hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
C型肝炎ウイルスの持続感染に果たすリンパ性樹状細胞の役割

HCVの持続感染にLDCの機能障害が関与しているか否かを明らかにする目的で、マウスリンパ性樹状細胞(LDC)にHCV遺伝子を発現させその障害の有無について検討した。1,C57 BL/6マウスの脾臓からSteinman-Inabaの方法によりLDCを単離し(純度80%以上)これにLacZ遺伝子を組み込んだアデノウイルスべクターAdex1CALacZをmoi100以上で3時間反応させ、X-galで染色することによりその発現を碓認したところ、マウスLDCの80%以上にLacZ遺伝子が導入された。2,HCV遺伝子(コアーエンべロープ領域)を組み込んだアデノウイルスべクター(Adex1CA327)を用いてLDCにHCV遺伝子を導入し、その発現を抗HCVコア蛋白を用いた免疫染色により確認したところLDCの80%以上にHCV遺伝子が導入された。3,アデノウイルスべクターを用いてHCV遺伝子を導入したLDCと、ベクターのみのコントロールウイルス(Adex1w1)を反応させたLDCに、異系マウスより単離したTリンパ球を混合培養し(allogenicMLR)、Tリンパ球の[3H]-Thymidineの取り込みによるDNA合成量を測定し、各樹状細胞の抗原提示機能について枚討した。その結果、HCV遺伝子を導入したLDCはAdex1w1と反応させたLDCに比し[3H]-Thymidineの取り込みは有意(p<0.05)に低下していた。また、各LDCにおけるI-A,H-2K,B7-2,ICAM-1の表出の程度をフローサイトメトリーにより比較検討したがこれらの抗原はいずれもその輝度に差を認めなかった。以上よりHCV遺伝子をLDCで発現することにより樹状細胞機能が傷害されることが明らかとなり、HCVの持続感染にLDCの機能異常が関与していることが示唆された。今後その細胞障害機構について検討する予定である。C型肝炎において、リンパ性樹状細胞(LDC)の抗原提示機能が低下しているかどうかをみるために,マウスの脾細胞より単離したリンパ性樹状細胞にアデノウイルスベクターをもちいて、C型肝炎ウイルス遺伝子を導入し、そのHCV遺伝子が発現すると、抗原提示機能が低下するかどうかをみた。初年度は、アデノウイルスベクターを用いて遺伝子を効率よくLDCに導入できるかどうかをみるためにLacZ遺伝子を組み込んだアデノウイルスAdex1 CA LacZ(東京大学医科学研究所斉藤泉助教授より供与)を用いて、その発現を検討した。(方法)マウス(C57 BL16)の脾臓よりSteinman-Inabaの方法でLDCを単離した。単離したLDCにAdex 1 CA Lac Zを感染した。また、コントロール群として導入遺伝子を持たないアデノウイルスAdex MW1(東京大学医科学研究所斉藤泉助教授より供与)を感染させた。両群のLDCを固定後x-galで染色した。(成績)LDCに感染させるアデノウイルスが通常量では充分な遺伝子導入ができなかったが、感染させるウイルスの力価を上げる(moi 60以上)ことにより80%のLDCに遺伝子導入が可能であった。(結論)HCV遺伝子をLDCに導入する方法としてアデノウイルスベクターを用いることが最善であることを確認した。またHCV遺伝子のコアーエンベロープ領域の遺伝子をトランスフェクションしたアデノウイルス(国立予防衛生研究所宮村達男部長より供与)を増幅した。このアデノウイルスを用いてLDCにHCV遺伝子を導入しLDCのMHC class IIの発現が変化するかどうか、又LDCの抗原提示能が低下するか否かを、現在検討中である。

HCVの持続感染にLDCの機能障害が関与しているか否かを明らかにする目的で、マウスリンパ性樹状細胞(LDC)にHCV遺伝子を発現させその障害の有無について検討した。1,C57BL/6マウスの脾臓からSteinman-Inabaの方法によりLDCを単離し(純度80%以上)、これにLacZ遺伝子を組み込んだアデノウイルスベクターAdex1CALacZをmoi100以上で3時間反応させ、X-galで染色することによりその発現を確認したところ、マウスLDCの80%以上にLacZ遺伝子が導入された。2,HCV遺伝子(コアーエンベロープ領域)を組み込んだアデノウイルスベクター(Adex1 CA327)を用いてLDCにHCV遺伝子を導入し、その発現を抗HCVコア蛋白を用いた免疫染色により確認したところLDCの80%以上にHCV遺伝子が導入された。3,アデノウイルスベクターを用いてHCV遺伝子を導入したLDCと、ベクターのみのコントロールウイルス(Adex1w1)を反応させたLDCに、異系マウスより単離したTリンパ球を混合培養し(allogenic MLR)、Tリンパ球の[3H]-Thymidineの取り込みによるDNA合成量を測定し、各樹状細胞の抗原提示機能について検討した。その結果、HCD遺伝子を導入したLDCはAdex1w1と反応させたLDCに比し[3H]-Thymidineの取り込みは有意(p<0.05)に低下していた。また、各LDCにおけるI-A,H-2K,B7-2,ICAM-1の表出の程度をフローサイトメトリーにより比較検討したがこれらの抗原はいずれもその輝度に差を認めなかった。以上よりHCV遺伝子をLDCで発現することにより樹状細胞機能が傷害されることが明らかとなり、HCVの持続感染にLDCの機能異常が関与していることが示唆された。今後その細胞障害機構について検討する予定である。
中学生が自己肯定感を高め合う人間関係を育む「ことば」の談話分析研究

研究目的生徒一人ひとりが自己を啓き、仲間と互いに自己肯定感を高め合える、豊かな学級を創り上げていくためには、生徒同士間、あるいは担任教師と生徒の間にはいかなる関係性が構築されればよいのだろうか。求める関係性を教室内での「ことば」に着目し、教師と生徒、生徒相互の人間関係を構造的に捉え直すことを主たる目的とした。生徒が集団への帰属意識を持ち、生徒・教師ともに自己肯定感を高め、授業や諸活動に自発的に意欲的に取り組めるための教師のリード・サポートに必要な要素を探ることもねらった。研究方法・内容国内の小・中学校の学級での参与観察を行い、採取音声・映像記録から作成するトランスクリプトやフィールドノーツから分析を行った。観察は、集中観察校と継続観察校で行った。研究代表者は平成28年度より東京大学大学院教育学研究科に所属し、研究室の藤江康彦准教授のご指導やご助言や大学院での談話分析研究や質的研究法の講義を参考に、授業内での発話や行為から、特徴的な授業を抽出し、それを、アメリカの文化人類学者Agarの「リッチ・ポイント」という概念に基づき、場面抽出、コーディング、カテゴライジングを行い、「リッチ・ポイント」創出の促進要因と阻害要因を導き、モデリングを行った。研究成果Agar(1996)では文化間のgapやdistanceがもたらす新たな文化を「リッチ・ポイント」という概念として提唱した。学級においてそれぞれの知識や経験が接触・交流し合う際に生じる違和感やズレの感覚から対立や衝突に至るまでの、構成員間で相互作用する過程や瞬間そのものが、人間関係を豊かにし、学級文化を構成する要素の一つであるととらえた。これこそが「リッチ・ポイント」であると考え、その創出の促進要素や阻害要素を浮き上がらせ、それを意図的に授業づくりや学級づくりに取りこむことで、より豊かなものにすることができると考える。本研究を継続して深め、修士論文としてまとめる予定である。
特殊反応場を提供するルイス酸の触媒設計

