被験者に評価してもらう心理実験を行った。

それぞれの比喩表現の意味が、比喩表現を構成する被喩辞のみの意味と比べてどのような変化をするかを分析した結果、比喩表現は、一般的に喩辞の意味と同じ意味を喚起しやすいが、喩辞が中立の意味を持つ場合は、形態によって比喩表現の喚起する意味に違いが生じることが明らかとなった。喩辞が中立の場合、名詞比喩は中立な意味を喚起するが、動詞比喩は名詞比喩に比べて否定的な意味を、形容詞は動詞比喩よりもさらに強く否定的な意味を喚起することが明らかになった。
朝鮮伝来文化財の歴史・文化学的調査と研究

1.西日本に現存する朝鮮から伝来した文化財、なかでも梵鐘、仏画等の銘文を主に調査した。この調査によって、例えば、梵鐘が我が国へ伝来した二つの契機(請来と略来)が判明し、梵鐘の個々の渡来の経緯を解明する手法が得られた。その成果の一部は新聞(「西日本新聞」1996年3月22日、朝刊)に掲載し、また研究誌『梵鐘』6号(1997年6月に掲載予定)に発表される。2.梵鐘の渡来の経緯の判明にともなって、ほかの文物(仏画、仏典、書籍)の渡来の契機も予測可能となり、朝鮮の高麗、朝鮮時代の文化財の創造と応用の社会・政治史を考察する手掛かりを得た3.『高麗史』、『経国大典』、『朝鮮王朝実録』等の文献にもとづいて、高麗と朝鮮王朝時代の中央・地方行政制度と同時代の日本のそれとの比較研究を行い、高麗・朝鮮王朝の統治形態の特徴やその成立背景を明らかにした。4.『宗家文庫』記録類のなかから、明治維新以後の日朝外交交渉の最大の争点となった書契形式の変化を確認することができた。また、形式の異なる維新後の書契は明治元年9月付けとなっており、早い段階から交渉の争点となる書契が作成されていたことが判明した。5.今後の研究計画・・・『朝鮮梵鐘銘文集成』を作成して、朝鮮史と日朝交流史研究に資料を提供する。1.本年度に調査した朝鮮系文物(1)書籍(朝鮮本)...邪馬溪文庫(大分県邪馬溪町),長崎県立図書館,対馬歴史民族資料館にて,朝鮮古書籍を調査。研究班独自の調査ノート(朝鮮古書籍調査カード)を作成し、また、調査の一部は諸洪一氏の研究論文に活用されている。(2)仏像...対馬島の法清寺,大興寺,西山寺,対馬歴史民族資料館岡山県大原美術館,京都大学文学部博物館にて、朝鮮伝来の仏像を調査。その一部は、浜田の翻訳書に活用されている。(3)梵鐘......対馬島の多久頭魂神社、太平寺に和鐘を、福岡県甘木市歴史資料館、大分県宇佐神宮に朝鮮鐘を調査。(4)山城...福岡県久留米市、把木町,佐賀県武雄市,佐賀市に朝鮮式山城を踏査,その対外的意味を考察している。(5)その他...東京国立博館に高句麗広開土王碑の拓本,学習院大学史料館に高句麗の搏を調査した。(1)平成8年度の伝来朝鮮文物の調査と研究では,大阪の鶴満寺鐘を実査し,また福岡市博物館では,聖福寺,志賀海神社,甘木の秋月城跡の3点の朝鮮鐘,また佐賀県博物館では,李朝の仏教絵画,経典,外交史料を実査した。さらに、佐賀県内の帯隈山神護石,おつぼ山神護石を踏査して,朝鮮の山城との比較を行なった。また,壱岐,対馬に渡り,朝鮮の仏教文物及びそれらを保存,あるいは保存していた寺社を訪ねた。(2)文献調査では,京大図書館,九州大図書館にて,伝来文物の研究・報告書を集収,また地誌のなかに記録を残す朝鮮伝来文物を拾い出し,『朝鮮王朝実録』等の朝鮮史料から伝来の経緯に関する史料を集収し,それらの集成を始めた。
メリステム機能のエピジェネティックな統御系

ddm1変異下で誘発されるbonsaiとよばれる発生異常は、原因遺伝子のDNAメチル化が上昇し発現が抑制されたせいであることがわかっている。遺伝解析の結果、RNAi関連のDNAメチル化誘導因子はこのメチル化に不要であることがわかった。また、この遺伝子のメチル化上昇を指標に新奇因子IBM1を同定した。ゲノムワイドの解析によって、IBM1は転写される配列からヘテロクロマチン修飾を除くことにより正常な発生を保証することがわかった。遺伝子発現情報が塩基配列以外の形(染色体蛋白質やDNAの修飾)で細胞分裂後も染色体上に保持される「エピジェネティック」な制御は、多細胞生物の発生過程で大きな役割をもつことが明らかになりつつある。私達はこれまで、DNA低メチル化突然変異下で誘発される発生異常を連鎖解析することによってエピジェネティックな発生制御の標的となる遺伝子を同定するという独自のアプローチをとり、DNAメチル化で制御されるインプリント遺伝子など、いくつかの興味深い遺伝子を同定してきた。