hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
圧縮性ナヴィエ‐ストークス方程式に対する非線形すべり境界条件

圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式に対して,ボルツマン方程式をもとに正しいすべり境界条件を数学的に根拠のある形で導出し,広い条件のもとでボルツマン方程式系に取って代わる流体力学方程式系を確立した.これにより,クヌーセン数が小さい場合の低圧気体や微小系における気体の非線形現象の取り扱いが容易になった.また,この系を用いて,希薄気体中を伝わる非線形音波,2平面壁間の希薄気体における非線形定在波の形成,復元力が働く気体中の平板の減衰振動の問題などを長時間にわたって数値解析し,様々な現象を解明した.本研究の目的は,微細構造内での大きな温度変化や速度変化をともなう気体流の解析に多く用いられる圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式に対して,正しいすべり境界条件を数学的に根拠のある形で導出し,それを基礎的問題に応用することである.平成26年度には,無限に広い平板がその面と垂直に加速・減速運動をする場合について,ボルツマン方程式とその境界条件を出発点とする系統的漸近解析により,圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式に対するすべり境界条件を導出した.これによると,壁上の気体の温度は壁自身の温度には一致せず,いわゆる温度の跳びが生じる.通常の温度の跳びは,壁に垂直方向に温度勾配があると生じるが,壁に垂直方向に速度勾配がある場合にも同程度の温度の跳びが生じることを明らかにした.また,この境界条件を用いて,平面壁が垂直方向に正弦振動を開始する場合に,気体中を伝わる非線形音波の振舞いを明らかにした.この結果は,ボルツマン方程式のモデル方程式を用いた数値解析の結果とよく一致しているが,必要とする計算時間は格段に短い.したがって,圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式とこのすべり境界条件の組み合わせは,非常に有効な手段であることが分かった.これ以外に,同心円筒間の希薄な気体のテイラー-クエット問題,すなわち,内円筒が高速回転する場合に円筒間の気体に生じるドーナツ状の渦列の問題を,圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式および新しく導いたすべり境界条件を用いて数値解析し,流れの境界層構造を明らかにした.微細構造内での大きな温度変化や速度変化をともなう気体流の解析には,非線形ボルツマン方程式を用いなければならない.本研究の目的は,圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式に対して,ボルツマン方程式をもとに正しい非線形すべり境界条件を数学的に根拠のある形で導出し,広い条件のもとでボルツマン方程式系に取って代わる流体力学方程式系を確立することである.平成26年度には,無限に広い平板がその面と垂直に加速・減速運動をする場合について,ボルツマン方程式とその境界条件を出発点とする漸近解析により,圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式に対するすべり境界条件を導出した.これによると,壁上の気体の温度は壁自身の温度には一致せず,いわゆる温度の跳びが生じる.通常の温度の跳びは,壁に垂直方向に温度勾配があると生じるが,壁に垂直方向に速度勾配がある場合にも同程度の温度の跳びが生じることを明らかにした.また,この境界条件を用いて,平面壁が垂直方向に正弦振動を開始する場合に,気体中を伝わる非線形音波の振舞いを明らかにした.平成27年度には,前年度の境界条件を応用して,気体中の平板にフックの法則にしたがう復元力が働いている場合の平板の振動運動および周りの気体が及ぼす抗力によるその減衰の問題を数値解析し,その減衰率を求めた.さらに,任意形状の境界が任意の非定常運動をする問題に対して,前年度の漸近解析を一般化し,圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式に対する正しい非線形すべり境界条件を導出した.これによって,微細構造内の気体の一般的な挙動を,いちいちボルツマン方程式に立ち返ることなく,圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式を解くことで正しく求められるようになった.これは学術的に重要な結果であると同時に,実用的にも大きな意義をもつ.圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式に対して,ボルツマン方程式をもとに正しいすべり境界条件を数学的に根拠のある形で導出し,広い条件のもとでボルツマン方程式系に取って代わる流体力学方程式系を確立した.これにより,クヌーセン数が小さい場合の低圧気体や微小系における気体の非線形現象の取り扱いが容易になった.また,この系を用いて,希薄気体中を伝わる非線形音波,2平面壁間の希薄気体における非線形定在波の形成,復元力が働く気体中の平板の減衰振動の問題などを長時間にわたって数値解析し,様々な現象を解明した.研究実績の欄に述べた成果は,特定の幾何学的形状(平面壁および円筒)に関するものであるが,境界の形状と運動が任意である場合の解析が進行中で,単原子分子気体に対する非線形のすべり境界条件の導出はほとんど終えている.これらを総合的に見て,計画は順調に進んでいると言える.分子気体力学平成27年度には,現在行っている任意形状の境界の任意運動に対する解析を,多原子分子気体および2成分混合気体に対して拡張する.これによって,これらのより複雑な気体に対しても,圧縮性ナヴィエ-ストークス方程式を確立するとともに,それに対する非線形すべり境界条件を構築する.さらに,その結果を利用しやすい形に整備し,一般の利用に供する.一方で,これらの新しい方程式・境界条件を用いて,実際的問題を数値解析する.具体的には,希薄な気体中の2次元物体,3次元物体の振動によって放出される非線形音波の伝播の解析,希薄な気体中の振動子の気体抵抗による減衰の解析と減衰率の同定などを計画している.これにより,本来のボルツマン方程式やそのモデル方程式では困難であった2次元,3次元の現象の理解が進むものと期待している.