α,β-不飽和ケトンやアルデヒド類への共役アルキル化反応は、古くから極めて強力な炭素-炭素結合形成の手段として汎用され、有機合成化学において最も重要かつ基本的な反応であり、天然物合成に頻繁に応用される一方、現在でもより良い共役アルキル化反応への改良が続けられている。例えば、本研究者らにより開発された機能性ルイス酸、アルミニウムトリス(2,6-ジフェニルフェノキシド)(ATPH)は、α,β-不飽和カルボニルのアンフィフィリック共役アルキル化に有効であることが見い出された。このようなアンフィフィリック共役アルキル化反応の欠点としては、求核性の高いアルキルリチウムを用いた場合、選択性がかなり低下する事実が挙げられる。このためのひとつの有力なアプローチとして、さらに共役アルキル化の起こりやすい反応系を合理的に構築するため、求核中心と親電子中心を併せ持つ新たな二点配位型反応系の可能性を検討した。すなわち、機能性ルイス酸ATPHのフェノール配位子の末端に配位可能な置換基を導入することでアルミニウムの周りに形作られる分子ポケットの先端に求核剤をうまく配置させることができれば、α,β-不飽和アルデヒドとの複合体に求核剤が近づく際、配位可能な置換基が金属に配位することで共役アルキル化をより選択的に起すことが可能になる。ATPHの空間モデルから、配位可能な置換基はATPHの配位子である2,6-ジフェニルフェノールのフェニル基のバラ位に導入すればよいことがわかる。そこで、パラ位に各種の置換基を導入した特殊反応場を用いて共役反応の選択性を調べたところ、フッ素を導入したp-F-ATPHを用いた場合に最も良い結果が得られた。こういった反応システムを活用することにより、従来、至難とされていたα,β-不飽和アルデヒドへの共役アリル化もはじめて可能になる。
フォトニクスＤＮＡナノマシーンによる低侵襲ドラッグサージェリーシステム

フォトニックDNAナノマシーンを利用した超低侵襲ドラッグサージェリーシステムを提案した.内視鏡によるスクリーニングや治療は低侵襲ではあるが,高齢者においては,体力面での負担がさらに少ない診断・治療技術の開発が望まれる.本研究では,低侵襲な診断・治療が可能な内視鏡から特定波長の光を照射することにより,リポソームを利用し患部に選択的に取り付いたフォトニックDNAナノマシーンが自己組織化して構造変化する事で患部を除去する基本要素技術の確立を目指した.フォトニックDNAナノマシーンを利用した超低侵襲ドラッグサージェリーシステムを提案する.内視鏡によるスクリーニングや治療は低侵襲ではあるが,高齢者においては,体力面での負担がさらに少ない診断・治療技術の開発が望まれる.本研究では,低侵襲な診断・治療が可能な内視鏡から特定波長の光を照射することにより,リポソームを利用し患部に選択的に取り付いたフォトニックDNAナノマシーンが自己組織化して構造変化する事で患部を除去する基本要素技術の確立を目指す.リポソームを利用し患部に選択的に取り付いたフォトニックDNAナノマシーンが自己組織化して構造変化方法論を確立し,患部を除去するために,光信号を利用して開閉動作を行うDNAピンセット技術を基本とした(A)フォトニックDNAナノマシーンの具現化と評価を行う.また,(B)フォトニックDNAナノマシーンを内包するリポソームの実装方法を検討し,光信号を外部から与えることによりリポソーム自身の破壊を行うことができる機構を確立する.さらに,実装したフォトニックDNAナノマシーンが患部に取りつき除去する機構を確認するため,(C)生体分子計測方法について検討を行う.本研究は,フォトニックDNAナノマシーンの設計,光制御評価実験,リポソームへの実装,生体分子計測と多岐に渡る専門知識と技術が必要となる.平成24年度,25年度では,外部からの光制御により,内包するフォトニックDNAナノマシーンのコマンドが実行され,物質の放出や取り込み,表面修飾の変化,リポソーム自身の破壊が行われる機構を実現するためのフォトニックDNAナノマシーンのリポソームへの実装方法を検討した.フォトニックDNAナノマシーンを利用した超低侵襲ドラッグサージェリーシステムを提案した.内視鏡によるスクリーニングや治療は低侵襲ではあるが,高齢者においては,体力面での負担がさらに少ない診断・治療技術の開発が望まれる.本研究では,低侵襲な診断・治療が可能な内視鏡から特定波長の光を照射することにより,リポソームを利用し患部に選択的に取り付いたフォトニックDNAナノマシーンが自己組織化して構造変化する事で患部を除去する基本要素技術の確立を目指した.本年度は,フォトニックDNAナノマシーンの設計および具現化の検討を行った.DNA光ピンセットをベースとしたフォトニックDNAナノマシーンの設計を行った.光信号により開閉動作するDNAピンセットに,分子センサ機構と光出力機構を付加したプロトタイプの検討をし,光制御可能なDNAピンセットにおける波長を選択した.光DNAピンセットの相補鎖部分に,検出分子による阻害機構を付加し,分子センサとしての機能を付加することを検討した.DNA制御用光源を用いて評価を行ったが,分子からの信号を取得するためには,微弱光を撮影できる冷却CCDが必要であり,CCDの評価を行った.一方で,フォトニックDNAナノマシーンのリポソームへの実装方法の確立について,検討及び検証を行った.外部からの光制御により,内包するフォトニックDNAナノマシーンのコマンドが実行され,物質の放出や取り込み,表面修飾の変化,リポソーム自身の破壊が行われる機構を実現するため,フォトニックDNAナノマシーンのリポソームへの実装方法について検討を行い.リポソームに付加するDNAナノマシーンの設計を行った.本研究で使用するリポソームはモデル細胞膜である脂質二重膜を人工的に創りだすジャイアントリポソームの形成方法をベースに検討した.ジャイアントリポソームは,微細な凸凹パターンを施したシリコーンゴムを用いてスタンプすることで脂質のパターンニングを行うことができるため,電子工学的なMEMSの技術を応用することができるため,パターンのもととなる基板のパターン設計を行い,フォトニックDNAナノマシーンが含有できるスペースの形や大きさなどを検討した.パターンのアスペクト比が大きいことが予測できることから,シリコーンゴムを精度良く抜く手法について検討を行った.【本研究の目的】フォトニックDNAナノマシーンを利用した超低侵襲ドラッグサージェリーシステムの提案を行った.本研究では,低侵襲な診断・治療が可能な内視鏡から特定波長の光を照射することにより,リポソームを利用し患部に選択的に取り付いたフォトニックDNAナノマシーンが自己組織化して構造変化することで患部を除去する基本要素技術の確立を目指した.【フォトニックDNAナノマシーンの設計および具現化】DNAピンセットをベースにしたフォトニックDNAナノマシーンを試作し,特性の評価を目指した.光信号により開閉動作するDNAピンセットに,分子センサ機構と光出力機構を付加したプロトタイプの制作を目指しアゾベンゼンを導入したDNAを使用して,DNAヘアピン構造のopen状態とclosed状態を光制御することにより,分子センサ機能の起動と停止を光信号に応じてスイッチ可能とする.紫外光を照射するとヘアピン構造が開裂して分子認識部位が露出し,対象分子と結合する.そこへ可視光を照射すると,ヘアピンDNAの自己結合力が増加し,元のヘアピン構造にリセットされる.この過程で対象分子はヘアピンDNAから乖離することになる.光信号のONとOFFのタイミングにより対象分子を検出したり,放出したりすることが可能であることを確認した.【フォトニックDNAナノマシーンのリポソームへの実装方法の確立】外部からの光制御により,内包するフォトニック