このようにして見いだした遺伝子の一つであるBONSAIは、メリステム機能に関与し、その抑制が葉序の異常を引き起こす。本研究では、BONSAI遺伝子など、DNAメチル化で発現が影響される遺伝子を研究素材として、これらの遺伝子における遺伝子発現を制御する機構と、個体発生に対するインパクトを研究する。ddm1突然変異下でのBONSAI遺伝子のメチル化上昇に必要な因子を知るため、既知の突然変異体との多重突然変異体をつくり、数世代を経た後のBONSAI遺伝子のメチル化を調べている。今年度に用いた突然変異は、DNAメチル化酵素MET1,CMT3,DRM2、ヒストン修飾酵素遺伝子であるKYP/SUVH4,RNAi関連遺伝子である、DCL3,DCL2,AGO4,RDR2,RDR6,Po1IVである。多重突然変異体を作製し、現在は自殖を繰り返している。これら既知の遺伝子の突然変異体を利用する研究に加えて、BONSAI遺伝子座のメチル化が上昇する新たな突然変異体を選抜した。得られた突然変異の一つであるibm1(increase in BONSAI methylation)の原因遺伝子は、ヒストンのメチル化を負に制御すると思われる因子をコードしていた。また、この突然変異体は、矮性表現型だけでなく、葉の形態異常や稔性低下の表現型を示した。ibm1突然変異体におけるBONSAI遺伝子のメチル化や発生異常は、H3K9メチル化酵素遺伝子KRYPTONITEや非CGメチル化酵素遺伝子CMT3の突然異でサプレスされた。このことから、ibm1突然変異体では、本来は存在しない場所にH3K9メチル化やDNAメチル化が起こることによって、上記の発生異常が誘発されると解釈された。奇妙なことに、ibm1による発生異常は、ddm1突然変異によってエンハンスされた。DDM1遺伝子は、反復配列のDNAメチル化に必要なだけでなく、BONSAIなどの低コピー配列がメチル化されないようにする機能も持つのかもしれない。DNA低メチル化突然変異ddml(decrease in DNA methylation)は他の遺伝子座をエピジェネティックに変化させることにより、種々の発生異常を誘発する。このうち、メリステムの発生異常形質bonsaiの原因遺伝子は、ゲノム全体のメチル化が低下する条件下でメチル化レベルが上昇し、発現が抑制される。本研究は、BONSAI遺伝子など、エピジェネティックな制御を受ける遺伝子によるメリステム制御の機構を知ることを目的とする。本年度は以下の成果があった。(1) ddml下でのBONSAI遺伝子のメチル化上昇に必要な因子を知るため、既知の変異体との多重変異をつくり、数世代を経た後のBONSAI遺伝子のメチル化を調べた。その結果、DNAメチル化に関与することが知られている既知のRNAi因子は不要で、ヒストンH3K9のメチル化因子が必要であることがわかった(論文準備中)。(2)抗メチルシトシン抗体で免疫沈降したゲノムDNAを用いたタイリングアレイ解析により、BONSAI以外にもddml下でメチル化の上昇する配列を複数同定した(論文準備中)。昨年度までに、ddm1突然変異下でのBONSAI遺伝子のメチル化上昇には既知のRNAi因子は不要で、ヒストンH3K9のメチル化因子が必要であることを明らかにしている。このようなBONSAI遺伝子のふるまいがどの程度普遍的かを知るため、自殖したddm1突然変異体におけるDNAメチル化を、高メチル化抗体とゲノムタイリングアレイを用いてゲノムワイドに調べた。その結果、BONSAI以外の複数の遺伝子座でも類似の制御機構が働いていることがわかった(論文準備中)。さらに、遺伝子のDNAメチル化を負に制御するjmjC遺伝子IBM1(increase in BONSAI methylation 1)の突然変異は様々な発生異常を誘発する(Saze et al 2008 Science)。この突然変異に影響される遺伝子を調べた結果、少なくとも数千の遺伝子でDNAメチル化が大きく上昇していた(Miura et al 2009)。