モジュラー・マトリックスコンバータによる直接形周波数変換器の大容量化に関する研究

交流/交流直接電力変換器および異系統連系用周波数変換器などの大容量用途に適用することを想定して,モジュラー・マトリックスコンバータのマルチレベル化を検討した.双方向スイッチである単相フルブリッジセルの多段構成に適用可能な瞬時空間電圧ベクトルを用いた制御法と,各セルのキャパシタ電圧の平衡制御法を提案した.提案手法の妥当性を回路シミュレーションで確認するとともに1 kW級の実験装置によって基本動作を確認した.交流/交流直接電力変換器および異系統連系用周波数変換器などの大容量用途に適用することを想定して,モジュラー・マトリックスコンバータのマルチレベル化を検討した.双方向スイッチである単相フルブリッジセルの多段構成に適用可能な瞬時空間電圧ベクトルを用いた制御法と,各セルのキャパシタ電圧の平衡制御法を提案した.提案手法の妥当性を回路シミュレーションで確認するとともに1 kW級の実験装置によって基本動作を確認した.単相フルブリッジセルをひとつのスイッチとして,マトリックスコンバータの双方向スイッチの代わりに9つ配置したモジュラー・マトリックスコンバータ(MMxC)に関わる制御技術の確立を本研究の目的としている.MMxCを用いれば,各セルを複数カスケード接続して構成することによって,高圧・大容量の直接形交流/交流変換器が実現できると期待されている.平成21年度は,9セルで構成されたMMxCについて,異系統を連系する周波数変換器やループコントローラへの適用を回路シミュレーションによって検討し,異系統間の有効電力潮流制御と,各系統における無効電力制御が独立に可能であることを示した.また,フィルタキャパシタとトランスが必要であった従来のマトリックスコンバータに対し,電力の制御領域を拡大させることができた.変換器の系統連系用途においては電圧や電流の波形ひずみが問題となるが,すべてのセルのキャパシタ電圧の平均値を指令値に近づけるキャパシタ電圧平均値制御と,各セル間に発生するキャパシタ電圧のばらつきを低減させる電圧バランス制御を適用することによって,MMxCの電流波形の総合ひずみ率(THD)を従来の電力制御方式に比べ,25%低減することができた.また,5%以下のTHDを実現するためには,複数のセルによるモジュラー化が必要であることを明らかにした.本年度の成果により,MMxCが異系統連系のための周波数変換器などの用途に適用できることが明らかとなった.平成22年度以降は,各セルを複数カスケード接続する場合について,制御法とその効果について検討し,本年度から製作している試験回路によってその妥当性を確認する予定である.単相フルブリッジセルをカスケード接続することによってモジュール化するモジュラー・マトリックスコンバータ(MMxC)の大容量化の基礎技術確立を目的として、平成22年度は、1レベルで構成されるMMxCの9個の単相フルブリッジセルの各直流キャパシタ電圧の平均電圧を制御するだけで個々のキャパシタ電圧が自動的にバランスされる機構について明らかにし、電気関係学会関西連合大会において発表した。また、大容量化を目的とした2レベルで構成されるマルチレベルMMxCについて検討し、電圧ベクトルに基づいたパルス幅変調制御の方法と、18個の単相フルブリッジセルの各直流キャパシタ電圧のバランス制御の方法について、新たに提案した。この2レベルMMxCを2つの異なる配電系統問で電力を融通する1MVAのループコントローラに適用した回路モデルで、十分な有効・無効電力制御性能があることと,18個のブリッジセルの直流キャパシタ電圧が平衡化されることを数値シミュレーションによって確認した。また、1レベル構成では5%を越えていた電流の総合ひずみ率(THD)を、2レベル化により系統連系規定を満たす5%以下まで低減できることを確認した。これらの結果より、マルチレベル化によってMMxCの大容量化・電流波形の改善が可能であることを示せた。さらにMMxCを用いて60Hzから50Hz、および60Hzから20Hzへの周波数変換も可能であることをシミュレーションによって確認し、周波数の異なる系統連系も可能であることを示した。現在,実験装置として、制御系を含む2kVA級のモジュラーMMxCの設計を終了し、9個の単相フルブリッジセルを製作中である。交流/交流直接電力変換および周波数変換を目的とした大容量電力変換器として,モジュラー・マトリックスコンバータ(MMxC)を検討してきた.MMxCは,単相フルブリッジセルを双方向スイッチとして用い,それらをモジュールとしてカスケード接続することによってマルチレベル化・大容量化を可能とする特徴を持つ.これまで2段のセルで構成されたMMxCを対象とした制御法を検討してきたが,平成23年度はn段の構成に拡張可能な制御法を検討した.まず,n段のセルで出力可能な瞬時空間電圧ベクトルを適切に選択する手法に基づいた有効・無効電力制御法を提案した.次にセルのキャパシタ電圧の平衡制御について,(1)全セルのキャパシタ電圧平均値一定制御,(2)各相間にカスケード接続されたセルのキャパシタ電圧の合計値一定制御,(3)カスケード接続されたセル間のキャパシタ電圧平衡制御,の3つの方法を提案した.これらの提案制御方法を,異配電系統を連系する,3段のセルで構成されたMMxCのモデルに適用し,回路シミュレーションを行うことによって,十分な有効・無効電力制御性能とセルのキャパシタ電圧の平衡化性能があることを確認した.また,マルチレベル化,および提案した電力制御とキャパシタ電圧平衡制御によって,電圧および電流の総合ひずみ率が低減し波形が改善されることを示した.さらに商用周波数60Hzから極低周波である1Hzへの周波数変換性能も確認できた.一方,実験装置として9個の単相フルブリッジセルによって構成される

1kVA級のMMxCを,DSPおよびFPGAによる制御系を含めて製作し,その基本的動作を確認した.これらの成果は,電気学会全国大会,産業応用部門大会をはじめ多くの学会にて報告している.