DNAナノマシーンのコマンドが実行され,物質の放出や取り込み,表面修飾の変化,リポソーム自身の破壊が行われる機構の実装法を検討した.使用する分子の検討を行い,リポソームの設計を行った.また,本研究で使用するリポソームはモデル細胞膜である脂質二重膜を人工的に創り出すジャイアントリポソームの形成方法をベースに検討を行った.医工学リポソームを利用し患部に選択的に取り付いたフォトニックDNAナノマシーンが自己組織化して構造変化方法論の確立を目指しているが,光信号を利用して開閉動作を行うDNAピンセット技術を基本としたフォトニックDNAナノマシーンおよび(B)フォトニックDNAナノマシーンを内包するリポソームの実装方法において,制御を行う上で,十分な技術の確立が行えていないことが判明した.そのため,方法論を再検討している.全体構成における光信号を外部から与えることによりリポソーム自身の破壊を行うことができる機構の確立において,まだ検討段階である.本年度は,フォトニックDNAナノマシーンの設計および具現化の検討を行った.DNA光ピンセットをベースとしたフォトニックDNAナノマシーンの設計を行った.光制御可能なDNAピンセットにおける波長の選択を行い,光DNAピンセットの相補鎖部分に,検出分子による阻害機構を付加し,分子センサとしての機能を付加することを検討した.波長の選択と付加する分子については,腫瘍を対象にした分子構造の検討を医師との検討により抽出した.試作および評価は,基本的な原理確認しか行われていないため,十分とはいえない.研究計画からの達成度は60%である.DNA制御用光源を用いて評価を行うが,分子からの信号を取得するためには,微弱光を撮影できる冷却CCDが必要であり,CCDの評価を行った.ここで,CCDの感度が問題となった.現在市販されているCCDでは,十分な強度を得られていないため,次年度CMOSセンターなどの撮像素子も検討する.そのため,本年度計画に対する達成度は50%である.フォトニックDNAナノマシーンのリポソームへの実装方法の確立について検討及び検証を行った.外部からの光制御により,内包するフォトニックDNAナノマシーンのコマンドが実行され,物質の放出や取り込み,表面修飾の変化,リポソーム自身の破壊が行われる機構を実現する.このフォトニックDNAナノマシーンのリポソームへの実装方法について検討し,リポソームに付加するDNAナノマシーンの設計を行った.本年度は,使用する分子の検討を行ったため,設計のみにとどまったが,引き続き実装方法について検討を進めている.達成度は40%である.また,本研究で使用するリポソームはモデル細胞膜である脂質二重膜を人工的に創りだすジャイアントリポソームの形成方法をベースに検討した.達成度は80%である.
ブラキシズムの歯周疾患に及ぼす影響と客観的診査法の研究

睡眠中のブラキシズムによって歯の動揺度が就寝前と起床後にどう変化するかを調べるために、基礎実験として正常歯周組織を有する歯に、ブラキシズムによる外力を想定し、歯に一定荷重あるいは揺さぶり力を加えたときの動揺度の変化をペリオテスト(SIEMENS,Germany)を用い調べる。また、歯周病に罹患している歯に対して歯周組織の状態とペリオテスト値を比較した。被験歯は上顎左右中切歯とし、歯冠補綴物や歯冠修復物がなく、レントゲン写真診査およびその他の臨床診査により歯周組織の異常の認められないものと、臨床検査により歯周病が認められるものとした。被験者の頭部を固定し、ペリオテストによる加振点と加振方向は規定して行った。正常歯周組織を有する歯において、揺さぶり力付加前と付加後では、経時的にみると付加を与えた初期にペリオテスト値の増加傾向が見られるが、付加を与え続けると減少する傾向にあった。また、揺さぶり力中止後30分には測定値の回復傾向が見られた。歯周病に罹患している歯において、ペリオテスト値を比較したところ臨床的動揺度とペリオテスト値、支持骨量とペリオテスト値に相関がみられた。歯根膜のペリオテスト値の間には相関が認められなかった。以上のことより、動揺度の客観的測定法として、規定した状態で使用するペリオテストは有用であると考えられた。しかし、外力が加わった状態から経時的にペリオテスト値に変化がみられるため、睡眠中のブラキシズムによる動揺度の変化を調べるには、動揺度の経時的な変化をさらに詳しく調べる必要がある。今後、歯周組織の状態を踏まえた動揺度の測定法を確立していく予定である。
肝癌の分化度のマーカー酵素の遺伝子発現制御因子

