hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔扁平上皮癌細胞における癌抑制遺伝子P27^<kip1>遺伝子導入による制癌効果

遺伝子導入による増殖抑制あるいはアポトーシス誘導を検討するために、発現調節ベクター(Ecdysone-inducible Mammalian Expression System)を用いて、高いp27^<Kip1>タンパク分解能を有する口腔扁平上皮癌細胞に遺伝子導入を行った。この発現調節ベクターは、ponasterone Aという薬剤を投与すると目的の遺伝子が発現するもので、これを用いることによって、遺伝子発現による増殖抑制、アポトーシス、種々の遺伝子変化などを経時的に調べることができる。そこで、この発現調節ベクターに、野生型(WT)およびプロテアソームによる異常分解をうけない187番目のスレオニン残基をアラニンに変換したT187A mutantp27^<Kip1>を組込み、遺伝子導入を行うことによって、p27^<Kip1>遺伝子の癌に対する増殖抑制やアポトーシス誘導などの制癌効果について検討した。p27^<Kip1>WTおよびT187A導入により口腔扁平上皮癌細胞株の増殖が抑制され、細胞周期のG1期停止の誘導がみられた。アポトーシスの誘導はみられなかった。Ponasterone Aを24時間だけ投与し、p27^<Kip1>WTおよびT187Aタンパクを誘導し、その後培地を交換し、24、48、72時間後のタンパク発現の変化と増殖を調べたところ、p27^<Kip1>WTタンパクは72時間において分解がみられたが、p27^<Kip1>T187Aタンパクは分解はみられず、WTに比べ強い増殖抑制能を保っていた。以上より、p27^<Kip1>遺伝子導入は、口腔扁平上皮癌細胞に対する遺伝子治療として有用であるとともに、プロテアソームによる異常分解をうけないp27^<Kip1>T187A遺伝子導入が効果的であると考えられた。(以上の結果については現在投稿準備中である。)遺伝子導入による増殖抑制あるいはアポトーシス誘導を検討するために、発現調節ベクター(Ecdysone-inducible Mammalian Expression System)を用いて、高いp27^<Kip1>タンパク分解能を有する口腔扁平上皮癌細胞に遺伝子導入を行った。)
大気圧プラズマを援用した硬脆ワイドギャップ半導体基板の高能率無歪仕上げ法の開発

本研究ではプラズマ照射による硬脆材料表面の軟質化と軟質砥粒による改質層の除去を複合したプラズマ援用研磨法を提唱し、ワイドギャップ半導体基板の高能率ダメージフリー仕上げ法として実用化するための研究を実施した。プラズマ発生用電極と表面改質層除去用のレジンボンド砥石を交互に配置したハイブリッド電極を有するプラズマ援用研磨装置をGaNウエハの研磨に適用し、研磨特性の評価を実施した.レジンボンド砥石表面のドレシングを間欠的に実施することで,従来のCMPと比較して2.5倍の研磨レートをエッチピットフリーに得ることに成功した.本成果は高機能性の電子材料を高能率・高品位に仕上げる方法として極めて有用である。平成25年度に得られた研究成果を以下に示す。(1)大気圧水蒸気プラズマ照射による表面の酸化改質とセリア砥粒研磨を複合することにより、4H-SiC(0001)面に対しては0.09 nm rms、反応焼結SiCに対しては0.63 nm rmsの表面粗さを達成した。(2)単結晶SiCに水蒸気プラズマを照射した場合、酸化膜の界面が原子レベルで平滑化することを断面TEM観察によりあきらかにし、また、角度分解XPS測定により界面にはSi, C, Oから構成される遷移層が存在することが分かった。酸化後のSiCをフッ化水素酸に浸漬すると、酸化膜は除去できるが遷移層は除去できないが、母材であるSiCよりも軟質なセリア砥粒研磨を用いた研磨により完全に除去できることをあきらかにし、プラズマ援用研磨における原子レベルの平滑化メカニズムを提唱した。本結果はプラズマ援用研磨の優位性を示すものであり、加工分野において最も権威のある論文誌にアクセプトされた。(Annals of the CIRP, Vol. 63 (2014))(3)大気圧プラズマを用いた数値制御加工における空間分解能を向上させることを目的とし、等速で移動するステージの座標情報をエンコーダで読み取り、座標ごとにあらかじめ設定した電力印加パルス幅(デューティー比)をプラズマ発生用高周波電源(RF電源)に入力するパルス幅変調(PWM)インターフェースを試作した。(4)数値制御マイクロ波プラズマジェット加工を適用することで、プラズマCVDにより合成されたダイヤモンド基板の平坦度を46μmから26μmまで向上することに成功した。本結果は、研磨における修正量が大幅に減少することを意味し、デバイス用大口径ウエハの高能率製造に資する重要な成果である。平成26年度に得られた研究成果を以下に示す。(1)青色発光ダイオードの作製に用いられる単結晶GaNの高品位研磨プロセスの開発に取り組んだ。大気圧プラズマ照射によってフッ化膜を表面に形成した後にレジンボンドの酸化セリウム砥石でドライ研磨することにより、原子オーダで平滑な表面をピットフリーに得ることに成功した。本成果は生産技術研究分野において最も権威のある論文誌にアクセプトされた。(Annals of CIRP, Vol. 64 (2015))また、通常の化学機械研磨(CMP)プロセスにおいても、CMP前にフッ化膜を形成することによりピットフリーな表面が得られることも見出した。本成果は、現状プロセスの改善に大きく貢献するものであり、現在投稿中である。(2)プラズマCVDにより合成した単結晶ダイヤモンド(100)基板をマイクロ波プラズマジェットの数値制御走査により平坦化すると深いエッチピッチが生じてしまう。エッチピットが形成された基板を低温に維持したまま酸素プラズマエッチングすると(111)面のエッチレートが(100)面のエッチングレートよりも大きいという異方性によりエッチピットが効率よく修復されることを見出した。本成果は、引き続き適用する研磨工程における研磨量を低減することに大きく寄与し、研磨時間の大幅な短縮が期待できる。(3)プラズマ発生用電極とレジンボンド砥石を交互に配置したハイブリッド型加工ヘッドを搭載したプラズマ援用研磨装置を試作した。本装置は3インチ径のウエの研磨が可能であり、平成27年度は本装置を用いて単結晶SiCおよび単結晶GaNウエハ研磨特性を取得するとともに、得られた特性をもとに試作装置の改良を行う。1試作したPAP装置の単結晶GaNへの適用GaN基板に対して、3インチ基板全面加工用PAP装置の適用を行った。砥石材質及び構造の最適化を調査した結果、固定タイプのレジンボンドセリア砥石は優れた研磨特性を示した。プラズマの発生条件の最適化を行った結果、キャリアガスとしてArの使用、水蒸気分圧の低減、そしてガス流量を増加させることがプラズマ改質速度の向上に有効であることが示唆された。開発したPAP装置を3インチサイズのGaNウエハの研磨に適用した結果、砥石表面の摩耗のため、PAP加工の進行に伴う加工速度の低減が確認された。PAPと砥石のドレシングを交互に適用したところ、193 nm/hの研磨レートが得られた。本レートは従来のCMPにおける研磨レートの約2.5倍である。CVD-SiC金型のダメージフリー、高能率,低コスト加工を実現するため、我々はPlasma Chemical Vaporization Machining(PCVM)法による形状修正、ならびにプラズマ援用研磨法(PAP)による表面仕上げから構成される二段階加工プロセスを提案した。本プロセスの有用性を実証するため、ダイヤモンドラッピングにより平坦化したCVD-SiC基板に対して、PCVMによるスクラッチと加工変質層の高速除去を行った後、PAPによる表面のダメージフリー仕上げを行う二段階加工プロセスを適用した。5分間のPCVM