静的および動的バランス条件における片足立ちの安定性の一側優位性の発達様相

我々は、静的および動的バランス条件における安定性の一側優位性の発達様相について検討した。5-9歳の児童10名が、開眼での20秒間の片足立位姿勢保持を床反力計上で行い、そのときの最大保持時間と前後方向の足圧中心動揺平均速度が分析された。姿勢条件は、静的条件と動的条件(前後方向の周期的床振動;周波数:0.25、0.5、0.75、1.0、1.25、1.5Hz;振幅2.5cm)とした。静的および振動条件において、片足立ち時の安定性に一側優位性が認められないことが示された。5-9歳の児童においては、成人のような静的と動的なバランス条件に応じた、左右脚での支持機能の分担がまだできないと推察された。ヒトの下肢機能には、操作と支持という二つの機能的役割があるが、支持機能の一側優位性の発達様相については、これまで系統的な報告が認められていない。スポーツ活動を含む日常生活においては、重力以外の外力が外乱として作用する状況や空間において全身が移動するような状況下(動的バランス条件下)で、姿勢を支持することが重要となる。我々は、周期的床振動法を利用して、動的バランス条件下での支持機能の一側優位性について報告した(Kiyota and Fujiwara, 2014)。本研究では、先行研究から得られた知見と手法に基づき、幼児および児童を対象に、静的および動的バランス条件における安定性の一側優位性の発達様相について検討し、支持機能の左右の分化が確立する時期について明らかにすることを目的とした。本年度は、周期的外乱刺激装置上に搭載する4点式の床反力計を開発した。以下に、幼児での刺激条件を決定するための予備実験の結果を報告する。被験者は5歳児1名である。全測定は、床反力計を搭載した振動台上で行った。床反力計により、前後方向の足圧中心動揺を検出する。台は、前後方向に正弦波状に振幅2.5cm、周波数0.25、0.5、1.0および1.5 Hzで振動させた。測定条件は、床移動のない静的条件、振動条件4条件とした。振動条件は刺激前に両足にて振動刺激への適応試行を20秒間行い、その後いずれの条件も左右3試行ずつ片足立位姿勢を20秒間保持させた。静的条件、0.25Hz条件では、左右ともに第1試行から20秒間保持でき、左足のほうが安定性が高かった。0.5と1.0Hz条件では、適応に23試行要した。1.5Hz条件では、3試行以内に片足立位保持が可能にならなかった。0.5Hz以上の条件での安定性については、右足のほうが高い傾向が認められた。本研究は10月末に追加採択されたため、実験計画が約半年遅れで遂行されている。本研究実施にあたり、周期的外乱刺激装置上に搭載する4点式の床反力計を開発した。これは、より安全に子どもに不安を抱かせることのないようにするためである。現在、1名の幼児を対象に予備実験を実施しており、夏には保育園にて幼児での測定を、冬には小学校にて児童での測定を実施予定である。スポーツ活動を含む日常生活においては、動的バランス条件下で、姿勢を支持することが重要となる。本研究では、先行研究に基づき、幼児および児童を対象に、静的および動的バランス条件における安定性の一側優位性の発達様相について検討し、支持機能の左右の分化が確立する時期について明らかにすることを目的とした。平成27年度は、年中児(5歳)では、動的バランス条件、特に高周波振動条件にて、10秒以上の立位姿勢保持が困難であることが明らかとなった。平成28年度では、年長児(6歳)での予備実験をさらに実施した。全測定を、床反力計を搭載した振動台上で行った。床反力計により、前後方向の足圧中心動揺を検出した。台は、前後方向に正弦波状に振幅2.5cm、周波数0.25、0.5、0.75、1.0、1.25、1.5 Hzで振動させた。測定条件は、床移動のない静的条件と6つの振動条件とした。幼児への負担を考慮し、3日間に分けて測定を実施した。振動条件では、被験者は両足での振動刺激を10秒間負荷され、その後片足立位姿勢を10秒間保持するよう求められた。いずれの条件も左右3試行ずつ実施した。静的条件および0.25Hzから1.0Hz条件までは、第3試行までに10秒間の立位保持が左右ともに可能であったが、それ以降では、第3試行まで5秒以上の立位保持が左右ともに不可能であった。第3試行において、静的条件および0.25Hz条件では左右の安定性に違いが認められなかった。0.5Hz1.5Hzでは一貫して左足のほうが安定性に優れていた。平成28年度では、平成27年度計画した実験パラダイムが幼児での実施が困難であったことを踏まえて、幼児での予備実験を重ねた。

本年度は、夏には保育園にて幼児での測定を、冬には小学校にて児童での測定を実施予定である。ヒトの下肢機能には、操作と支持という二つの機能的役割があるが、支持機能の一側優位性の発達様相については、これまで系統的な報告が認められていない。我々は、周期的床振動法を利用して、動的バランス条件下での支持機能の一側優位性について報告した(Kiyota and Fujiwara, 2014)。本研究では、先行研究に基づき、幼児および児童を対象に、静的および動的バランス条件における安定性の一側優位性の発達様相について検討し、支持機能の左右の分化が確立する時期について明らかにすることを目的とした。平成29年度は、6歳9歳の児童6名を対象に本実験を実施した。いずれの児童もサッカーボールを蹴る側の足が右側であった。全測定を、床反力計を搭載した振動台上で行った。