肝癌の分化度のマーカー酵素であるピルビン酸キナーゼアイソザイムのM遺伝子の発現を制御する因子について調べた。癌化により発現してくるM遺伝子のDNaseI感受性部位は未分化型肝癌のdRLh-84ではプロモーター付近と第1イントロンの2ヶ所で認められたが、発現していない正常肝細胞では認められなかった。CATアッセイでこれらの部位にあると予想される制御領域の存在を調べたところ、第1イントロンの部位には制御領域の存在を認めることはできなかったが、プロモーター領域には-450までに正の制御領域の存在を認めた。そこで片側から順次欠損させて活性を調べたら、-286から-197に欠損すると著明な活性の低下が認められ、この領域に主要な制御領域の存在することが判明した。この領域をさらに解析したら、複数の制御領域を含むことが考えられたので、A(-281から-265)、B(-257から-242)、C(-235から-216)の3領域のオリゴスクレオチドを合成し、各々の生活を調べた。これらの領域は単独では活性を示さなかったが、CはBやAと共存させると4倍程度の活性の増加が認められた。全領域が存在すると最大活性を示した。次に、バンドシフト法で、これらの領域に結合する核蛋白質を解析した。結合蛋白質はdRl・h-84細胞のみならず正常肝細胞にも存在していたが、移動度や熱安定性などから考えて、両細胞の蛋白質は大部分異なることが示唆された。3領域に結合するdRLh-84細胞の核蛋白質なそれぞれ異なっていたが、Cには複数の蛋白質が結合し、そのうちの1つがc-mybに類似した核蛋白質であることが判明した。
微生物センサーを利用した新規スクリーニング法の開発

PIGEX法にフローサイトメーターによるソーティングとゲルマイクロドロップ法を組み合わせた、新規スクリーニング法の開発をおこなった。当該手法を用いて、大腸菌を宿主に用いたライブラリーから、任意の酵素活性を発現する陽性クローンをスクリーニングすることに成功した。一方自然環境中の微生物細胞群から、任意細胞をスクリーニングするためには、ある程度集積培養が必要であることを示唆するような結果が得られた。我々は酵素の活性スクリーニング法、PIGEX(Product Induced Gene Expression)法を考案し、その有効性を報告している。当該法は、特定の化合物をマーカー遺伝子の発現で検知可能な微生物センサーを用いて、ライブラリーから陽性クローンをスクリーニングする方法である。我々は今回の研究提案にてPIGEX法に、ゲルマイクロドロップ法とフローサイトメーターによるソーティングを組み合わせることによって当該法の高速化を試みている。平成22年度において、我々はモデル系としてセンサーとして安息香酸に反応し緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現するクローンと、陽性クローンとして安息香酸アミドを安息香酸に変換するクローンを用意した。これらを安息香酸アミドとアガロースを含む培地中に混合し、混合液を多孔質ガラス膜に通してWater/Oilエマルジョン化させ、センサーと陽性クローンを同時に封入したゲルマイクロドロップを作成した。その後ゲルマイクロドロップ内で細胞を培養し、フローサイトメーターによってGFPの蛍光が認められたゲルマイクロドロップを回収した。これを蛍光顕微鏡を用いて観察すると、陽性クローンの変換活性により生じた安息香酸を、センサーが検知しGFPを発現していることが確認できた。一方でゲルマイクロドロップ内で増殖させたクローンは、非常に生存率が低いことが明らかとなった。そこでゲルマイクロドロップをアガラーゼにより消化し、閉じ込められていたクローンを外に取り出してやることにより、生存率を高めることに成功した。以上の結果から、ゲルマイクロドロップとフローサイトメーターによりPIGEX法の高速化が期待できることが明らかとなった。当該法は、特定の化合物をマーカー遺伝子の発現で検知可能な微生物センサーをもちいて、メタゲノムライブラリーや微生物ライブラリーから目的の陽性クローンや陽性株をスクリーニングする手法である。我々は今回の研究提案にてPIGEX法に、ゲルマイクロドロップ法とフローサイトメーターによるソーティングを組合わせることによって当該法の高速化を試みている。平成22年度において、我々はモデル系としてセンサー細胞として安息香酸に反応し緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現するクローンと、陽性クローンとして安息香酸アミドを安息香酸に変換するクローンをもちい、これら2種類のクローンをゲルマイクロドロップ内に閉じ込め、フローサイトメーターによるソーティングでGFPの発現が認められたゲルマイクロドロップが回収可能であるか確認試験をおこなった。その結果、GFPの発現が認められたセンサー細胞と陽性クローンを含むゲルマイクロドロップの回収に成功し、ゲルマイクロドロップとフローサイトメーターによりPIGEX法の高速化が期待できることを明らかにした。平成23年度は平成22年度に作成したモデル系を基に、当該法の改良と実施をおこなった。はじめにセンサー細胞の改良をおこなった。センサー細胞に自殺遺伝子を組み込むことにより、センサー細胞と陽性クローンを含むゲルマイクロドロップを回収後、自殺遺伝子を発現させることによってセンサー細胞だけを死滅させる系の構築を試みた。この系は、センサー細胞をヌクレオシドアナログをリン酸化するウイルス由来チミジンキナーゼ遺伝子で形質転換させ、その結果ヌクレオシドアナログがDNA複製時にDNA内に取り込まれ、変異が蓄積して細胞死に至るというものである。ウイルス由来チミジンキナーゼ遺伝子を保持したベクターをもちいてセンサー細胞を形質転換させた。実験の結果、対数増殖期あるいは生育静止期にある、ウイルス由来チミジンキナーゼ遺伝子で形質転換させたセンサー細胞に、ヌクレオシドアナログ100uM以上を与えると、10の8乗以上の細胞数であっても、完全に死滅させることをあきらかにした。またゲルマイクロドロップで回収した後、ヌクレオシドアナログを加えることによっても、ウイルス由来チミジンキナーゼ遺伝子で形質転換させたセンサー細胞を死滅させ、陽性クローンだけを回収することにも成功した。モデル系を完成させることができたので、次に当該方法をもちいたスクリーニングをおこなった。メタゲノムライブラリーから、当該方法をもちいることにより、安息香酸アミダーゼ活性を示す陽性クローンの回収に成功した。一方で、同法で環境サンプルから陽性菌株の単離をこころみたが、得ることができなかった。
アレルギーにおけるプロスタノイドの役割