加工によって、機械加工で導入されたスクラッチと加工変質層を完全に除去し、その後、3時間のPAP仕上げ研磨によって、表面粗さを0.69 nm rmsまで改善し、スクラッチフリーかつダメージフリーな表面を得た。本結果は、CVD-SiC材に対する二段階加工プロセスの有用性を実証するものである。本年度は前年度に試作したプラズマ発生用電極と表面改質層除去用のレジンボンド砥石を交互に配置したハイブリッド電極を有するプラズマ援用研磨装置を単結晶窒化ガリウム(GaN)ウエハの研磨に適用し、研磨特性の評価を実施した.レジンボンド砥石の摩耗により研磨レートが低下するという問題点が露呈したが,砥石表面のドレシングによる研磨能力の回復を間欠的に実施することにより,研磨レートが持続できることを見いだし,従来のCMPと比較して2.5倍の研磨レートをエッチピットフリーに得ることに成功した.また,金型用の材料であるCVD-SiCの加工において,大気圧下で発生させた局所プラズマの数値制御走査により形状修正を行うプラズマCVM法とプラズマ援用研磨による表面仕上げを組み合わせた二段階の高能率・高精度金型加工プロセスを提案し,サブナノメータオーダの表面粗さをダメージフリーに得ることに成功した。以上の成果はいずれも高機能性の電子材料ならびに金型材料を高能率・高品位に仕上げる方法として極めて有用であると評価できる。プラズマ発生領域の拡大、ならびにラジカル生成量の増大を図るために110kPa程度の減圧雰囲気下でプラズマを発生させて研磨する装置を試作し、その加工特性を評価した。本研磨装置において摺動材として石英ガラスプレートを用いた単結晶ダイヤモンド(100)面の減圧プラズマ援用研磨実験では,2.10 μm/hの研磨レートを得た。一方、同装置を用いてプラズマを照射せずに同条件にて研磨した場合の研磨レートは0.095 μm/hであり、減圧下でのプラズマ照射を援用することで研磨レートが20倍以上向上することがわかった。研磨レートが向上するメカニズムとして、プラズマ照射により単結晶ダイヤモンドウエハおよび石英ガラスプレートの表面がOH基によって終端化され,生成された研磨プレート-ダイヤモンドウエハ表面OH基間での脱水縮合によりSi-O-C結合が形成され,ダイヤモンドウエハ表面の炭素原子の除去加工が進行するという加工モデルを提唱した。また、原子間力顕微鏡(AFM)で測定したプラズマ援用研磨前後の表面粗さは5x5 μmの範囲で最大高さSzが515.5 nmから4.5 nmに、二乗平均粗さSqが62.5 nmから0.46 nmに向上したことが分かった。今後、研磨レートおよび表面粗さのさらなる向上を目指すとともに、平坦度の向上も図る。さらに、プラズマ照射で改質された単結晶ダイヤモンドウエハの表面終端構造分析により、提案した研磨モデルの検証を行う。本研究ではプラズマ照射による硬脆材料表面の軟質化と軟質砥粒による改質層の除去を複合したプラズマ援用研磨法を提唱し、ワイドギャップ半導体基板の高能率ダメージフリー仕上げ法として実用化するための研究を実施した。
日仏学術総合交流に関する共同研究

昭和63年10月3日ー13日の期間に、日仏経済学会、日仏数学会、日仏社会学会、日仏東洋学会は、それぞれ、専門分野の代表的科学者をフランスから招へいし、シンポジウムを開催した。これらの会議は、第5回日仏学術シンポジウムの枠内で、開かれ、先進国経済社会の直面する国際化、情報化、異質文化の接触等の最先端的問題をテーマとして扱ったものである。日仏経済学会のシンポジウム「日仏海外民間投資の比較検討」では、日仏経済の海外投資の進展、それによって起こる国内産業構造の変化、経済国際化の問題を検討した。研究分担者、西川は、「海外投資の理論的検討ー日本企業の多固籍化」、デスタンヌ・ド・ベルンスは「L'investissement exteriemdirect et systemesproductifsen France et au Japon」(日仏の海外投資と生産講造)と題する報告をそれぞれ行ない、国際化動因としての企業多国籍化が日仏経済に及ぼす影響を明らかにした。日仏数学会主催の「日仏解析理論」では、研究分担者、長坂は、ネバダ州立大学のShireと共同して「Asymptotic distribution and independence of g-adic integer Sequences」(gー逓整数の漸進分析)、テネンバウムは「On a Problem of Endos and Schingel」と題する報告を、それぞれ行ない、今日、飛躍的な進展を示している。解析理論の分野で、自然数の整理に関する新しい方法を提示した。日仏社会学会の「教育と社会」シンポジウムで、研究分担者アンサールは、「Eclatement des savoirs et formation scientifique」(知の解体と科学的認識の生成)と題する報告を行ない、加藤がこれにコメントをした。ここでは、知識社会学の見地から、情報化の根底としての新たな科学認識が、既成知識を解体して出題することを示した報告である。日仏東洋学会では、研究分担者ヴァンデルメッシュが、「Le Xuanxue a l'intersection philosophique dutaoismeet du Confucianisme」(儒道交流における玄学)と題する報告を行ない、同じく福井がこれにコメントを付した。ここでは、異質文化の接触から新しい学問・文化が生成する過程が示された。これらの会議における報告のほか、招へい学者ベルニスは、早稲田大学、東京大学、国際公共経済学会、立命館大学で、タネンバウムは、金沢で開かれた。日本数学会で、ヴァンデルメルシュは、大正大学で開かれた、日本中国学会、及び京都の仏教大学で、またアンサールは、高崎経済大学で、それぞれ講演、報告を行ない、日本側学者と学術交流の実践を上げた。これらの研究、学術交流と踏まえた、日仏学術交流の評価の会では、今後の総合学術交流について、次の論点が示された。(1)既に5回を数えた日仏学術シンポジウムを中心とした日仏間の学術交流は、今後さらにそれぞれの分野での講師交換、共同研究、等によって、展開されるべきである。(2)近い内に発足するフランスでの日仏文化センターを足がかりとして、フランス側でも一段と活発に日仏間の学術文化交流にとり組むべきである。(3)そのためにフランス側でも、日本側と同様に、各分野で日仏間の学術交流をすすめる学会が結成されるべきである。(4)今回の日仏学術総合交流に関する文部省科研費の効果的な支援に感謝し、先進大国となった日仏間の学術交流を、今後各自の専門分野で、一層精力的に推進する。日仏東洋学会では、研究分担者ヴァンデルメッシュが、「Le Xuanxue a l'intersection philosophique dutaoisme