床反力計により、前後方向の足圧中心動揺を検出した。台は、前後方向に正弦波状に振幅2.5cm、周波数0.25、0.5、0.75、1.0、1.25、1.5 Hzで振動させた。測定条件は、床移動のない静的条件と6つの振動条件とした。幼児への負担を考慮し、2日間に分けて測定を実施した。振動条件では、被験者は両足での振動刺激を10秒間負荷され、その後片足立位姿勢を20秒間保持するよう求められた。いずれの条件も左右3試行ずつ実施した。全ての児童が3試行目までに、全条件で10秒以上の片足立位保持が可能となった。そのため、3試行目の1020秒間の足圧中心動揺平均速度を分析した。静的条件および0.25Hz条件では左側の安定性が優れていたが、0.5Hz1.5Hzでは有意差が認められなかった。成人では、静的と動的なバランス条件に応じて、左右脚で支持機能を分担していることが報告されているが(Kiyota and Fujiwara, 2014)、低学年の児童においてはそのような機能分化がまだなされていないと推察された。我々は、静的および動的バランス条件における安定性の一側優位性の発達様相について検討した。5-9歳の児童10名が、開眼での20秒間の片足立位姿勢保持を床反力計上で行い、そのときの最大保持時間と前後方向の足圧中心動揺平均速度が分析された。姿勢条件は、静的条件と動的条件(前後方向の周期的床振動;周波数:0.25、0.5、0.75、1.0、1.25、1.5Hz;振幅2.5cm)とした。静的および振動条件において、片足立ち時の安定性に一側優位性が認められないことが示された。5-9歳の児童においては、成人のような静的と動的なバランス条件に応じた、左右脚での支持機能の分担がまだできないと推察された。予備実験の結果を踏まえると、年齢によって、動的外乱刺激条件としての振動周波数の意味づけが異なる可能性があるため、基礎実験として幼児において、振動刺激時の片足立位姿勢保持が可能な刺激強度の同定が必要となる可能性がある。また、開眼での両足立ちよりも片足立ちでは練習試行を要する可能性もある。したがって、平成26年度の夏休みまでに幼児における適切な振動刺激強度および測定試行数を同定する予備実験を実施し、それを踏まえて夏には幼児を対象に、冬には低学年児童の測定を目指す。平成27年度には、高学年児童の測定を実施する予定である。予備実験の結果を踏まえると、年少・年中児では動的バランス条件での片足立位保持が難しく、課題遂行が困難である可能性がある。年長児では、1.25Hz以上の周波数以外では、立位保持が可能であった。したがって、年長児では振動周波数を限定して実験を遂行する。
未梢自律神系の心筋及び冠血管支配様式と薬物感受性制御機構の解明

我々はラットやモルモットの摘出心房筋標本に於て経壁的神経刺激方法を新たに開発し、心促進性の非アドレナリン非コリン作動性神経が存在することを発見し、その化学伝達物質がカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)であることを見出しだ(1)。CGRPは各種血管にも作用し、血管平滑筋を直接拡張させる。ブタの摘出冠動脈の螺旋条片で調べたところでは、CGRPは従来知られている物質の内では最も強い血管拡張作用を示した(2)。心房筋層や冠血管周囲にかなり密にCGRP含有神経が走行するのが認められ、この神経は冠血流量や心筋収縮の生理的調節に何らかの役割を果たしているものと考えられる。CGRPによる心筋の収縮増大や血管拡張は、アデニレートシクラーゼの活性化に基づく細胞内cAMP濃度の上昇によるものと考えられる(2、3)。ブタの冠血管や心室筋からCGRPに特異的に結合する分子量7万及び12万の蛋白(受容体)を可溶化して精製し、その性質を調べたところ、これは既知のペプチド類とは殆ど相互作用を示さず、CGRPに選択的かつ高親和性のものであった(K_D値:5pM)。従って、CGRPはそれ自体の特異的受容体に結合し、(おそらくGTPー結合蛋白を介して)アデニレートシクラーゼを活性化し、cAMP濃度を上昇させるものと思われる(4)。ラットの腸管膜動脈潅流標本に於て、明確な血管拡張性神経が存在すること、その化学伝達物質がCGRPであることを初めて見出した(5)。最近我々はブタ大動脈内皮細胞の培養液中から強力な血管収縮作用をもったペプチド、エンドセリンを単離精製、構造決定した。エンドセリンは既知の内因性物質とは全く性質の異なるものであり(6)、強力で持続的な血管収縮を惹起し、一方CGRPも強い血管拡張作用を示すことより、神経や内皮細胞による循環系の生理や薬物感受性制御機構には更に複雑な展開が予想される。心臓の機能は体液性と神経性の調節を受けている。神経性の調節としては交感神経(促進性)と副交感神経(抑制性)によるものが古くから知られている。これら末梢自律神経系の支配様式を摘出心房標本に於いて、我々が新しく開発した神経刺激方法を駆使して薬理学的に解析した。交感、副交感神経の影響を(遮断薬等により)薬理学的に、又は外科的にほゞ完全に除去しておいても尚神経性の心機能促進反応、即ち非アドレナリン非コリン作動性(NANC)神経による反応が存在することを見出した。このような神経は心臓に於いては初めて認められたものである。この反応は、交感神経性の反応に比べてやゝ緩徐ではあるが持続的であることから、神経ペプチドを化学伝達物質とした神経によるものであろうと想像した。一方我々は豚脊髄の抽出物の生理活性試験も平行して行ってきており、心拍動数と収縮力を増加させるペプチド分画を見出した。それを単離精製し、構造決定したところ、甲状腺ホルモンであるカルシトニンの遺伝子解析からその存在が予言されていたカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)と同一ペプチドであることが判明した。免疫組織学的に心筋にはSubstance P.VIP、CGRP等のペプチド含有神経の走行が認められたが、陽性変時変力作用を示すのはCGRPのみであった。