アレルギー病態におけるプロスタノイドの作用について、平成19年度は、気道上皮細胞を用いた解析を行い、サイトカイン刺激によるCCL17産生が、EP3作用薬により抑制されることを明らかとした.平成20年度は、アレルギー性結膜炎モデルを用いた解析を行い、EP3作用薬が結膜上皮に発現しているEP3受容体に作用しケモカイン産生等を抑制することでアレルギー炎症を抑制することを明らかとした.これらの結果は、EP3作用薬のアレルギー治療薬としての可能性を示唆するものである.アレルギー病態におけるプロスタノイドの作用について、平成19年度は、気道上皮細胞を用いた解析を行い、サイトカイン刺激によるCCL17産生が、EP3作用薬により抑制されることを明らかとした.平成20年度は、アレルギー性結膜炎モデルを用いた解析を行い、EP3作用薬が結膜上皮に発現しているEP3受容体に作用しケモカイン産生等を抑制することでアレルギー炎症を抑制することを明らかとした.これらの結果は、EP3作用薬のアレルギー治療薬としての可能性を示唆するものである.気管支喘息、アトピー性皮膚炎等のアレルギー性疾患は、その罹患率が近年増加の一途を辿っており、現代社会において重大な問題となっている。これまで、我々は、アレルギー疾患におけるプロスタノイドの役割について明らかにする目的で、プロスタノイド受容体欠損マウスを作製し、アレルギー喘息モデルを用いて検討を行い、プロスタグランジン(PG)D2がDP受容体を介してアレルギー増悪因子として働くこと、およびPGE2がEP3受容体を介して抑制因子として働くことを、マウスの個体レベルで明らかとしてきた。これら受容体は、いずれも気道上皮に存在することから、本研究では、アレルギー病態におけるプロスタノイドの作用機序について、上皮細胞に注目し解析することにより、これら受容体の新しいアレルギー治療薬の標的としての妥当性の評価を行う。本年度は、マウス気道上皮細胞cell line A549を用いた解析を行うと共に、気道上皮細胞のprimary culture系の立ち上げを行った。A549は、TNF-alpha+IL-4の刺激によりTARCを産生し、EP3作用薬は、濃度依存的にTARC産生を50%まで抑制した。さらに、より生体に近いモデルとしてマウス気道上皮細胞の初代培養系を立ち上げた。Air-liquid interphaseを利用した初代培養の系において、これらの細胞が、beta-tublinやkeratin等を発現しており、気道上皮細胞の特徴を有していること、また、EP3受容体、DP受容体を発現し、TNF-alpha+IL-4の刺激によりTARCを産生することが示された。これらの結果は、気道上皮が、Th2反応に重要と考えられているケモカインTARCの産生を通じてアレルギー反応を制御している可能性を示唆するものであると考えられる。気管支喘息、アトピー性皮膚炎等のアレルギー性疾患は、その罹患率が近年増加の一途を辿っており、現代社会において重大な問題となっている。これら受容体は、いずれも気道上皮に存在することから、本研究では、アレルギー病態におけるプロスタノイドの作用機序について、上皮細胞に注目し解析することにより、これら受容体の新しいアレルギー治療薬の標的としての妥当性の評価を行うこととした。平成19年度は、マウス気道上皮細胞cell line A549およびマウス気道上皮細胞初代培養系を用いた解析を行い、TNF-alpha+IL-4の刺激によるTARCを産生が、EP3作用薬により濃度依存的に抑制されることを明らかとした。平成20年度は、マウスアレルギー性結膜炎モデルを用いた解析を行い、EP3作用薬が結膜上皮に発現しているEP3受容体に作用しケモカイン産生等を抑制することでアレルギー炎症を抑制することを明らかとした。これらの結果は、EP3作用薬のアレルギー治療薬としての可能性を示唆するものであると考えられる。
鳥類の免疫系活性に対する光の効果

本研究においては、ハトとニワトリを用いて、体内時計の光制御と免疫系における日周リズムが検討された。まず、体内時計と考えられる松果体において産生されるメラトニンを直接的に測定し、明期にメラトニンの産生は抑えられる明暗のリズムを明らかにした。メラトニンの光による抑制は、網膜以外の系を介して光が受容されるためと推論した。免疫系の日周リズムについては、末梢T細胞の活性とマクロファ-ジの貧食能および殺菌能に日周リズムが存在した。さらに、マクロファ-ジのFcR陽性細胞の割合と抗原提示能について検討した。マクロファ-ジのFcR陽性率は、明期に高く、暗期に低い。しかも、明期と暗期それぞれにピ-クを示す二峯性の変動パタンがみられた。FcR陽性の活性(蛍光)には、高低2種の細胞がみられ、後者のRcR細胞に明暗のリズムが認められた。一方、マクロファ-ジによりリンパ球への抗原提示能は、明期に高く暗期に低下した。以上の結果について考察した。今後はメラトニンを投与し、免疫系に対する影響を調べていく予定にある。そのために、メラトニンの慢性投与法について検討し、血中のトラトニンレベルの維持すなわち、制御因子にあるメリトニンのリズムを消失させた条件下における免疫活性の変動を調べるなど、予備的な実験もすでに実施している。
出芽酵母リン酸化酵素TDA1の糖シグナル伝達における役割の解明

細胞内エネルギーの恒常性を維持することは正常な生命活動を行う上で重要である。その中心的な役割を担っているのは、出芽酵母においてはSnf1キナーゼでありエネルギー状態のセンサーとして機能し、糖シグナル伝達経路の活性を制御している。我々は、最近Tda1キナーゼも糖シグナル経路に関与していることを見出した。そこで本課題では、Tda1の糖シグナル伝達における役割に焦点を当てて研究を行う。
黒染め染織文化財に対する脱酸化・抗酸化・強化処置法の開発

タンニン酸と鉄媒染で染色された黒染め染織文化財の劣化が、作品を収蔵する世界中の美術館や博物館で深刻な問題となっている。その原因は染色後に織物内部に残存する酸や鉄による触媒作用の影響であり、繊維が経年とともに劣化し粉状化するためである。しかし未だ有効な実践的処置法の開発にまでに至らないのが現状である。本研究では、脱酸性化・抗酸化・強化処置の役割を持つ単体の処置剤または最適な組み合わせの処置剤を用いて、黒染め染織文化財保存修復のための実践的研究を行うことを目的とする。モデル布帛には絹と綿を使用し、タンニン酸による染色と硫酸第一鉄による媒染処理後に加速劣化させ、処置の検討に供した。評価方法については、分光測色計で色の変化を調べ、pH測定により酸性度を調べ、バソフェナントロリン試験(二価鉄指示薬紙)により処置後の二価鉄イオンを定性し、引張試験機により物性試験を行った。一度の処置で脱酸性化・抗酸化・強化3種類の効果が期待されるアニオン性高分子のアルギン酸ナトリウム、レシチン、カゼイン、γ-ポリグルタミン酸、ポリエチレンイミンを処置に用いた。引張試験及びバソフェナントロリン試験いずれの結果にも効果が見られたのはアルギン酸ナトリウムとガンマポリグルタミン酸の処置であったが、脱酸の効果は得られなかった。引き続き脱酸化・抗酸化・強化効果のある処置剤の選定・実験・評価を行う必要があるが、黒染め染織文化財のモデル布帛を作成し、各種処置剤を用いてその有効性を評価することが出来たため、おおむね順調に進展していると考える。処置剤の検討を続けると同時に、保存修復の現場に還元するための最適な処置濃度と塗布方法について検討する。多くの黒染め染織文化財は立体構造・複合素材で構成されているため、それらを再現したモデル文化財試料に対し、スプレー・刷毛・ローラー・ネブライザーなど実際に染織品保存修復の現場で行われている塗布方法を用いて、処置の効果を検証する。処置数が予定よりも少なくなり、処置に使用する物品を購入しなかった。該当助成金は、次年度実施する処置に使用する物品を購入することにより使用する。
通信波長帯において多光子エンタングルド状態を生成し、量子情報通信への応用実験を行う。