さらに、ibm1突然変異のヒストン修飾に対する効果をゲノムワイドに調べた結果、多くの遺伝子でヒストンH3の9番目のリジンのメチル化が上昇していることがわかった(論文投稿中)。ibm1で誘発されるH3K9のメチル化はヒストンH3メチル化酵素であるKYPに依存した。これは、ibm1で誘発される発生異常がKYPに依存するのと一致する。ibm1で誘発される発生異常は、標的遺伝子の発現がKYPによる修飾で変化したせいでおこると推察される。遺伝子のDNAメチル化を負に制御するjmjC遺伝子IBM1(increase in BONSAI methylation 1)の突然変異は様々な発生異常を誘発する(Saze et al 2008 Science)。ibm1突然変異のヒストン修飾に対する効果をゲノムワイドに調べた結果、多くの遺伝子でヒストンH3の9番目のリジンのメチル化が上昇していることがわかった(Inagaki et al 2010)。また、ibm1で誘発されるH3K9のメチル化はヒストンH3メチル化酵素であるKYPに依存した。他の突然変異と組合わせることにより得られた結果から、IBM1は転写に依存してヒストン脱メチル化を行うという説を提唱した(Inagaki et al 2010)。一方、ibm1とddm1(decrease in DNA methylation)の二重突然変異下では、それぞれの単独変異と比べて、強い発生異常が観察される(Saze et al 2008)。この異常の原因となっている標的遺伝子を同定するため、連鎖解析を開始した。この際ddm1の効果が世代を超えて継承されることを利用した。ddm1由来の染色体をibm1突然変異下に持つ系統のうち、二重変異体と類似した表現型を示す者が見いだされたので、現在これを解析している。また、ibm1の表現型を抑圧する変異体の候補が得られているので、その解析を始めている。(1)BONSAI遺伝子のメチル化が上昇する突然変異体を選抜することにより新奇のピストン脱メチル化酵素遺伝子IBM1(increase in BONSAI methylation 1)を同定している(Saze et al 2008;Miura etal 2009,Inagaki et al 2010)。この遺伝子の変異体ではさまざまな発生異常が誘発される。発生異常の機構にアプローチするため、ibm1による発生異常を抑圧する変異体を単離した。このサプレッサー変異でのDNAメチル化をゲノムワイドで解析した結果、グローバルなDNAメチル化にはほとんど影響しないことがわかった。局所的に働くか、あるいは、DNAメチル化の下流の修飾に影響することで表現型をサプレスしている可能性がある。(1)BONSAI遺伝子のメチル化が上昇する突然変異体を選抜することにより新奇のピストン脱メチル化酵素遺伝子IBM1(increase in BONSAI methylation 1)を同定し、前年度までに、ibm1による発生異常を抑圧する変異体を単離している。
無限次元ラプラス作用素の一般化と確率過程構成法および量子情報解析への展開

本研究の目的は確率論、解析学、グラフ理論、数論、計算機科学のそれぞれの専門分野から総合的に応用に適した無限次元確率解析を共同研究し、その立場からの量子化法、更に量子情報解析として新しい展開をすることにあった.特に2階微分の高階チェサロ和として定義されるエキゾチック・ラプラシアンに基づいた確率解析を基にホワイトノイズ高階微分理論の構築に成功し,この路線に沿った量子情報解析の展開が可能になったことは本課題の成果の大きな進展であり,独創的な意義のある点でもある.本研究の目的は確率論、解析学、グラフ理論、数論、計算機科学のそれぞれの専門分野から総合的に応用に適した無限次元確率解析を共同研究し、その立場からの量子化法、更に量子情報解析として新しい展開をすることにあった.特に2階微分の高階チェサロ和として定義されるエキゾチック・ラプラシアンに基づいた確率解析を基にホワイトノイズ高階微分理論の構築に成功し,この路線に沿った量子情報解析の展開が可能になったことは本課題の成果の大きな進展であり,独創的な意義のある点でもある.平成21年度に上記補助金を受けさせて頂き,課題にある研究を遂行させて頂いた.本研究の目的は確率論,解析学,グラフ理論,数論,計算機科学のそれぞれの専門分野から総合的に応用に適した無限次元確率解析を共同研究し,その立場からの量子化法,さらに量情報解析として新しいアプローチを展開することにあった.今年度の研究では特に,レヴィのラプラシアンおよびその一般化(エキゾチックラプラシアン)に基づいた確率解析をもとにホワイトノイズ理論において新しい展開がなされた.