et du Confucianisme」(儒道交流における玄学)と題する報告を行ない、同じく福井がこれにコメントを付した。ここでは、異質文化の接触から新しい学問・文化が生成する過程が示された。これらの会議における報告のほか、招へい学者ベルニスは、早稲田大学、東京大学、国際公共経済学会、立命館大学で、タネンバウムは、金沢で開かれた。日本数学会で、ヴァンデルメルシュは、大正大学で開かれた、日本中国学会、及び京都の仏教大学で、またアンサールは、高崎経済大学で、それぞれ講演、報告を行ない、日本側学者と学術交流の実践を上げた。これらの研究、学術交流と踏まえた、日仏学術交流の評価の会では、今後の総合学術交流について、次の論点が示された。(1)既に5回を数えた日仏学術シンポジウムを中心とした日仏間の学術交流は、今後さらにそれぞれの分野での講師交換、共同研究、等によって、展開されるべきである。(2)近い内に発足するフランスでの日仏文化センターを足がかりとして、フランス側でも一段と活発に日仏間の学術文化交流にとり組むべきである。(3)そのためにフランス側でも、日本側と同様に、各分野で日仏間の学術交流をすすめる学会が結成されるべきである。(4)今回の日仏学術総合交流に関する文部省科研費の効果的な支援に感謝し、先進大国となった日仏間の学術交流を、今後各自の専門分野で、一層精力的に推進する。
高温超伝導の科学

本総合研究は、重点領域研究「高温超伝導の科学」を開始するに当たって、必要な準備・調査・企画の詰めを行なうことが目的である。このため、まず計画研究の分担予定者の間で精密な連絡網を確立するとともに、総括班員予定者が中心になって、(1)高温超伝導の理論、(2)高温超伝導体の合成プロセスと新物質探索、(3)高温超伝導体の電子物性、(4)高温超伝導体の超伝導特性、(5)高温超伝導体における電子機能の発現と探索、の5つの主要研究項目のそれぞれについて、現状を詳しく点検し、また、今後の具体的重点課題の選定に関して掘り下げた討論を行なった。その結果、研究の飛躍的進展を図るには、まず何よりも、信頼できる実験デ-タを得るため良質の単結晶試料の供給体制を確立することが緊急課題であることが確認され、これを重点領域研究の初年度の重点項目とした。次年度以降についても、総括班として最重点項目を設定することになり、その候補を拾い上げた。しかし、研究の進展状況を見ながら対処できる柔軟性の確保も必要であるとして最終的決定は避けた。また、組織としての効果的な研究促進のために、ニュ-スレタ-を発行して情報のスム-ズな交換を図ることになり、担当を決めた。上記の重点領域研究の組織・計画に関する準備作業のほかに、実際にこのプロジェクトに参加予定者が、5つの主要項目に沿った個別研究テ-マの予備的推進にも力を入れた。その結果は、学会誌や国際会議等で300件以上にのぼる多くの論文となって発表されたが、本研究実績報告書の11にリストアップしたのは、その中から主なものとして数を限って拾い上げた極く少数の論文である。
組織内酸素分圧による造血器腫瘍幹細胞維持機構の解明と制御法の開発

白血病幹細胞(leukemic stem cell:LSC)の残存は、再発・治療抵抗性の一因であるが、LSC維持の分子機構は未だ十分には解明されていない。報告者の属する研究室ではこれまで成体骨髄における活性酸素種と低酸素環境のHSCへの影響について研究してきた。今回、報告者はHSCと同じく低酸素環境に存在すると推定される慢性骨髄性白血病(CML)-LSCの新たな治療標的を同定することを目標とし、CMLマウスモデルを用いて、CML-LSCに特異的に発現している細胞表面マーカーを探索した。まず、正常マウスの骨髄の造血幹細胞分画(Lineage-Sca-1^+c-Kit^+:LSK)にp210Bcr-Ablレトロウイルスベクター(pMYp210BcrAbl-IRES-GFP)を感染させ、FACSで分取後、レシピエントマウスに骨髄移植し、CMLモデルを作成した。このCMLモデルマウスの骨髄のLSK分画のみが、2次移植でCMLを発症させることが既に報告されている(Nature2010)。そこでCMLモデルマウスの骨髄細胞を採取し、GFP陽性と陰性の集団に分け、さらにGFP陽性集団からLSK分画と、より分化した細胞集団であるLineage-Sca-1^-c-Kit^+:KLS-分画を分取し、GFP陰性のLSK分画と合わせ、他の腫瘍幹細胞で指摘されている細胞表面マーカーやHSCに関連する細胞表面マーカーの発現をFACSにて解析した。具体的には、グリオブラストーマ幹細胞マーカーであるCD133の発現は、GFP陰性LSK分画と比較しGFP陽性LSK分画でやや上昇していた。未分化造血幹細胞マーカーであるCD34はGFP陰性LSK分画と比較しGFP陽性LSK分画で発現がやや低下していた。GFP陰性LSK分画と比較しGFP陽性LSK分画で発現が有意に上昇していたマーカーとして、CD13,CD24,PCLP-1などが挙げられた。しかし、これらのマーカーはGFP陽性LSK分画と同程度にGFP陽性KLS-分画においても発現が認められた。一方で現在、GFP陽性LSK分画に特異的に発現している細胞表面マーカーを見出しつつある。今後は、Bcr-Ablレトロウイルスベクターを感染させた正常マウスの骨髄由来LSKを、着目した細胞表面マーカー陽性群と陰性群に分けて移植し、CML発症に差が生じるか確認し、CML-LSCを含む分画を同定したいと考えている。
野生生物の微量元素蓄積に関与するメタロチオネインの機能とその環境毒性学的役割