量子情報分野において量子もつれ(エンタングル)状態は非常に重要である。これまでの多くの研究は2粒子系での量子相関に関するものであった。これに対し、多粒子系における量子もつれが、量子情報分野において、より本質的であり、また重要視されるようになってきている。本研究では、多粒子(多モード)系を含めた量子もつれに関するより深い知見を得るため、基礎研究を理論、実験の両側面から行った。理論では、entanglement Witness, Concurrence(共にエンタングルメント測度)、CHSH不等式の一般化等、多粒子系のエンタングル状態の評価に不可欠な理論の構築を行った。実験では、1.5dBの振幅スクイーズド光の生成には成功したが、真空スクィーズド状態の生成はできなかった。使用した超短パルスの持つスペクトルが30nm以上と非常に広帯域であり、その全帯域にわたって50/50の分岐率を得られないことが主原因であると考えられる。これを解決するためには時間幅1ps程度でスペクトルがフーリエ限界となる光パルスを用いなければならないと考えている。光通信波長帯において多光子エンタングルド状態を発生させることは、量子情報通信の実用化において不可欠な要素技術である。特に、光のスクィーズド状態により発生させた量子エンタングルメントを用いることにより、量子情報通信の中核的技術である量子テレポーテーションを光通信波長帯において実現できる。本研究では、3次の非線形光学効果(カー効果)を利用して、光通信波長帯(1550nm)において光のスクィーズド状態(光子数スクィーズド状態および真空スクィーズド状態)を生成する。3次非線形光学効果を引き起こす光学材料として、まず通常の510メートルの光ファイバーを用いて光ソリトンを発生させ、サニャック干渉計により光子数スクィーズド状態を発生させた。ホモダイン検波による雑音測定の結果、現在のところショット雑音より1.5dB小さい光子数スクィーズド状態を発生させることに成功した。しかしながら、通常の光ファイバーの3次の非線形光学効果は非常に小さいので、これ以上の雑音抑圧はあまり期待できない。そこで、大きな3次の非線形性を有するフォトニッククリスタルファイバー(長さ30センチメートル)を非線形光学材料として光子数スクィーズド状態の発生を試みた。その結果、ショット雑音以下2dB程度の雑音抑圧を観測することができた。フォトニッククリスタルファイバーを用いた実験系では光損失が大きいため、現在のところ大きな雑音抑圧を実現するには至っていない。今後、光損失を抑える工夫を施すことにより3dB以上の雑音抑圧を目指す。光ファイバー中で誘起される3次非線形光学応答(カー効果)を利用したスクイーズド状態の生成を行っている.光ファイバ中を低次ソリトン伝播させた光パルスと弱コヒーレントパルス光を干渉させることで振幅スクイーズド状態を発生させる.干渉計には,非常に高い安定度が要求されることから,サニャック干渉計を採用した.サニャック干渉計は分岐率が90/10となるビームスプリッターと光ファイバで構成される.先ず,光パルス(波長1550nm,パルス幅120fs,繰り返し80MHz)をビームスプリッターへ入射する.この時,光パルスエネルギーの90%はそれを透過し,サニャックループである光ファイバ中を(反時計回りに)低次ソリトン伝播する.一方,ビームスプリツターで反射された10%の光パルスは同光ファイバを(時計回りに)伝播する.この光パルスは強度が弱いため,顕著な3次非線形(カー)効果は現れない.以上の2つの光パルスはビームスプリッターで再結合される.この結果,サニャック干渉計のダークポートからソリトン伝播パルスと弱コヒーレントパルスの干渉光が出力される.サニャックループを長さ5mの単一モード光ファイバで構成した時,上記干渉光は1.5dB振幅スクイージングされていた.上記実験において,スクイージングレベルは光パルスの強度,ファイバの持つ分散値,3次非線形係数,そして長さに大きく影響される.現在,分散値,非線形係数が比較的大きな自由度で決定できるフォトニック結晶ファイバを利用したサニャック干渉計を構築し,これを用いた振幅スクイーズド状態の生成を試みている.また,上記のような振幅スクイーズド状態を2モード用いたエンタングルド状態の生成を計画している.量子情報分野において量子もつれ(エンタングル)状態は非常に重要である。
動画像を用いた視聴覚融合音声認識システム

本課題では,動画像を使用した視聴覚融合による人間と計算機との対話システムの実現への第一段階として,比較的発話時間の短い文章(人間から計算機への一方通行)を対象とした視聴覚融合による音声認識システムを実現する事を目的とし,動画像を用いた視聴覚融合音声認識システムに関する研究を行なった.本研究で構築を行なった「フルフレーム画像を対象とした視聴覚融合音声認識システム」では,視聴覚情報の入力手段として“音声同期型動画像入力機能を有しているマルチメディアパソコン"を用いて,フルフレーム(30fps,1秒間当たり30フレーム)の動画像をディジタル形式のデータとして撮影する.その後,この動画像を対象として,HMM(隠れマルコフモデル)に多次元ベクトル量子化を組み合わせた認識モデル上で,特徴抽出処理,視聴覚融合処理,音声認識処理の各処理を行なう.なお,本システムでは,「視覚情報用(動画像用)HMMにより算出された対数尤度」と「聴覚情報用(音声用)HMMにより算出された対数尤度」とを1次結合するというシンプルかつ効果的な手法により視聴覚融合処理を実現している.本システム用いて音声認識実験を行なった結果,・母音発声時の音声認識精度の向上・唇の動きが速いために動画像による認識が困難であった子音に対する効果を確認した.さらに,ニューラルネットワークを利用した視聴覚融合処理方式についても検討を進めており,今後は音声認識システムへの実装を試みる予定である.なお,上述のシステムの構築,および,実験評価の実施に際して,本科学研究費補助金研究により購入した設備備品を使用した.本課題では,動画像を使用した視聴覚融合による人間と計算機との対話システムの実現への第一段階として,比較的発話時間の短い文章(人間から計算機への一方通行)を対象とした視聴覚融合による音声認識システムを実現する事を目的とし,動画像を用いた視聴覚融合音声認識システムに関する研究を行なった.本研究で構築を行なった「フルフレーム画像を対象とした視聴覚融合音声認識システム」では,視聴覚情報の入力手段として“音声同期型動画像入力機能を有しているマルチメディアパソコン"を用いて,フルフレーム(30fps,1秒間当たり30フレーム)の動画像をディジタル形式のデータとして撮影する.その後,この動画像を対象として,HMM(隠れマルコフモデル)に多次元ベクトル量子化を組み合わせた認識モデル上で,特徴抽出処理,視聴覚融合処理,音声認識処理の各処理を行なう.なお,本システムでは,「視覚情報用(動画像用)HMMにより算出された対数尤度」と「聴覚情報用(音声用)HMMにより算出された対数尤度」とを1次結合するというシンプルかつ効果的な手法により視聴覚融合処理を実現している.本システム用いて音声認識実験を行なった結果,・母音発声時の音声認識精度の向上・唇の動きが速いために動画像による認識が困難であった子音に対する効果を確認した.さらに,ニューラルネットワークを利用した視聴覚融合処理方式についても検討を進めており,今後は音声認識システムへの実装を試みる予定である.なお,上述のシステムの構築,および,実験評価の実施に際して,本科学研究費補助金研究により購入した設備備品を使用した.
卵巣内調節因子による卵胞発育、排卵並びに卵胞閉鎖機序の解明