トウガラシの辛味成分であるカプサイシンで予め処置したモルモットの心筋からはCGRP神経のみが選択的に消失しており、同時に電気刺激によるNANC神経性の反応も選択的に消失していた。以上の結果より、我々は心臓に於けるNANC神経の伝達物質はCGRPであろうと結論した。現在、冠血管に於けるCGRP神経の走行や摘出標本に対するCGRPの作用、カプサイシンの各種摘出標本に於ける作用の検討、さらに心臓各部位に於ける末梢神経系の支配様式の解析を進めている。脳血管や輸精管平滑筋に於けるCGRP神経の知見も得られつゝある。小動物の摘出心房筋標本を用いて,我々はin vitroに於いても経壁的に神経刺激をすることができる実験系を開発して,末消自律神経による心筋支配様式を詳細に検討してきた.心機能はアドレナリン作動性交感神経とコリン作動性副交感神経によって調節されているが,これに加え陽性変時変力効果を示す非アドレナリン非コリン作動性(NANC)神令の存在することを明らかにした.従来,心筋のアドレナリン作動性反応は受容体を介するものと考えられていたが,本研究では交感神令から遊離されたノルアドレナリンが受容体も刺激することを初めて証明した(2).我々は又, NANC神経の伝達物質は新しい神経ペプチド(CGRP)であり(3), CGRP作動性のNANC神経は心血管系のみならず,非血管平滑筋(例えば輸精管)にも存在し,強い作用を示すことも明らかにしてきた(1),これらの事実はCGRP作動性神経が心血管系以外の組織でも何らかの役割を果たしていることを示唆のする.トウガラシの辛味成分であるカプサイシンは,一部の知覚神経を特異的に刺激変性させるが,モルモットを予めカプサイシン処置しておくとCGRPを含む神経が選択的に消失し, NANC神経はに基く陽性変時変力反応も消失する(3).興味深いことに,カプサイシンはin vitroの心房標本に適用すると,それ自体では心筋に直接作用しないが, NANC神経を刺激してCGRPを遊離して作用することが判明した(5),くり返し適用するとカプサイシンの作用は消失してしまう(タキフィラキシー)が,これはCGRPの枯渇に起因するものである.CGRPの陽性変時変力作用は, CGRPが特異的受容体に働き,心筋のアデニルシクラーゼを活性化して細胞内cAMP濃度を上昇させることに基くものである(4). CGRPは冠血管に対して強力な拡張作用を示すが,この作用は従来知られている物質中では最強のものである.この作用も又血管平滑筋のcAMP濃度を高めることによる(6).我々が新しく見出した心機能促進性の非アドレナリン非コリン作動性神経の化学伝達物質はカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)であり、CGRPの陽変力作用の機構をまず詳しく検討した。CGRPにより心筋の収縮力が増大するのに伴い、Ca^<2+>電流の増加に基づいた心房筋活動電位のプラトー相の延長が認められた。単縮速度も増加し、最大収縮までの時間が短縮した。これらは、細胞内cAMP濃度が上昇した時に特徴的にみられる現象で、CGRPはやはりアデニレートシクラーゼを活性化し、cAMPレベル用量依存性に上昇させた。(1)。CGRP含有神経は心房筋層と冠動脈の周囲にはかなり密に存在するが、心室筋層では殆ど走行が認められず、ラットやモルモットの心室筋に対して殆ど作用を示さなかった。しかし、ブタの心室筋に対し、CGRPはかなり強い陽変力作用を示すことがみられた。これらの作用はCGRPがその特異的受容体(分子量7万及び12万の蛋白)に働き、アデニレートシクラーゼを活性化してcAMP濃度を上昇させることによるものである(2、3)。CGRP
多血小板血漿および徐放担体を用いた前十字靭帯再建術の次世代治療戦略

12週齢のSprague-Dawleyラットを用いて腱移植モデルを作製した。腱移植モデルとして先行研究に従って、大腿骨顆部に骨孔を作製した。別個体から採取した遊離アキレス腱と骨孔掘削時に採取できたスティック状の移植骨を骨孔に挿入した。アキレス腱のみを挿入した群(Control群3匹)、アキレス腱と人工骨を挿入した群(β-TCP群3匹)、アキレス腱と人工骨とPRPを加えた群(β-TCP+PRP群4匹)の3群を作製した。14日目にsacrificeして、ホルマリン固定した。Sacrifice時、肉眼的には関節炎症状を起こしている個体を認めなかった。大腿骨における移植腱挿入部は線維性組織で被覆されていた。組織切片を骨孔に平行に作製し、hematoxylin eosin染色で組織学的評価を行った。全群ともに移植腱の骨化は認めず、骨組織と移植腱由来のコラーゲン線維が確認できた。しかしControl群では移植腱はやや不明瞭であった。β-TCP群では1匹で腱が不明瞭となり強い炎症細胞浸潤を認めた。他の2匹では腱と骨組織の境界が比較的明瞭に見られた。一方、β-TCP+PRP群では3匹で良好な腱線維が確認でき、周囲骨組織へなだらかなに以降していた。炎症細胞浸潤は軽度であった。