特に,このエキゾチックラプラシアンは2階微分の高階チェサロ和として定義される特殊な作用素であるが,ある種の核型空間上で,無限次元ブラウン運動を生成することが成果として得られた.この成果は国際雑誌IDAQPに掲載された.また,ホワイトノイズ超汎関数の空間を異なるオーダーをもつ無限個のエキゾチック・ラプラシアンを用いて分解し,新しいホワイトノイズ理論を展開し始めている.更に,ホワイトノイズの高階微分の汎関数空間上で,ホワイトノイズ高階微分の第2量子化作用素を用いることにより,エキゾチックラプラシアンとホワイトノイズ高階微分に基づいたレヴィラプラシアンが一致するという成果を得た.これはホワイトノイズ高階微分に基づいた理論が展開できるということを示唆している.ローマ・トルヴェルガタ大学ヴォルテラ研究所のアカルディ教授とは,本成果を基に共同研究として,新しいホワイトノイズ理論即ち,ホワイトノイズ高階微分理論を展開し始めている.付随した量子ホワイトノイズ高階微分理論も展開できることになり,この路線に沿った量子情報解析の構築が可能になったことが本課題の成果の独創的な意義のある点である.また,抽象ウィナー空間上でこれらの結果を展開し始め,ルイジアナ州立大学の郭教授との共同研究を進めている.レヴィラプラシアンは数論におけるワイルの判定法と関連があるため,数論との繋がりも検討し始めている.平成22年度に上記補助金を受けさせて頂き,課題にある研究を遂行させて頂いた.本研究の目的は確率論,解析学,グラフ理論,数論,計算機科学のそれぞれの専門分野から総合的に応用に適した無限次元確率解析を共同研究し,その立場からの量子化法,さらに量情報解析として新しいアプローチを展開することにあった.平成21年度に引き続き、今年度の研究では特に,エキゾチック・ラプラシアンに基づいた確率解析をもとにホワイトノイズ理論において更に新しい展開がなされた.エキゾチックラプラシアンは2階微分の高階チェサロ和として定義される特殊な作用素であるが,ホワイトノイズの高階微分の汎関数空間上で,ホワイトノイズ高階微分の第2量子化作用素を用いることにより,異なるオーダーのエキゾチックラプラシアン同士の相互関係式を得た.加えてエキゾチック・ラプラシアンに基づくホワイトノイズ高階微分理論の展開を行なった.本成果は国際論文誌IDAQPに掲載された.本成果は平成21年度の成果である無限次元ブラウン運動の構成法に繋がり,無限次元ブラウン運動のある種の微分がエキゾチックラプラシアンによって生成される超確率過程であることも示される.現在論文としてまとめている.更にローマ・トルヴェルガタ大学ヴォルテラ研究所のアカルディ教授とは,本成果を基に共同研究として,量子ホワイトノイズ高階微分理論も展開を続けている.この路線に沿った量子情報解析の構築が可能になったことも本課題の成果の独創的な意義のある点である.抽象ウィナー空間上でこれらの結果の展開に関する共同研究および数論への関連性も引き続き,ルイジアナ州立大学郭教授,本研究の連携研究者と進めている.また,幾何ブラウン運動の無限次元ラプラシアンによる特徴付けを得ることもでき,ファイナンスへの応用を検討している.この成果は国際論文誌ROSEに掲載された.関連した研究成果として,移民を伴うベルヌイ型のガルトン-ワトソン分枝過程の定常分布の存在を具体的な形を決定することにより証明することも出来た.この成果は国際論文誌COSAに掲載予定である.本研究の目的は確率論、解析学、グラフ理論、数論、計算機科学のそれぞれの専門分野から総合的に応用に適した無限次元確率解析を共同研究し、その立場からの量子化法、更に量情報解析として新しい展開をすることにあった。昨年度に引き続き本年度の研究では特に2階微分の高階チェサロ和として定義されるエキゾチック・ラプラシアン(EL)に基づいた確率解析を基にホワイトノイズ(WN)理論において更に新しい展開を行った。