本研究では、野生生物におけるメタロチオネイン(以下MT)の生理学的・毒性学的役割を異性体レベルで理解するために、種特異的な元素蓄積特性を示すウミガメ類について、これまでに同定されている3つのMT異性体(MT-A,-B,-C)のmRNA発現量を測定し、各異性体の役割について検証した。2種のウミガメ類、アオウミガメとタイマイの肝臓および腎臓におけるMT異性体mRNAの発現を解析したところ、アオウミガメではMT-BとMT-Cは肝臓に比べ腎臓で有意に高い値を示したが、MT-Aでは有意な差は認められなかった。一方タイマイでは、MT-AとMT-Bが肝臓で有意に高く、MT-Cでは有意差はみられなかった。従って、MT異性体mRNA発現の組織分布は種によって異なることが推察された。組織中元素濃度とMT mRNA発現量の関係を解析した結果、アオウミガメの腎臓でMT-C mRNA発現量とCd濃度との間に有意な正の相関関係がみられた。アオウミガメは腎臓にCdを特異的に高蓄積していることから、ウミガメ類のMT-Cはとくに腎臓中のCdの解毒に深く関与することが伺えた。また、両種において、MT-AとMT-BのmRNA発現レベルの間に有意な主の相関関係が認められ、これら2つの異性体が同様の因子によって転写調節されていることを示唆した。以上の結果より、ウミガメ類のMT異性体はそれぞれ異なる元素の制御・解毒に関与する可能性が示された。ラットなどの実験動物では、MT発現に機能する転写因子が曝露した金属によって異なることが報告されている。今後、ウミガメ類においてもこうした転写因子を同定し、さらにMT遺伝子のプロモーター領域に存在する金属応答配列を解析することにより、元素特異的なMT誘導の分子機構を明らかにする必要がある。まず、2種のウミガメ類、アオウミガメとタイマイの、各MT異性体mRNA発現量は肝臓および腎臓で高く、脳、肺、腸、筋肉では低値であることを明らかにした。そこで、肝臓にCuを、腎臓にCdを高蓄積しているアオウミガメに着目し、肝臓および腎臓中におけるMT異性体mRNAの発現を更に解析したところ、MT-BとMT-Cは肝臓に比べ腎臓で有意に高い値を示したが、MT-Aでは有意な差は認められなかった。したがって、3つのMT異性体は組織または異性体特異的な機能を持つことが推察された。また、肝臓と腎臓の両組織で、MT-AとMT-BのmRNA発現レベルの間に有意な正の相関関係が認められ、これら2つの異性体が同様の因子によって転写調節されていることを示唆した。肝臓中の元素濃度とMT mRNA発現量の関係を解析した結果、いずれの異性体も有意な相関関係を示さなかった。一方、腎臓ではMT-C mRNA発現量とCd濃度の間に有意な正の相関関係がみられた。このことから、ウミガメ類のMT-CはMT-A,-Bとは異なる転写調節を受け、とくに腎臓中のCdの解毒に深く関与することが伺えた。以上の結果より、ウミガメ類のMT異性体はそれぞれ異なる元素の制御/解毒に関与する可能性が示された。今後、MT遺伝子のプロモーター領域に存在する金属応答配列の解析や、MT転写因子の同定、およびin vitro発現タンパクと微量元素の相互作用解析をおこなうことにより、元素特異的なMT誘導の分子機構を明らかにする必要がある。
Caveolin-1による内皮由来過分極因子と活性酸素種の調節機構についての検討

血管内皮は内皮由来弛緩因子(EDRF)と総称される弛緩因子を産生し、心血管系の恒常性維持に極めて重要な働きをしている。EDRFの一つである内皮由来過分極因子(EDHF)の本体は過酸化水素(H2O2)であり、内因性のEDHF/H2O2は心血管系に対し保護的に働くが、我々は近年Caveolin-1遺伝子欠損マウスの腸間膜動脈において、EDHFによる血管弛緩反応が野生型マウスと比較し減弱することを報告した。Caveolin-1は細胞膜マイクロドメインCaveolaeの構成蛋白であり、内皮型一酸化窒素合成酵素を抑制的に調節している他、様々なシグナル伝達経路の関与するが、Caveolin-1のEDHF/H2O2の調節メカニズムは未解明であり、本研究においてその分子メカニズムを検討した。始めにウシ大動脈内皮細胞(BAEC)を用いて、siRNAによるCaveolin-1蛋白発現抑制48時間後に細胞外H2O2の検出薬であるAmplex Redを用いて培養液中に放出されるH2O2産生量を検討したところ、予想に反してCaveolin-1発現抑制BAECにおいて培養液中のH2O2が上昇することを見出した。また、細胞内H2O2バイオセンサーであるHyPerを細胞質に形質導入しsiRNAによるCaveolin-1の発現抑制を行ったところ、Caveolin-1発現抑制BAECにおいて細胞内H2O2も上昇していることを見出した。さらに、Caveolin-1発現抑制BAECでは、細胞レベルでの酸化還元状態の指標である還元型・酸化型グルタチオン比(GSH/GSSG比)が低下し、細胞内ROSを蛍光標識できるCM-H2DCFDAを用いたフローサイトメトリーによる検討では細胞内ROSの増加を見出した。上記結果は現在論文投稿中である。
エピジェネティックレベルでの癌の免疫逃避機序の解明