同様の3群を作成し、28日目にsacrificeした。β-TCP+PRP群のみが炎症反応が少なかった。それに多血小板血漿(PRP)を加えたP群、人工骨を加えたO群、PRPと人工骨を加えたPO群の3群を作製した。28日目にsacrificeして、ホルマリン固定した。移植腱の骨化は全群ともに認めなかった。骨組織と移植腱由来のコラーゲン線維を確認した。すべての群で骨孔と移植腱が組織学的に癒合傾向を認めた。28日目の評価としてはhematoxylin eosin染色で明らかな差を生じないことが判明した。これは想定範囲内の結果である。HSP47の免疫染色による瘢痕組織の評価、タイプIコラーゲンの免疫染色による骨細胞の動態評価、血流の再開評価のためのα-SMA免疫染色などが必要と考えた。また、今年度は骨孔に平行な組織切片のみにおける評価となったが、垂直な切片による評価も移植腱の再構築評価として重要である。さらに、経時的変化の評価として、28日目では明らかな差が生じなかったことから、7日目、14日目など、早期におけるこれらの変化についても評価する必要があると考えた。当初の予定に近い状態で進行している。14日目のsacrificeでは各群に差が見られた。腱の生着にはPRPが早期において重要な役割を果たしている可能性がある。上記の評価に予想外の時間を費やしたため、HSP47の免疫染色による瘢痕組織の評価、タイプIコラーゲンの免疫染色による骨細胞の動態評価、血流の再開評価のためのα-SMA免疫染色などを次年度に行う予定である。

別個体から採取した遊離アキレス腱と骨孔掘削時に採取できたスティック状の移植骨を骨孔に挿入した。アキレス腱のみを挿入した群(Control群3匹)、アキレス腱と人工骨を挿入した群(β-TCP群3匹)、アキレス腱と人工骨とPRPを加えた群(β-TCP+PRP群4匹)の3群を作製した。14日目にsacrificeして、ホルマリン固定した。Sacrifice時、肉眼的には関節炎症状を起こしている個体を認めなかった。大腿骨における移植腱挿入部は線維性組織で被覆されていた。組織切片を骨孔に平行に作製し、hematoxylin eosin染色で組織学的評価を行った。全群ともに移植腱の骨化は認めず、骨組織と移植腱由来のコラーゲン線維が確認できた。しかしControl群では移植腱はやや不明瞭であった。β-TCP群では1匹で腱が不明瞭となり強い炎症細胞浸潤を認めた。他の2匹では腱と骨組織の境界が比較的明瞭に見られた。一方、β-TCP+PRP群では3匹で良好な腱線維が確認でき、周囲骨組織へなだらかなに以降していた。炎症細胞浸潤は軽度であった。同様の3群を作成し、28日目にsacrificeした。β-TCP+PRP群のみが炎症反応が少なかった。平成29年度は、免疫染色を行い、PRP、人工骨を追加することによる治癒能力の差を検討する。また、治癒するまでの期間における治癒過程の違いを検討する。これらの実験の遂行に、GFPラットの使用も予定している。免疫染色を行い、各群の治癒能力の差を検討する。費用のかかる免疫染色やGFPラットを用いた実験を次年度に予定したために、次年度使用額が生じた。作製した組織切片の評価法についての検討が煩雑で大幅に時間がかかっているため。今年度も引き続き組織学的検討を行う。
記紀注釈文献を中心とする中世神道説の研究

最終年度にあたる今年度は、本研究の総括として以下の調査・研究を遂行した。1、資料調査・蒐集:本研究の基盤となる記紀註釈文献を中心とする資料の調査・蒐集を実施した。前年度からの継続課題である都内諸機関、真福寺大須文庫、檀王法林寺のほか、新規に恩頼堂文庫、肥前島原松平文庫などにて書誌調査を行なった。うち、真福寺大須文庫については、國學院COE研究集会シンポジウムにおいて口頭報告し、真福寺善本叢刊『伊勢神道集』(共編著)を刊行、諸本研究の成果の一部は『皇學館大学神道研究所紀要』に論文発表した。2、文献目録・年譜の作成:本研究では、中世の神代紀註釈に関する先行研究の整理、および諸本・事跡・記事類のデータ化を随時推進してきた。その総括として、「<中世日本紀>関連研究文献目録」「中世神代紀・学問享受史年譜」を作成した。3、『麗気記』の萌芽的研究:『日本書紀』註釈に引き続き、本年度は中世の神代紀註釈のもうひとつの基幹をなす『麗気記』に関する萌芽的研究に着手した。研究史の再構築と課題・展望を整理した論文は『むうまち』第10集に、『麗気記』の撰者(仮託者)説の諸相をとりまとめた論文は『文学・隔月刊』第7巻第3号誌上に、それぞれ発表する予定である(ともに近時刊行予定)。また、上記の研究と併行して、本研究の総括的課題ともなる学位論文を成稿し提出するに至った。これまでの研究成果や新稿に加え、上記2に示した「<中世日本紀>関連研究文献目録」「中世神代紀・学問享受史年譜」を添附した形でまとめたものである。本論文によって、早稲田大学より学位「博士(文学)」を授与された。本研究の初年度にあたる本年度は、資料調査・データ収集を中心課題として本研究の基盤づくりに従事した。神代紀とりわけ『古事記』『日本書紀』『麗気記』に関する中世古註釈文献については、真福寺大須文庫・善通寺・高野山大学図書館および都内諸機関(内閣文庫・東京大学史料編纂所)において資料調査を実施した。うち、真福寺大須文庫調査では、中世神道思想史上、きわめて重要な位置を占める『類聚神祇本源』につき、書誌的調査ならびに従来未解明のままであった出典引用考証を徹底的に行なった。