先ずこのラプラシアンがWNの高階微分の汎関数空間上において、WN高階微分を変数素子としたレヴィラプラシアン(LL)と同等であることを証明した。つまりELがLLの一般化であることを示した。次にELに基づくWN高階微分理論整備を行ない、成果は国際論文誌IDAQPに掲載された。更にこの成果は無限次元ブラウン運動の構成法に繋がり、超関数を基底にした無限次元ブラウン運動のある種の微分がELによって生成される超確率過程となるという結果を得た。本内容はイタリアで開催された国際会議にて発表し、国際論文誌QPWNAに掲載予定となった。ローマ第2大学アカルディ教授とは、本成果を基に共同研究として、ウイナーの一般調和解析に関連した量子WN高階微分理論の展開を続けている。この路線に沿った量子情報解析の構築が可能になったことは本課題の成果の大きな進展であり、独創的な意義のある点でもある。一方、本無限次元確率解析を抽象ウイナー空間上にて展開する研究もルイジアナ州立大学郭教授と共同で進めている。国際論文誌ROSEに掲載された幾何ブラウン運動の無限次元ラプラシアンによる特徴付けに関しても更なる一般化が完成し論文をまとめている。また、移民を伴うG-W分枝過程の定常分布の存在を具体的な形を決定し、証明することが出来た。本件は、本基盤研究で購入した計算機により得た新しいアルゴリズム及び計算機実験に基づいた予測が原点となった。本成果は国際論文誌COSAに掲載された。
発癌過程ならびに癌細胞形質の発現におけるプロテインホスファターゼの意義

プロテインホスファターゼは複数の分子種より成り,それぞれ各分子種により臓器分布・細胞内局在が異なり,また転写・翻訳・翻訳後の各段階で多元的に調節されていることが明らかにされた.また発癌過程・原発癌・腹水肝癌・再生肝で本酵素の特徴的な遺伝子発現パターンが示された.しかしこのようなmRNAレベルの変異は,必ずしも直ちに酵素活性レベルに反映されておらず,本酵素活性が本酵素蛋白自身のリン酸化や他の新たな制御サブユニットにより翻訳後の段階で調節されていることも判明した.本酵素の癌性変異の大きな特徴のひとつはPP1αmRNAレベルの特異的な上昇であるが,現在その意義について解析が進められている.また相次いで本酵素の新分子種が発見された.本酵素遺伝子の構造の解析・染色体地図上の同定もなされた.特にチロシンホスファターゼについては,新分子種PTPGI,SH-PTP-3の発見とともに,各分子種の遺伝子発現の検索がなされ,臓器や癌腫の違いにより発現レベルが著しく異なり,例えばLARは普遍的に存在し,HPTPδは造血器に比較的限局して存在した.また多くのイソホームに対する特異抗体が作製され,各イソホームの分別定量が可能となった.それらのイソホームについてトランスフェクションにより,発現された蛋白の機能の解析が進展した.また分裂酵母で,核内制御因子が見いだされ,本酵素分子との相互作用の機構や基質特異性の変化について明らかにされた.本酵素の核内分子が,細胞周期の特定の時期に一過性に活性上昇することも明らかになった.このように,多角的なアプローチにより,本酵素に対する新しい知見が集積し,癌の発症や癌細胞の形質との関連,とくに細胞増殖やその制御との関わりについて,全体的に把握ができるようになった.プロテインホスファターゼは複数の分子種より成り,それぞれ各分子種により臓器分布・細胞内局在が異なり,また転写・翻訳・翻訳後の各段階で多元的に調節されていることが明らかにされた.また発癌過程・原発癌・腹水肝癌・再生肝で本酵素の特徴的な遺伝子発現パターンが示された.しかしこのようなmRNAレベルの変異は,必ずしも直ちに酵素活性レベルに反映されておらず,本酵素活性が本酵素蛋白自身のリン酸化や他の新たな制御サブユニットにより翻訳後の段階で調節されていることも判明した.本酵素の癌性変異の大きな特徴のひとつはPP1αmRNAレベルの特異的な上昇であるが,現在その意義について解析が進められている.また相次いで本酵素の新分子種が発見された.本酵素遺伝子の構造の解析・染色体地図上の同定もなされた.特にチロシンホスファターゼについては,新分子種PTPGI,SH-PTP-3の発見とともに,各分子種の遺伝子発現の検索がなされ,臓器や癌腫の違いにより発現レベルが著しく異なり,例えばLARは普遍的に存在し,HPTPδは造血器に比較的限局して存在した.また多くのイソホームに対する特異抗体が作製され,各イソホームの分別定量が可能となった.それらのイソホームについてトランスフェクションにより,発現された蛋白の機能の解析が進展した.また分裂酵母で,核内制御因子が見いだされ,本酵素分子との相互作用の機構や基質特異性の変化について明らかにされた.本酵素の核内分子が,細胞周期の特定の時期に一過性に活性上昇することも明らかになった.このように,多角的なアプローチにより,本酵素に対する新しい知見が集積し,癌の発症や癌細胞の形質との関連,とくに細胞増殖やその制御との関わりについて,全体的に把握ができるようになった.