さまざまな正常組織と腫瘍組織におけるHLA class I関連分子の発現を検索し、ほとんどの癌種で約3割に発現低下があることを見出した。乳癌と前立腺癌では約8割にHLA発現消失または発現低下が認められた。乳癌と前立腺癌におけるHLA発現低下の分子機序を解析した結果、主にB2-microglobulin遺伝子のピストン脱アセチル化が原因であることが判明した。Geneticな変化や遺伝子メチル化の関与は低かった。ヒストン脱アセチル化機序による乳癌細胞の免疫逃避の解析を行い、HLA class I分子以外に、NK細胞標的分子、Immunodominantな癌抗原分子、Death受容体分子なども発現低下していることを見出した。ヒストン脱アセチル化阻害剤を作用させるとこれら分子の発現が回復した。ヒストン脱アセチル化阻害剤自体はT細胞機能に影響を及ぼさないことを証明し、癌免疫逃避を抑制する新たな免疫療法を提唱した。1ホルマリン固定標本の免疫染色に適した抗HLA class I抗体の樹立と癌組織の免疫染色これまで既に樹立している抗pan-HLA class I重鎖抗体EMR8-5に加えて、抗Beta2-microglobulin(B2M)抗体EMRB12を樹立した。これら2種類の抗体を用いて、腎癌、前立腺癌、膀胱癌、骨肉腫、乳癌、肺癌、大腸癌の各腫瘍サンプルの免疫染色を行い、HLA class I抗原の発現が消失している腫瘍は有意に再発率が高く、患者の予後が不良であることを明らかにした。前立腺癌と乳癌では、HLA class I発現低下もしくは消失の頻度は約8割に昇り、その原因の大部分はHLA軽鎖B2Mの発現低下であることを見出した。2乳癌、前立腺癌における遺伝子変化とエピジェネティック変化の解析乳癌、前立腺癌それぞれにおいて、B2M遺伝子の遺伝子配列をシークエンスしたが、遺伝子欠失や変異は認められなかった。遺伝子メチル化阻害剤とピストン脱アセチル化阻害剤を用いた培養がん細胞株の解析を行い、B2M発現低下の原因はピストン脱アセチル化であることが判明した。凍結乳癌組織のクロマチン免疫沈降法によって、ヒト乳癌組織においてB2M遺伝子領域のピストン脱アセチル化が亢進していることを証明した。3ピストン脱アセチル化(HDAC)阻害剤を用いたHLA class I抗原発現の回復4 DNAアレイを用いた網羅的解析乳癌細胞において、ピストン脱アセチル化によって発現が低下している遺伝子群をDNAマイクロアレイ解析によって網羅的に解析した。その結果、細胞性免疫を活性化するサイトカイン、細胞性免疫の標的抗原、MHC関連分子など、いくつかの免疫関連遺伝子が同定された。現在、クロマチン免疫沈降法によってピストン脱アセチル化の確認作業を行っている。(1)正常組織と各種癌組織におけるMHC class I分子の発現抗Pan-HLA class I抗体と抗B2-microglobulin抗体を用いて,さまざまな正常組織と腫瘍組織におけるHLA class I関連分子の発現を検索した。その結果,乳腺と前立腺組織では正常でもHLA発現レベルは低く,乳癌組織と前立腺癌組織の約8割にHLA発現消失または発現低下が認められた。他の癌種では,約3割で低下していた。(2)geneticレベルとepigeneticレベルにおけるMHC class I発現制御の分子機構大腸癌では主に遺伝子変異によってHLAの発現が低下しているのに対し,前立腺癌と乳癌における発現低下は,主にB2-microglobulin遺伝子のヒストン脱アセチル化が原因であることが判明した。Geneticな変化はいずれの癌種でもほとんど認められなかった。また,遺伝子メチル化の関与も低いことが判明した。(3)Epigeneticメカニズムによる癌免疫逃避の解析DNAマイクロアレイを用いてヒストン脱アセチル化によって発現が低下しているHLA class I以外の抗原分子について解析した。その結果,MICA/MICB(NK細胞標的分子)の他,いくつかのImmunodominantな癌抗原分子が見出された。今後は,乳癌と前立腺癌においてヒストン脱アセチル化が充進する分子機序について解析する。Epigeneticメカニズムによる癌免疫逃避と免疫療法への応用について研究を実施した。(1)乳癌と前立腺癌においてヒストン脱アセチル化が亢進する分子機序について解析した結果、MHC class I発現低下がん細胞株においてHDAC1, HDAC3の発現亢進が認められた。また、乳がんにおけるMTA1の発現亢進がHDAC活性の増強に関与している可能性が示唆された.(2)MCF7乳がん細胞をHDAC阻害剤VPA存在下で培養し、発現が増加する遺伝子についてDNAアレイを用いてスクリーニングした。その結果、apoptosis受容体分子TRAIL受容体ファミリーと、TPBGのようながん胎児性抗原分子が見出された。また、がん幹細胞抗原

SOX2もHDAC阻害剤によって発現が増強することが判明した。これらの分子は、ヒストン脱アセチル化機序によって発現が抑制され、免疫逃避に関与していると推察された。(3)がん細胞だけでなく、さまざまなウイルス感染細胞(HIV,麻疹ウイルス、パピローマウイルス、EBウイルス)をHDAC阻害剤存在下で培養すると、MHC class I発現が増加することが判明した。ウイルス感染細胞においてもHDAC亢進機序によって、MHCの発現が低下していると考えられ、HDAC阻害剤をウイルス感染症の治療やワクチンに適応できる可能性が示された(特許出願)。(4)HDAC阻害剤VPAはT細胞機能、特に細胞障害活性に影響を及ぼさないことを、試験管内アッセイによって確認した。HDAC阻害剤併用ワクチン療法を開始するために、今後、動物治療モデル用いたHDAC阻害剤併用ワクチン実験を実施する予定である。
層状構造化合物の配向制御-原理の確立とそれに基づく高機能熱電変換材料の創生-

Bi系ならびにCa系の層状コバルト酸化物を対象に、電気抵抗の低減による熱電変換特性の向上に有用な(001)の優先配向を実現する方法を実験的に検討した。層状コバルト酸化物における(001)面は隣接原子が同種であることから、この面をすべり面とするすべり系の活動による変形集合組織として(001)配向が層状コバルト酸化物一般に付与できると考え高温単軸圧縮加工により検討した。比較的温度が高く、ひずみ速度が低い条件で圧縮面に平行に(001)を頻度高く配向させることができることを明らかにした。高配向化した層状コバルト酸化物を創生するための原理の確立を目的に、粉末焼結体の高温加工中の緻密化プロセス、集合組織の発達過程をCa349ならびにAgでCaの一部を置換した酸化物(以後Ag置換材と表記)、さらにBi-Pb-Sr系の酸化物(以後Bi酸化物と表記)を対象として実験的に調べた。Ca349においては、単軸圧縮加工のひずみ量が-1.0に達するとほぼ緻密化が完了した。目的とする(001)(圧縮面)繊維集合組織は、ひずみ量の増大と共に単調に発達した。ひずみ量-1.0までの集合組織発達には、(001)を表面とする粉末の形状が寄与している可能性もあるが、緻密化が終了した後の集合組織の発達は、塑性変形によるものと考えられる。また、集合組織の発達度は、単にひずみ量だけでなく、加工温度、ひずみ速度にも依存していた。Ag置換材ならびにBi酸化物においても挙動は類似していた。Ag置換材は、同一変形条件におけるCa349よりも高い変形応力を示した。変形応力はひずみ速度によって大きく変化した。集合組織はいずれの材料においても、単軸圧縮変形条件では変形初期から(001)繊維集合組織となった。これはすべり面が圧縮面に平行になるよう結晶回転したと考えると理解できるが、組織観察ではき裂の発生は認められず、変形の連続性を維持する補足的な変形機構が活動していることが分かった。圧縮試験の定常状態でひずみ速度を急変して応力指数を求めた。その結果、変形条件に依存して、広い範囲で応力指数が変化していることが判明した。補足的な変形機構の活動状況が集合組織形成に大きな影響を与えていることが示唆された。本研究は、変形機構を解明し、それに立脚して配向制御のためのプロセスを設計して熱電変換材料を創生することを目的としている。変形機構の解明のためには状態方程式の決定と共に変形組織のEBSDによる観察が不可欠である。平成23年度にCa349のEBSD観察に初めて成功した。これにより、圧縮変形による結晶粒の扁平化と(001)への優先配向が変形温度、ひずみ速度、ひずみ量に依存して連動して変化していることが判明した。破面観察からの推論の域を出なかった部分もあった優先方位形成の素過程に対する従来の考えの妥当性がこれにより確認された。さらに、定常変形状態を実験的に実現して、応力とひずみ速度の関係を把握し、それに基づいて状態方程式を定めて、プロトタイプの段階ではあるが、変形機構領域図を作成した。変形機構領域図から、主たる変形機構が結晶すべり変形である変形条件から、拡散クリープが支配的になる条件に遷移する範囲で(001)への優先配向が急速に生ずることが見出された。一方、結晶粒は優先方位が明確になるにつれて形状の扁平度が高くなる傾向にあった。扁平な形状は塑性変形が結晶回転をもたらしていることを意味しているが、拡散クリープが活発になることが重要であることの解析結果は、拡散クリープによってすべり変形が容易になることが結晶回転による配向制御に重要であることを意味している。また、ひずみが小さい段階では見られなかった直線的な結晶粒界が、真ひずみ量が-1.0を超える程度まで高温変形が進行した段階で多数見出された。結晶方位関係の解析から、これらは広義の双晶であることがわかった。このことは、変形中に結晶粒界移動が広範に生じていることの証拠であると考えられる。このように、配向制御プロセスの確立に必要な優先配向のメカニズムが明らかとなった。本年度は変形の状態方程式の決定とそれに基づく変形機構の同定、多様な変形機構の活用による高配向化の実現を目標として研究を進めた。圧縮試験の試料は、常温圧粉後焼結してバルク化した直方体形状の大寸法試料を真ひずみ-1程度まで圧縮変形して緻密化し、その試料の十分緻密化した中心部から所定の形状・寸法で切り出して作製した。ひずみ速度が一定となるようクロスヘッドの速度をコンピュータで制御して1153K、1173Kならびに1193Kの三種の温度で圧縮試験を行った。ひずみ速度は1.0×10-3s-13.0×10-5s-1の範囲である。