cytokineの一つであるinterleukin-1 (IL-1)は炎症反応の際に増加するが、排卵過程においてもIL-1が上昇し、その関連性が示唆されている。そこで排卵機構の一側面の解明として卵胞発育調節機構並びに卵胞閉鎖あるいはapoptosis機序を明らかにするために、卵巣内IL-1 systemの排卵における意義を検討し、apoptosisマーカーでもあるIL-1 βconverting enzyme (ICE)、血管増殖及び透過性作用を有するVascular Endothelial Growth Factor (VEGF)、IL-1と同様に炎症反応の際に増加しIL-1による促進作用を有するinterleukin-6 (IL-6)の卵巣内における作用を検討した。1)In vivo experiment:25日齢雌性SDラットにPMSG-hCG投与を行った結果、排卵はhCG投与から約12時間後に予測され、排卵期に一致してPGS-2 mRNAは急激に一過性に上昇、卵巣内ICE mRNAはhCG投与後624時間まで増加し、48時間後には前値へと有意に減少、卵巣内VEGF mRNAはhCG投与後210時間まで有意に増加し、卵巣内IL-6 mRNAはhCG投与後4時間で有意に増加した。2)ラット卵巣細胞培養:培養系にIL-1 β、IL-1RA(receptor antagonist)を添加し、RNase Protection AssayおよびRT-PCRにてPGS-2、ICE、VEGF、IL-6 mRNAの変化を検討した。IL-1 βはそれぞれのmRNA発現を促進し、その作用はIL-1受容体を介し、用量ならびに時間依存性が認められた。以上のことから卵巣内ICE、VEGF、IL-6はIL-1と同様に排卵過程の重要な因子である可能性が示唆された。アラキドン酸からのprostaglandin産生の律速酵素の一つであるcyclooxygenase(prostaglandin endoperoxide synthase:PGS)の中でもPGS-2は炎症反応の際に増加し、cytokineの一つであるinterleukin-1(IL-1)による調節をうけ、排卵過程においてもPGS-2が上昇しその関連性が示唆されている。そこで排卵機構の一側面の解明として卵胞発育調節機構並びに卵胞閉鎖あるいはapoptosis機序を明らかにするために、まず卵巣内IL-1 systemの排卵における意義を検討した。cytokineの一つであるinterleukin-1(IL-1)は炎症反応の際に増加するが、排卵過程においてもIL-1が上昇し、その関連性が示唆されている。そこで排卵機構の一側面の解明として卵胞発育調節機構並びに卵胞閉鎖あるいはapoptosis機序を明らかにするために、卵巣内IL-1systemの排卵における意義を検討し、apoptosisマーカーでもあるIL-1βconverting enzyme(ICE)の卵巣内における作用を検討した。1)In vivo experiment:25日齢雌性SDラットにPMSG-hCG投与を行った結果、卵巣内ICE mRNAはhCG投与後624時間まで増加し、48時間後には前値へと有意に減少した。排卵はhCG投与から約12時間後に予測されICE mRNAは排卵期に一致して一過性に上昇した。そこで排卵機構の一側面の解明として卵胞発育調節機構並びに卵胞閉鎖あるいはapoptosis機序を明らかにするために、卵巣内IL-1systemの排卵における意義を検討し、血管増殖及び透過性作用を有するVascular Endothelial Growth Factor(VEGF)の卵巣内における作用を検討した。1)In vivo experiment:25日齢雌性SDラットにPMSG-

hCG投与を行った結果、卵巣内VEGFmRNAはhCG投与後210時間まで有意に増加した。排卵はhCG投与から約12時間後に予測されVEGFmRNAは排卵前までに一過性の上昇が認められた。以上のことから卵巣内VEGFはIL-1と同様に排卵過程の重要な因子である可能性が示唆された。cytokineの一つであるinterleukin-1(IL-1)は炎症反応の際に増加するが、排卵過程においてもIL-1が上昇し、その関連性が示唆されている。そこで排卵機構の一側面の解明として卵胞発育調節機構並びに卵胞閉鎖あるいはapoptosis機序を明らかにするために、卵巣内IL-1systemの排卵における意義を検討し、IL-1と同様に炎症反応の際に増加しIL-1による促進作用を有するinterleukin-6(IL-6)の卵巣内における作用を検討した。2)ラット卵巣細胞培養:培養系にIL-1 β、IL-1RA(receptor antagonist)を添加し、RNase Protection AssayおよびRT-PCRにてIL-6 mRNAの変化を検討した。IL-1 βはIL-6 mRNA発現を促進し、その作用はIL-1受容体を介し、用量ならびに時間依存性が認められた。またIL-6 mRNAはindomethacin投与によりIL-1 βの増強作用が抑制され、PGE2はその作用をさらに促進したことからeicosanoid依存性であることが明かとなった。Aminoguanidine(AG)によるIL-1 βのIL-6 mRNA促進の有意な減少はSNAPによって完全には補うことができず、またcycloheximideによってIL-1 βのIL-6 mRNA促進作用は用量反応性に抑制されたことからIL-6蛋白合成はnitric oxide非依存性と考えられた。以上のことから卵巣内IL-6はIL-1と同様に排卵過程の重要な因子である可能性が示唆された。
気泡による高速せん断乱流のコントロール