金刀比羅宮伝来美術の調査と京都画人の研究

平成14年度から平成16年度まで金刀比羅宮社務所の依頼によって実施した金刀比羅宮所蔵美術品の悉皆調査を継承し、未紹介作品の調査を行った。その主なものは、狩野尚信筆「唐人物図屏風」、奈良絵本「しゃかの本地」、「扁額縮図」などである。また、展覧会活動を通じて、金刀比羅宮所蔵美術品の一般への普及に努めるとともに、その存在意義について議論を行った。本研究は平成14年度平成16年度まで金刀比羅宮社務所の協力によって行った金刀比羅宮美術品の悉皆調査を踏まえ、その作業を継承しつつ、さらなる調査を進めて金刀比羅宮美術、とりわけ京都画人による絵画作品を柱に、その全貌を把握することを目的としている。さらに、作品調査と並行して文献史料の調査を行い、江戸時代以来西洋の美術制度にさらされること無く保存されてきた金刀比羅宮美術の実態を総合的に把握する。本年度は金刀比羅宮所蔵美術品の全般的傾向の分析を主体に、その中における個々の作品や画人の位置づけについて探る研究を行った。筆者は、平成14年度から平成16年度にかけて金刀比羅宮からの依頼により、同宮所蔵の美術品のかなりの部分を調査する機会を得たが、本年度においては、その成果をさらに精緻に分析することから出発して、改めて金刀比羅宮美術の江戸時代絵画史における位置づけのあり方を考究した。金刀比羅宮は、現在、海の神様のこんぴらさんとして広く親しまれている。しかし、金刀比羅宮の歴史をひも解いてみると、江戸初期の時点では海の神としてよりも山の神としての性格が強かったことが分かった。こうした金刀比羅宮の性格の変化に応じて、奉納される美術品の傾向にも変化が生じていることが分かった為、個々の美術品の制作事情について考察を深めた。この視点からは、特に江戸初期の狩野派が注目され、近世初期には、幕末とは異なり、金刀比羅宮が京都の権威よりも江戸の権威との結びつきが深かったことが分かった。このことが一つの成果である。江戸後期には天皇家の勅願所となったこととも相俟って、京都の権威との結びつきを深め、京都画人との関係を深めていたことは現在残る美術品からも明らかであるが、本年度の探求では、幕末に金刀比羅宮の御用絵師となった円山派系の森寛斎に関係する資料の存在を見出すことができた。その内容の分析については今後の課題であるが、本年度においても鋭意調査を進行させた。以上のように、当初幕末の事情のみから想定されていたのとは異なって、金刀比羅宮美術の特質の解明の為には京都画人のみならず、江戸画人についても視野に入れておく必要のあることが判明した。来年度以降は、京都画人を中心にすることには変わりが無いが、より幅広く江戸時代絵画史を視野に入れて研究を進めてゆきたい。金刀比羅宮所蔵作品の網羅的把握と言う所期の目的に従い、本年度も未調査作品の発見に努めた。金刀比羅宮社務所の協力の下、8点の未調査作品を発見することができた。これら8点のうちには、作行の優れた奈良絵本「釈迦の本地」も含まれており特に注目される。本作と類似の作品が西尾市の岩瀬文庫にも所蔵されており奈良絵本研究に一石を投じる作例となり得ると予測される。また、別に金刀比羅宮の宝物台帳にも記載の無い屏風一点を新たに発見することができた。これは江戸時代初期に活躍した狩野尚信による六曲一隻屏風であり、長文の年記を持つ点でも興味深い。比較的作例の少ない若年期の作品であり、慎重な検討は必要なものの、狩野尚信研究においても重要な位置を占めることになる作品であると予測される。これらについては2007年8月末に調査と撮影を行い、鋭意取りまとめの後、報告する予定である。また、金刀比羅宮の庶民信仰資料としてきわめて重要な資料となる「扁額縮図」が再発見されたことも予期せぬ成果であった。これは幕末時に金刀比羅宮に残されていた扁額や絵馬を肉筆で縮写した画帖類であり、現在では失われてしまった絵馬も数多く記載されていることから、金刀比羅宮の歴史を考える上で貴重な資料となる。これは本年度に日本国内を巡回した「金刀比羅宮書院の美」展を契機に久しぶりに公にされたものである。本研究課題にも密接に関連した資料であるため、2008年2月末に調査を行った。但し展覧会へ供出中のため全八冊のうち調査は六冊に留まっている。残り二冊は次年度を期したいと考えている。一図一図が細密に描写されており、数も多いので詳細な分析には時間がかかりそうだが、鋭意研究を進めたい。