定常変形状態まで変形し、ひずみ速度と変形応力の関係を調べた。その結果、高変形応力側から低変形応力側に変形条件が変化するにつれて、応力指数が大きく変化することがわかった。この結果をもとに、変形機構領域図を作成した。変形応力が高くなる条件では、変形前の結晶粒径よりも微細化した結晶粒組織が変形後に観察された。そこで、変形応力と変形後の結晶粒径の関係を調べた結果、両者に一対一対応が確認された。変形材の結晶方位分布は圧縮面に頻度高く(001)が配向した(001)繊維集合組織であった。繊維集合組織の発達度は変形条件に強く依存していた。配向度は、最大で平均極密度の30倍を上回る水準となった。この場合の変形の応力指数は低く、今後さらに詳細な検討が必要であるが、拡散クリープが結晶配向の先鋭化に寄与していることが示唆された。本研究は、変形機構の解明に基づいて配向制御のためのプロセスを設計し、熱電変換材料を創生することを目的としている。平成22、23年度の研究成果を基に変形機構領域図が作成できた。その結果、プロセス設計の基礎となる、高配向化が転位のすべり運動と拡散クリープが相補的に機能している場合に生ずることを見出した。24年度が最終年度であるため、記入しない。変形機構領域図の精緻化、それに基づくプロセス設計、さらにプロセスの実行と熱電変換特性の評価を実施して、高性能熱電変換材料の実現を図る。本研究終了後にさらにこの分野の研究を発展させるために、熱間加工による集合組織の制御についてのこれまでの知見の体系化を進める。
カーボンナノ粒子のエピジェネティックな遺伝的影響と機能

カーボンブラックはマクロファージに対する細胞障害を持たないが、水溶性フラーレンは単独で濃度依存的に細胞障害作用があった。変成LDLである酸化LDL、アセチル化LDLと共に処置するとカーボンブラック、水溶性フラーレンの濃度依存的に細胞障害作用、増殖抑制効果が増大することが明らかになった。酸化LDLは動脈硬化発症に深く関与することが明らかになっている。今実験結果は血中にナノ粒子が存在するとマクロファージを刺激誘導し、変成LDLを取り込むことによって泡沫化する可能性を示唆した。血小板凝集能は水溶性フラーレンの濃度依存的に、また、ADP受容体を介して亢進する事を明らかにした。ナノ粒子は血管内皮細胞に作用するのみならず、マクロファージにも作用し、細胞障害作用、動脈硬化進展、プラークの破綻、血小板活性化、および血栓形成に関与する可能性を昨年度は報告した。そこで、本年度は生体でも同様の作用機構で動脈硬化が進展するのか否か動物モデル(LDLR/KOmouse)を用いて検討した。方法は手動による経気道曝露法を用いた。その結果、マウス体内へのCBの侵入は今現在の我々の手法では確認できなかった。組織学的検証から肺胞内にCBの沈着が観察され、気管内噴霧後24時間で血中CRP濃度が上昇したことより、肺胞内で炎症性の変化が生じていることは確実と考えられた。ナノ粒子の化学的性状により細胞障害性が強く、起炎症作用を併せ持つとの報告から、肺組織でのサイトカインの分泌や酸化ストレスを亢進することによって大気中微粒子による曝露で心血管病の発症が増加すると推察した。また、マイクロアレイを用いたバイオインフォマティクス的解析から、CB曝露によってICAM-1,CXCL2,CCL2,FOS,NFkB2 and PPAR-A遺伝子の発現上昇が動脈硬化発症に関与することを明らかにした。以上の結果と、これまでの当研究室の結果と考え合わせると、ナノ粒子は血管内皮細胞に作用するのみならず、マクロファージにも作用し、細胞障害作用、動脈硬化進展、プラークの破綻、血小板活性化、および血栓形成に関与する可能性が示唆された。これまで、化学物質の毒性試験で培養細胞を用いたアッセイは急性効果を調べている事例がほとんどである。今回、小核試験に用いた水溶性フラーレンの濃度は1pg/ml1ng/mlであり、(この濃度は我々が生活している環境レベルの濃度に近いと考えられる)処置時間も最長で80日間行った。水溶性フラーレンを環境レベルに近い濃度で長期間細胞と培養すると核分裂の異常を示す小核が増大し、細胞増殖能速度が増加し、かつナノ粒子に耐性を持った細胞が出現することを明らかにした。この結果は、極低濃度のナノ粒子でさえも長期間曝露すると化学的変異原として、染色体の分配機能に作用し得ることを示唆する結果となった。

カーボンブラックはマクロファージに対する細胞障害を持たないが、水溶性フラーレンは単独で濃度依存的に細胞障害作用があった。変成LDLである酸化LDL、アセチル化LDLと共に処置するとカーボンブラック、水溶性フラーレンの濃度依存的に細胞障害作用、増殖抑制効果が増大することが明らかになった。酸化LDLは動脈硬化発症に深く関与することが明らかになっている。今実験結果は血中にナノ粒子が存在するとマクロファージを刺激誘導し、変成LDLを取り込むことによって泡沫化する可能性を示唆した。血小板凝集能は水溶性フラーレンの濃度依存的に、また、ADP受容体を介して亢進する事を明らかにした。ナノ粒子は血管内皮細胞に作用するのみならず、マクロファージにも作用し、細胞障害作用、動脈硬化進展、プラークの破綻、血小板活性化、および血栓形成に関与する可能性を昨年度は報告した。そこで、本年度は生体でも同様の作用機構で動脈硬化が進展するのか否か動物モデル(LDLR/KO mouse)を用いて検討した。方法は手動による経気道曝露法を用いた。その結果、マウス体内へのCBの侵入は今現在の我々の手法では確認できなかった。組織学的検証から肺胞内にCBの沈着が観察され、気管内噴霧後24時間で血中CRP濃度が上昇したことより、肺胞内で炎症性の変化が生じていることは確実と考えられた。ナノ粒子の化学的性状により細胞障害性が強く、起炎症作用を併せ持つとの報告から、肺組織でのサイトカインの分泌や酸化ストレスを亢進することによって大気中微粒子による曝露で心血管病の発症が増加すると推察した。また、マイクロアレイを用いたバイオインフォマティクス的解析から、CB曝露によってICAM-1, CXCL2, CCL2, FOS, NFkB2, and PPAR-A遺伝子の発現上昇が動脈硬化発症に関与することを明らかにした。
リンパ組織ストローマとしての交感神経の機能