平成19年度は下記の2つの流れの体系における気泡によるせん断乱流のコントロールの流体力学的普遍性の実験的究明を実施した.まず一つは超音波流速分布計(UVP)により気泡吹き込み周波数を電磁弁により制御し,局所的な乱流速度分布の周波数応答を計測した.流れ場は乱流遷移域レイノルズ数帯の水平矩形チャネル流で,気泡発生周波数は0.55Hzのレンジ,最大ボイド率は25%とした.この結果,壁面近傍の乱流せん断応力は気泡サイズに対して変化率が小さいものの,気泡間距離を変数とする減衰関数に従って変化することが明らかとなった.このことから気泡がその場で即座に乱流変調を誘発しているという従来仮説が棄却され,液体内の乱流時間スケールよりも長い時定数で二相流としての乱流境界層の時空間発展中に抵抗低減が顕在化するという新事実を突き止めた.この原理を応用すれば気泡吹き込み量を最小として気泡クラスタの間欠的発生により抵抗低減ゲインが最大となるような設計が可能である.もう一つの実験は水の電気分解による微小気泡の発生である.これによるチャネル境界層のPIV計測結果から,微小気泡が主流速度よりも格段に遅く,縦渦の移流速度と同程度であることが判明した.この結果から,乱流要素渦より小さな気泡は渦運動に帯同して干渉し,渦運動変調に最大の作用をもたらすことが明らかとなった.すなわち10ミクロン程度の微小気泡がボイド率の100培以上の抵抗低減率を実現する主たる機構が解明された.平成17年度は「広域ダイナミックレンジPIV計測の実現」を目的として高い時空間解像度をもつPIV用カメラを導入し,高速気泡流の計測システムを完成させた.このシステムでは,前年度までに基本設計が完了していた被写界深度制御PIV法(SF-PIV)を,大きな時空間ダイナミックレンジを保有するシステムにバージョンアップしたものである.このシステムを利用して,チャネル乱流中の気泡を含む境界層の内層構造の計測を実施した.この結果,1mm程度の直径の気泡の壁垂直方向に励起される振動運動により,境界層内の乱流せん断応力の低下が発現することが明らかとなった.また高いせん断応力環境として高粘度のシリコンオイルを利用し,せん断変形する単一気泡のまわりの局所的な流動構造から,抵抗低減をもたらす素過程を抽出した.この結果から,Ca=0.2程度の気泡はその後流において局所レイノルズ応力が著しく低下する様子が発見された.平成18年度に実施予定の2番目の流動体系として,二重円筒間のせん断乱流(乱流テイラークエット流れ)を利用し,微小気泡の混入による乱流摩擦抵抗の増減効果の予備計測を行った.この結果,円筒レイノルズ数がRe<1000の場合で30%以上の抵抗低減,Re>3000の場合で5%の抵抗低減が確認され,その中間では抵抗低減が生じないことが明らかとなった.この結果より,気泡のせん断変形と境界層内での傾斜分布が感度の高い抵抗低減を実現する重要な要因であることが判明した.さらに,平成19年度実施予定のUVP(超音波流速分布計)とPIVの融合計測システムの開発の準備として,導入したHSVカメラシステムとUVPの同期計測システムを設計・製作した.これにより気泡およびトレーサ粒子を光と音の2つの信号で検知し,境界層内の気泡乱流の詳細な構造を明らかにするための準備が整った.平成18年度は大気泡による乱流摩擦抵抗低減現象と,微小気泡による乱流摩擦抵抗低減現象の2つのカテゴリーに分類して実験装置を改造し,詳細な計測を実施した.前者については,壁面せん断応力センサーの時間分解能を高め,10mm100mmサイズの気膜状気泡の局所壁面せん断応力に注目し,個々の気泡による抵抗の増減の時系列データを取得した.このデータの統計解析により,気泡サイズの増大とともに抵抗が減少し,局所応力がゼロとなる臨界気泡直径が存在することを検出した.この結果より,従来までの時間分解能では不明であった抵抗低減機構の新たな理解を深めることができた.この成果は国際誌Int.J.Multiphase Flowに投稿し掲載された.後者については,理論展開を実施したうえで実験データから抵抗低減機構の全く新しい解明を実現した.すなわち微小気泡を含む乱流の運動量保存方程式からレイノルズ分解によって導出される二相流の乱流せん断応力を導き,その応力を実測値によって分析した.この結果,レイノルズ応力,縦相関応力,三重相関応力の3者の成分の大きさと符号が世界で初めて明らかとなった.具体的には微小気泡の混入により,レイノルズ応力は低減(抵抗低減に寄与),縦相関応力は負値として生成(抵抗低減に寄与),また,三重相関応力は正値として生成(抵抗の増加に寄与)することが判明した.この成果は英文誌Experiments in Fluidsに投稿し掲載された.以上のほか,UVP(超音波ドップラー流速分布計測法)を新たに導入し,気泡を含む乱流チャネルの液相流速分布の変化を計測した.この結果,抵抗低減が実現する壁面にむけて速度ピーク位置が移動することが判った.この成果は日本機械学会発行の国際誌Journal of Fluids Science and Technologyに投稿され掲載された.平成19年度は下記の2つの流れの体系における気泡によるせん断乱流のコントロールの流体力学的普遍性の実験的究明を実施した.

まず一つは超音波流速分布計(UVP)により気泡吹き込み周波数を電磁弁により制御し,局所的な乱流速度分布の周波数応答を計測した.流れ場は乱流遷移域レイノルズ数帯の水平矩形チャネル流で,気泡発生周波数は0.55Hzのレンジ,最大ボイド率は25%とした.この結果,壁面近傍の乱流せん断応力は気泡サイズに対して変化率が小さいものの,気泡間距離を変数とする減衰関数に従って変化することが明らかとなった.このことから気泡がその場で即座に乱流変調を誘発しているという従来仮説が棄却され,液体内の乱流時間スケールよりも長い時定数で二相流としての乱流境界層の時空間発展中に抵抗低減が顕在化するという新事実を突き止めた.この原理を応用すれば気泡吹き込み量を最小として気泡クラスタの間欠的発生により抵抗低減ゲインが最大となるような設計が可能である.もう一つの実験は水の電気分解による微小気泡の発生である.これによるチャネル境界層のPIV計測結果から,微小気泡が主流速度よりも格段に遅く,縦渦の移流速度と同程度であることが判明した.この結果から,乱流要素渦より小さな気泡は渦運動に帯同して干渉し,渦運動変調に最大の作用をもたらすことが明らかとなった.すなわち10ミクロン程度の微小気泡がボイド率の100培以上の抵抗低減率を実現する主たる機構が解明された.