年度前の予想に反して文献史料の調査が手薄になってしまったが、上述のように、本年度は興味深い作品の発見が続いた事情から、作品中心の研究活動を行った。金刀比羅宮所蔵美術品の網羅的把握という当初の研究目的に沿って美術品の調査をさらにた。当該年度においては、昨年度までの調査の成果もあって埋もれていた作品の新発見は無かったが、これまで十分な調査の機会の無かった表書院の円山応挙筆障壁画群について熟覧と細部の調査を行うことが出来た。これは平成20年10月15日から12月8日までパリ・ギメ東洋美術館で開催された「こんぴらさん海の聖域展」に伴うものである。特に通常の表書院の自然光の中で見るのとは異なり、また日本の美術館の制限された光量で見るのとも異なり、西洋の美術館が設定した強い光の下で作品を熟覧することが出来たことで、これまで気づくことの無かった補筆・補彩の状況や、素地の補修状況を確認することが出来たことは大きな成果であった。またギメ東洋美術館における光のメリハリを利かせた立体感のあるライティングは、作品の新しい魅力を浮き彫りにし、作品解釈において「気韻生動」という観点の重要性を再確認することに繋がった。上記「こんぴらさん海の聖域展」の準備の過程において、カタログ作成にも参加し、12点の主要作品について作品解説を担当し、研究成果の一部を公表した。さらに、研究成果を踏まえる形で、上記ギメ美術館での展覧会における作品解説DVDにも出演し、主要な作品の解説を行った。このほか研究成果を踏まえて、名古屋大学における美術史研究会において、表書院の円山応挙筆障壁画群についての口頭発表を行うとともに、陜西師範大学との国際シンポジウムにおいても円山応挙筆障壁画群の特色について口頭発表を行った。本年度は、最終年度に当たるため、調査漏れ作品の点検とその調査、そして研究の総括を行った。金刀比羅宮の美術史料の中でも、庶民信仰の面から重要な『扁額縮図』について、未調査分の調査を行った。この結果、『扁額縮図』全八冊の写真資料を揃えることができた。その本格的な分析は今後を俟たねばならないが、幕末における金刀比羅宮の絵馬の所蔵状況が網羅的に把握できた。各帖の題箋については、これまであまり注目されてこなかったが、古代中国の楽器分類である八音、すなわち「金・石・絲・竹・匏・土・革・木」の八種類の素材を当てはめたものであることが実地の調査で判明した。従って、台紙の形状の同一性とも考え合わせれば、逐次増補されたものではなく、現状に装丁された際には、すでに八冊セットだったと思われる。しかし、当初より八冊で企画されたものであるかどうかは即座には確言できない。というのも、今回の調査で、重複する図の存在が明らかになったからで、両図は画家の違いも感じさせる。このため、『扁額縮図』は、少なくとも二人の画家が関わって、金刀比羅宮の絵馬を模写したものであることが分かる。但し、重複の図は一図のみであり、基本的に分担制作がうまくいっていることからすれば、一時に八冊を制作した可能性も濃い。一方の画家の画風が優れ、他方はやや筆力に劣るため、主任画家とその助手とも考えられる。『扁額縮図」は文久年間(18611864)に行われた境内調査の成果であることを金比羅当局は認めている。幕末のこの時期には、ほかにも金比羅当局による宝物調査が頻繁に行われていることが知られている。これは江戸後期の博物学的関心が地方にも波及したことを示すとともに、おそらくは政情不安の世にあって、宝物の散逸を恐れた金比羅当局が積極的に帳簿作りを指導したことも理由の一つであろう。
洗浄における洗剤使用量低減化の試みーナノバブル水の流動特性と洗浄性能の解明ー

洗浄機構に関わる物理的,機械的作用を流体工学の面から検証するため,洗浄液の流れを積極的に活用することを目的とし,現在洗浄液の主流である界面活性剤水溶液に代わる溶液を提案し,その使用量を低減化することを目指した.代替流体の候補は,微小な気泡を泡含させたマイクロバブル水およびナノバブル水で,その流動挙動を単純化したモデル流路を作成して実験を行い界面活性剤水溶液と比較検討した.その結果,マイクロバブル水,ナノバブル水とも水に比べて流動時の抗力が低く,明確な抵抗減少効果を示した.これは界面活性剤水溶液の結果と一致しており,マイクロ・ナノバブル水が流体力学的に代替溶液として使用できる可能性が示唆された.