我々のこれまでの研究から,リンパ節に投射する交感神経からのノルアドレナリンの入力が,リンパ球に発現するβ2アドレナリン受容体を介して特定のケモカイン受容体の反応性を高める結果,リンパ球のリンパ節からの脱出を抑制することが明らかになった.本研究では,交感神経をリンパ組織を構成するストローマとして捉え,交感神経によるリンパ球動態制御の実態と意義を明らかにすることを目的とした.交感神経の活動性は1日のうちで身体の活動性が高まる時間帯に上昇するという日内変動を示す.我々は,マウスの交感神経の活動性が高まる夜間にリンパ球のリンパ節からの脱出が抑制される結果,リンパ節におけるリンパ球数が増加するのに伴って,リンパ節における適応免疫応答が昼間に比べて強く誘導されることを見出した.さらに,マウスの体内で交感神経を除去する,あるいはリンパ節におけるリンパ球の出入りを遮断することによって,リンパ節における適応免疫応答の日内変動が消失したことから,我々が見出した交感神経によるリンパ球動態の制御機構が免疫応答の日内変動に寄与していることが明らかになった.多くの動物種にとって,交感神経の活動性が高まる時間帯は,身体の活動性の高まりとともに病原体に遭遇する危険性も増す時間帯である.そのような時間帯に,リンパ節でより強い免疫応答を起こす準備ができているということは,感染防御の観点から理にかなっており,ここに交感神経によるリンパ球動態制御の生理的意義があると考えられる.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、交感神経をリンパ組織を構成するストローマ細胞として捉え、交感神経によるリンパ球動態制御の実態を2光子励起蛍光顕微鏡を用いたイメージング(2光子イメージング)と、本研究で開発する交感神経除去マウスを用いて明らかにすることを目的とする。平成27年度は、当初の研究計画にしたがって以下の3点について研究を行った。1)リンパ節における交感神経の網羅的可視化によるマッピング:交感神経に特異的に蛍光タンパクを発現するマウスのリンパ節を透明化した上で2光子イメージングで三次元的に再構築することによって、リンパ節における交感神経を網羅的に可視化することに成功した。これによって、交感神経がリンパ節では主にB細胞の集まるリンパ濾胞の周辺部分に投射していることがわかった。2)リンパ節における交感神経とリンパ球の相互作用の可視化:生きたマウスのリンパ節内で交感神経とリンパ球の相互作用を2光子イメージングで可視化する実験系を立ち上げた。3)交感神経除去マウスを用いた交感神経の機能解析:交感神経特異的にジフテリア毒素受容体を発現するマウスを作製し、このマウスにジフテリア毒素を投与することによって交感神経を除去できることを確認した。リンパ節における交感神経の網羅的可視化によるマッピング、リンパ節における交感神経とリンパ球の相互作用の可視化、および交感神経除去マウスを用いた交感神経の機能解析のいずれにおいても、平成27年度は当初の研究計画のとおりに研究が進捗しており、本研究の目的を達成するための準備が整った。我々のこれまでの研究から,リンパ節に投射する交感神経からのノルアドレナリンの入力が,リンパ球に発現するβ2アドレナリン受容体を介して特定のケモカイン受容体の反応性を高める結果,リンパ球のリンパ節からの脱出を抑制することが明らかになった.本研究では,交感神経をリンパ組織を構成するストローマとして捉え,交感神経によるリンパ球動態制御の実態と意義を明らかにすることを目的とした.交感神経の活動性は1日のうちで身体の活動性が高まる時間帯に上昇するという日内変動を示す.我々は,マウスの交感神経の活動性が高まる夜間にリンパ球のリンパ節からの脱出が抑制される結果,リンパ節におけるリンパ球数が増加するのに伴って,リンパ節における適応免疫応答が昼間に比べて強く誘導されることを見出した.さらに,マウスの体内で交感神経を除去する,あるいはリンパ節におけるリンパ球の出入りを遮断することによって,リンパ節における適応免疫応答の日内変動が消失したことから,我々が見出した交感神経によるリンパ球動態の制御機構が免疫応答の日内変動に寄与していることが明らかになった.多くの動物種にとって,交感神経の活動性が高まる時間帯は,身体の活動性の高まりとともに病原体に遭遇する危険性も増す時間帯である.そのような時間帯に,リンパ節でより強い免疫応答を起こす準備ができているということは,感染防御の観点から理にかなっており,ここに交感神経によるリンパ球動態制御の生理的意義があると考えられる.1)リンパ節における交感神経の網羅的可視化によるマッピング:リンパ節において交感神経を網羅的に可視化する実験系を用いて、交感神経と血管およびリンパ管、他のストローマ細胞との位置関係を明らかにする。2)リンパ節における交感神経とリンパ球の相互作用の可視化:生きたマウスのリンパ節において交感神経とリンパ球の相互作用を2光子イメージングで可視化する実験系を用いて、交感神経との相互作用がリンパ球の挙動にどのような変化をもたらすかをリンパ球のリンパ節からの脱出過程に注目して解析する。3)交感神経除去マウスを用いた交感神経の機能解析:交感神経特異的にジフテリア毒素受容体を発現するマウスにジフテリア毒素を投与することによって交感神経を除去した場合に、リンパ節におけるリンパ球の分布,そしてストローマ細胞の形態とネットワークがどのように変化するかを解析し、リンパ節の組織構築における交感神経の役割を明らかにする。
非局所解析解法による新しい数値差分法の開発及び自然対流熱伝達の数値解析研究