真福寺本『類聚神祇本源』は完全な形で現存する善本であり、そこで類聚・引用されている資料群には、未輯佚な佚文資料が敬多く含まれていることが判明した。その調査の成果は、受入研究者とともに編集に携わった真福寺善本叢刊として近く公刊される予定である。また、出典引用考証を通して検出された新出の佚文資料群については、輯佚・飜刻を試みた上で、「中世神道文献と佚文資料--輯佚・箚記--」として論文化し『むろまち』誌上に発表した。その他の機関において調査・収集した資料類は、書誌的・年譜的事項を採取した上で、最終的に博士学位論文の附篇となる「中世日本紀註釈文献簡明目録」「中世日本紀をめぐる学問享受史・類聚編輯年譜」の基礎データとして随時編集を進めているところである。本年度の基礎データ集積数は、約300点におよぶ。如上、本年度の調査研究で得られた成果を基盤として、次年度以降では資料調査・データ収集を継続して推進していく一方、中世神道説の思申史的解析を試みていく所存である。本研究の2年目にあたる今年度は、前年度からの継続課題である資料調査・蒐集およびデータ整理と解析に加えて、次年度に提出予定の博士学位請求論文の構想立案を中心に研究を遂行した。1.資料調査・蒐集:記紀註釈文献の諸本研究の一環として、前年度同様に都内諸機関(内閣文庫・東洋文庫・東京大学史料編纂所ほか)、真福寺大須文庫・京都檀王法林寺・富山市立図書館山田孝雄文庫において書誌調査を実施した。うち、真福寺大須文庫の調査成果は、受入研究者と共編で前年度にまとめ終え、真福寺善本影印叢刊『類聚神祇本源』として本年度に刊行した。継続して同叢刊『伊勢神道集』を鋭意編集中である(次年度刊行予定)。その他、本年度はとくに室町期の抄物資料を中心に調査・蒐集を行ない、この成果は新出諸本と併せて「中世神代紀註釈文献簡明目録」として、もっかデータ化を進めている。2.データ整理・解析:書誌調査と併行して、中世における日本紀関係の諸本・事績・記事を類聚し年譜化した「中世神代紀をめぐる学問享受史・類聚纂輯年譜」の作成に従事した。とりわけて本年度は、諸記録や諸写本の奥書・識語を重点的に洗いだし、室町期吉田家・清原家学における神代紀研究の実態解明をめざした。当年譜はいずれ機会を得て公開する予定であるが、その一部は吉田家の日本紀進講史という観点からまとめなおし『むろまち』誌上に発表した。3.学位請求論文の構想報告:次年度に提出予定の学位論文につき、提出先の早稲田大学出身研究室において数回中間報告を行なった。本研究で得られた成果を組み込んだかたちで、構想と目次を立案し執筆態勢の整備に努めた。如上の成果のもとに、最終年度にあたる次年度は、学位論文の執筆と併せて、研究成果を学会等において随時発表していく所存である。(約750字)

最終年度にあたる今年度は、本研究の総括として以下の調査・研究を遂行した。1、資料調査・蒐集:本研究の基盤となる記紀註釈文献を中心とする資料の調査・蒐集を実施した。前年度からの継続課題である都内諸機関、真福寺大須文庫、檀王法林寺のほか、新規に恩頼堂文庫、肥前島原松平文庫などにて書誌調査を行なった。うち、真福寺大須文庫については、國學院COE研究集会シンポジウムにおいて口頭報告し、真福寺善本叢刊『伊勢神道集』(共編著)を刊行、諸本研究の成果の一部は『皇學館大学神道研究所紀要』に論文発表した。2、文献目録・年譜の作成:本研究では、中世の神代紀註釈に関する先行研究の整理、および諸本・事跡・記事類のデータ化を随時推進してきた。その総括として、「<中世日本紀>関連研究文献目録」「中世神代紀・学問享受史年譜」を作成した。3、『麗気記』の萌芽的研究:『日本書紀』註釈に引き続き、本年度は中世の神代紀註釈のもうひとつの基幹をなす『麗気記』に関する萌芽的研究に着手した。研究史の再構築と課題・展望を整理した論文は『むうまち』第10集に、『麗気記』の撰者(仮託者)説の諸相をとりまとめた論文は『文学・隔月刊』第7巻第3号誌上に、それぞれ発表する予定である(ともに近時刊行予定)。また、上記の研究と併行して、本研究の総括的課題ともなる学位論文を成稿し提出するに至った。これまでの研究成果や新稿に加え、上記2に示した「<中世日本紀>関連研究文献目録」「中世神代紀・学問享受史年譜」を添附した形でまとめたものである。本論文によって、早稲田大学より学位「博士(文学)」を授与された。
優勢抑制型変異転写因子の過剰発現系とDNAアレイによる転写因子ネットワークの解析

培養細胞や動物実験においてアンジオテンシンII(AII)は心血管系の細胞に作用し主に一型受容体(AT1)を介して細胞肥大や増殖因子、細胞外マトリックスの産生を誘導するなどの報告がなされている。AIIがAT1を介して発現を制御する遺伝子に関しては既に論文があるが、どのような転写因子が活性化され遺伝子の発現を制御するかについての包括的な検討は未だなされていない。本研究の目的は、AIIが活性化する転写因子がどのような組み合わせによって遺伝子発現を制御するのかを検討し、転写因子の協調的な遺伝子発現制御(これを転写因子ネットワークと呼ぶこととした)の機序をあきらかにすることである。さらに転写因子を用いた心血管病の遺伝子治療の可能性を検討する。(1)AIIによる遺伝子発現のプロファイリングと優勢抑制型変異CREBの影響。ヒト培養平滑筋細胞や培養心筋細胞の定常状態における遺伝子発現プロファイルとAII刺激時のプロファイルをDNAアレイを用いて決定する。約3400個の遺伝子発現を検討したところ約7%に相当する220個の遺伝子発現の増加を認めた(2.4倍以上)。アデノウイルスベクターを用いてcAMP response element binding protein(CREB)と呼ばれる転写因子の優勢抑制型変異体をあらかじめ過剰発現した細胞をAIIで刺激したところ、誘導された遺伝子発現のうち40%の遺伝子発現が有意に抑制された。(2)優勢抑制型変異CREBのAIIによる増殖等への影響。CREBの優勢抑制型変異はAIIによる培養平滑筋細胞[^3H]-Leucineの取込みを有意に抑制した。またこの分子をラット頸動脈バルーン傷害モデルに導入したところ新生内膜の形成が約30%抑制された。CREBはAIIによる平滑筋細胞の増殖に関与する遺伝子を制御する転写因子と考えられた。