本研究は,洗浄における汚れ除去に有効な作用として洗浄液の持つ流体力に着目し,より有効に活用することによって,現在洗浄液の主流である洗剤液から主成分の界面活性剤の使用量を見直す(低減化する)手がかりをつかむことを目的としている.ここでは,そうした可能性のある新たな洗浄液として,微小な気泡を包含したナノバブル水やマイクロバブル水を対象とし,界面活性剤水溶液の代替候補としての位置づけを目指した流動実験を行った.得られた結果を,水および界面活性剤水溶液と比較し,マイクロ・ナノバブル水の流動上の特徴を検証した.本年度は前年度のマイクロバブル水に引き続き,ナノバブル水を中心とした検証を行った.実験装置は,垂直流を実現する流路を作製したのもので,リザーバ(ヘッドタンク)と流出口間にチューブを介して設置している.この流路は正方形断面を持つ矩形流路で,中央のフランジ部分に布モデルであるポリエステル製メッシュを挟み込む構造になっている.メッシュ前後には圧力検出孔があり,デジタル微小差圧計に接続している.対象溶液をヘッドタンクに入れて流路内に流し,メッシュ前後の圧力差を微小差圧計から読み取った.得られた値をメッシュを通過する際に要した抗力と考え,運動量の法則から抗力を算出し,各種流体の値を比較した.さらに,包含されたバブル量を定量するため,溶存酸素量を計測して,気泡発生措置の稼働時間との関係を明らかにした.その結果,ナノバブル水の抗力はレイノルズ数の増加とともに上昇し,ほぼ1:1の線形挙動を示した.この挙動は,イオン交換水およびマイクロバブル水と一致する.また,ほぼすべての条件下でナノバブル水の抗力はイオン交換水に比べて低く,抵抗減少効果を有していた.しかしマイクロバブル水ほど顕著ではなく,水との差はごくわずかであった.また,一部の条件下では水とナノバブル水の値に差が見られないものもあった.洗浄機構に関わる物理的,機械的作用を流体工学の面から検証するため,洗浄液の流れを積極的に活用することを目的とし,現在洗浄液の主流である界面活性剤水溶液に代わる溶液を提案し,その使用量を低減化することを目指した.代替流体の候補は,微小な気泡を泡含させたマイクロバブル水およびナノバブル水で,その流動挙動を単純化したモデル流路を作成して実験を行い界面活性剤水溶液と比較検討した.その結果,マイクロバブル水,ナノバブル水とも水に比べて流動時の抗力が低く,明確な抵抗減少効果を示した.これは界面活性剤水溶液の結果と一致しており,マイクロ・ナノバブル水が流体力学的に代替溶液として使用できる可能性が示唆された.本研究は,洗浄における汚れ除去に有効な作用として洗浄液の持つ流体力に着目し,より有効に活用することによって,現在主流である洗剤液から主成分の界面活性剤の使用量を見直す(低減化する)手がかりをつかむことを目的としている.ここでは,こうした可能性のある新たな洗浄液(界面活性剤水溶液の代替候補)としてナノバブル水を取り上げ,その流動特性を探った.まず,本研究の対象溶液であるナノバブル水製造装置を設置し,イオン交換水からナノバブル水を製造する環境を整えた.このナノバブル水を対象に,せん断流中に流れに垂直に置かれたメッシュ(布モデル)間隙を通過する流れ(垂直流)について,メッシュ前後の圧力損失を測定し,これをメッシュによる抗力と考えて分析した.得られた結果を,これまでに得られている水,および界面活性剤水溶液の測定値と比較した.また,比較対象流体として,マイクロサイズの気泡を含有させたマイクロバブル水を製造し,同様の実験を行った.実験装置として,垂直流を実現する流路を作製し,圧力損失測定装置,リザーバを設置して装置全体を組み立てた.流路は正方形断面を持つ矩形流路で,中央のフランジ部分にポリエステル製メッシュを挟み込む構造となっている.これにビニールチューブを介して微小差圧計,ヘッドタンク,流出口と接続して装置全体を完成させた.実験対象溶液は,イオン交換水,マイクロバブル水およびナノバブル水である.これらの溶液をヘッドタンクに入れて流路内に流し,メッシュ前後の圧力差を微小差圧計から読み取った,得られた値から抗力を算出し,イオン交換水との比較を行った.さらに,メッシュのサイズ,流路内部の溶液通過面積が異なる流路を用いる等,様々な実験条件を設定しながら測定を行った.