1. 1次元基礎輸送方程式(d^2φ/dx^2-Rdφ/dx-Pφ+Q=0)の係数R,Pが空間依存を有する場合で、かつ外部ソース項Qが空間座標xの多項式か指数関数、叉は両者の混在式で表される場合に、4領域モデルを導入し、3つの内部境界で解の連続条件を課すことによって解析解を導出し、然る後に局所差分点でその解析解を満足するように対流項に対する差分式を決定することによって、係数の空間分布を考慮した新しい高次差分法(SDCLENSスキーム)を開発した。2.この新しい差分法に対し、研究代表者が先に提案している特性多項式解析法に基づく数値振動解析を実施した結果、SDCLENSスキームの特性根は、内部ソース項Pの正負に拘らず全てのメッシュレイノルズ数に対し、実数かつ非負であり、従って安定な解を与えることが明かとなった。3.係数が強い空間依存性を有する輸送方程式に対する数値実験の結果、本研究で開発されたSDCLENS差分法は、数値振動を発生することなく、従来の高次精度差分法(QUICK差分法、LECUSSO差分法)と比べ顕著に良好な数値解を与えることが確認された。4.上記の新しい非局所解析解差分法を用いて、質量、運動量、エネルギー各保存方程式を離散化し、その離散化式に基づいてプログラミングを行い、2次元熱・流動解析プログラムを作成した。5. 2次元ナビヤ・ストークス方程式に対し、キャビテイ上面に水平方向速度を与えたときのシア-フローの解析解との比較をとうして、本解析プログラムの有効性を確認した。6.非局所解析解法スキームによる熱流動解析プログラムを用いて、伝熱と流動現象が強く結合し、従来の差分法では不安定解を生じ易く、かつ流れの多次元性のため数値拡散が大きい高レイリー数のキャビテイ内自然対流問題に対する直接シミュレーションを実施し、流動、温度パターンの時間的空間的構造や層流から揺動流へのカオテックな遷移現象、速度揺らぎのエネルギーのスペクトル解析、レイノルズ応力等の統計解析を行った。特に速度揺らぎのエネルギーは大略1/fスペクトルを持つことが示された。これは強制対流のように十分発達した乱流の場合のコルモゴルフの(-5/3)乗則と異なり、自然対流では高波数成分が十分には発達しきれない為と思われる。1.非局所解析解有限差分法の数学的定式化従来の局所解析解有限差分法(LECCUSOスキーム等)では、輸送方程式の係数の空間分布を考慮せず、局所的に定数として得られる局所解析解に基づいて構成されていた。本基盤研究では、輸送方程式の係数の空間分布を取り入れる為に、隣接したコントローボリュームを包含する4領域モデルを設定し、まず各領域内で輸送係数がピ-スワイズに一定で、かつ吸収項と多項式のソース項を有する輸送方程式の一般解を導出した。この一般解は斉次解と特殊解の1次結合で表され各領域で2つの未知係数を含んでおり、4領域全体で合計8つ存在するが、各領域内部境界で解とその微係数の連続条件を課すことによって、2つの未知係数が残る。この2つの未知係数の任意の値に対して、コントロールボリューム表面の数値流束を評価する式が、上記の一般解を恒等的に満足するように数値流束評価式の差分係数を決定した。2.数値的安定性解析本基盤研究で新規に購入した計算機VT-Alpha433AXPを使用して、研究代表者が先に提案した特性多項式解析法(日本原子力学会誌、34巻6号p.544(1992))に基づき、上記非局所解析解有限差分法の数値振動に対する安定性解析を実施した。差分スキームを構成する際に輸送方程式の吸収項を考慮していない従来の局所解析解差分法LECUSSOスキームは、大きな吸収がある輸送方程式の場合不安定解をもたらすが、本研究で開発した非局所解析解有限差分スキームは、任意大きさの吸収を伴う輸送方程式に対しても安定な解を与えることが確認された。

5. 2次元ナビヤ・ストークス方程式に対し、キャビテイ上面に水平方向速度を与えたときのシア-フローの解析解との比較をとうして、本解析プログラムの有効性を確認した。6.非局所解析解法スキームによる熱流動解析プログラムを用いて、伝熱と流動現象が強く結合し、従来の差分法では不安定解を生じ易く、かつ流れの多次元性のため数値拡散が大きい高レイリー数のキャビテイ内自然対流問題に対する直接シミュレーションを実施し、流動、温度パターンの時間的空間的構造や層流から揺動流へのカオテックな遷移現象、速度揺らぎのエネルギーのスペクトル解析、レイノルズ応力等の統計解析を行った。特に速度揺らぎのエネルギーは大略1/fスペクトルを持つことが示された。これは強制対流のように十分発達した乱流の場合のコルモゴルフの(-5/3)乗則と異なり、自然対流では高波数成分が十分には発達しきれない為と思われる。1.前年度新規に購入した433MHZのコンピュータ(VT43-8M256G4/N)を使用し、且つ前年度定式化された非局所解析解有限差分法に基づいて、プログラミングを行った。2.数値実験1:1次元定常問題輸送方程式の係数が、内在するパラメータKに依存して空間的に大きく変化し、且つ解析解を有する次の1次元輸送方程式を、1.で開発したプログラムを用いて解き、LECUSSOスキームに代表される従来の局所解析解差分法やQUICKスキームに代表される多項式展開差文法の数値解との比較検討を行った。本研究で開発した非局所解析解差分法は、解くにパラメターKが大きくなり輸送係数の空間的変化が大きい場合、従来の差分法に比べより解析解に近い解を示すことが確認され、本差分法の優位性、有効性が確認された。3.数値実験2:2次元キャビテイ内流動問題2次元正方形キャビテイの上面に強制的なシア-流れを与えた場合の、キャビテイ内2次元流動問題において、特に大きい速度勾配が出現する上壁面近傍に於ける速度分布、流れ関数、過度等に関し、解析解及び従来の差分法との比較検討を行った。この数値実験では、上記の数値実験1程顕著な違いは見られなかったものの、やはり本差分法は従来の差分法と比べて、より解析解に近い解を示すことが確認された。以上により、次年度、高レーリー数自然対流直接シュミレーションの実施に向けて確かな足がかりが得られた。昨年度作成した非局所解析解法スキームによる熱流動解析プログラムを用いて、伝熱と流動現象が強く結合し、従来の差分法では不安定解を生じ易く、かつ流れの多次元性のため数値拡散が大きい高レイリー(Ra)数のキャビテイ内自然対流問題に対する直接シミュレーションを実施し、流動、温度パターンの時間的空間的構造や壁面境界層の層流から乱流へのカオテックな遷移現象の数値解析を行った。1.正方形キャビテイの左側を加熱し、右側を冷却したthermally driven cabity flowの場合、Ra=10^4以下では、ほぼキャビテイ中心部に渦中心を有する大規模渦が見られるが、その強さは小さく渦による対流効果が小さい熱伝導支配型の熱流動状態で、対流効果の指標となるヌッセルト数Nuは1に近い値である。Ra=10^510^8では渦中心は左上と右下の2カ所に分離し、この2つの渦対による対流渦が発達しNuは1を越える。Ra=10^9の高Ra数では、最早定常解即ち層流解は存在せず、渦中心が局所的に発生しその位置が時々刻々変化し常に揺らいだ熱流動状態となる。この状態のレイノルズ応力、乱流エネルギーのスペクトル解析を実施した結果、乱流エネルギーは大略1/fスペクトルを持つことが示された。