水溶液と鉱物結晶の間におけるアクチニド元素の分配過程

太平洋深海堆積物,カオリナイト,モンモリロナイト,セリサイト,緑泥石の各各と合成海水から成る5つの系において、Th-228,Pa-233,U-232,Np-237,Pu-236,Am-241の収着分配比と脱着分配比を分配反応の時間の関数として測定した。その結果、収着分配平衡の達成にU,Npでは約30日、それ以外の元素で約50日程度を要することが分った。脱着分配比は、反応開始後1日での【10^6】g/g以上から、時間経過とともに低下し、U,Npで約50日、その他の元素で約100日で、収着分配比とほぼ同程度の値となった。このことから、1年間程度の時間スケールで考えれば、収着反応と脱着反応はほぼ可逆的と言って差しつかえない結論を得た。なお、U-232,Np-237の平衡収着分配比は【10^2】【10^3】g/gで、鉱物の陽イオン交換容量に弱く比例することが分り、陽イオン交換的な収着も起っていると言える。U,Np以外では、核種のちがい、堆積物,鉱物の種類のちがいが収着分配比の差に反映されず、約【10^4】g/g程度の分配比となり、収着分配の機序は、陽イオン交換的なものではなく、物理的収着またはイオン交換以外の化学的収着と推定された。一方、核種収着済みの堆積物,粘土鉱物にフィッション・トラック法,アルファ・トラック法(顕微鏡顕標鏡テレビ装置で観察)を適用して、核種のミクロな収着の仕方を観察した結果、核種の弁別はされていないが、6核種ともいずれの堆積物,鉱物にも均一に収着されており、核種の巨大なコロイド粒子形成を経ての収着は認められず、みかけ上は均一分散的な収着とみなせる。今後、実際の海底直上水と海底堆積物の間におけるTh,Pa,U,Pu,Amの分配比を実測し、今回の実験室データとの比較を行って、海底海水境界における放射性核種の除去、再溶出過程の機序を明らかにする計画である。
高齢化コミュニティの暮らしの変化と保健戦略-八丈島と奥会津山村の比較研究-

島嶼や山間の過疎地に所在する高齢化コミュニティに暮らす人々は、健康を維持、回復する上で、一定の不安や不便を認識しつつ、今なお住み慣れた土地と民俗に象徴される在地の文化に対する愛着、そして、長らく培われてきた人間関係を大切に生きようとする心意が強く、特に保健・医療・福祉の施策を有効に展開するには、在地の文化や人間関係の仕組みとの整合性を積極的に考慮して構想することが重要とみられることが判明した。平成21年度における本研究プロジェクトの主たる課題は二つあった。第一点は、奥会津地方における調査対象字(地区)の選定を行うと共に、先行研究の成果を集約しつつ、当該字(地区)における民俗調査と保健・医療・福祉・まちづくりなどの担当者との情報・意見交換を緒に就けること。第二点は、八丈島における民俗調査の成果の集約に向けて、特に古文書資料の分析を推進すると共に、高齢者の健康観や病気観を明らかにする質的データの集積を図ること、八丈島の保健・医療・福祉・まちづくりなどの担当者との面識を深め、当該分野の現況の取り組みの特色を把握することであった。月例の研究会において、収集された資料の分析や研究計画の調整を行いながら:第一点に関わっては、21年9月以降、福島県昭和村・金山町・三島町への4次に及ぶ現地訪問によって、実地踏査や関係資料の収集、古老や地区の代表者からの聞き取り、一部行事への参加を進め、民俗や社会構造の特色の解明において、注目すべき慣行や制度を把握するに至り、全戸対象の世帯調査に向けた準備を完了した。また、保健・医療・福祉・まちづくりなどの担当者を把握し、資料収集を進め、現行事業に対する理解を深めた。第二点に関わっては、6月以降、5次に及ぶ渡島によって在島の研究者との共同で古文書資料の整理を進める一方、病気や健康の観念の形成に影響を与えているシャーマニズムの特色の解明に向けた民俗調査を一段と展開したほか、高齢者の健康観や病気観を明らかにする目的で、ことわざ創りの手法によるデータの収集を行った。また、在島の保健師、栄養士などの協力を得て、島内の関係者と意見交換などを行い、八丈島の保健・医療・福祉・まちづくりの特色の把握に努めた。なお、研究成果を積極的に公にするために、島嶼コミュニティ学会の設立と、研究誌「島嶼コミュニティ研究」の編集作業に着手した。平成22年度における本研究プロジェクトの主たる課題は四つあった。第一は、奥会津地方での民俗調査を本格化すること。第二は、八丈島での民俗調査の成果を論文にするためのデータの集約方法を検討し、予稿をまとめること。第三は、奥会津と八丈島で少子高齢化に対応する施設・施策に関する調査を積極的に展開すること。第四は、調査地住民の皆さんに研究成果を還元すると共に、研究の進展を促すため、民俗に関するさらなる知見、少子高齢化施策をめぐる要望や意見の提供を求めるための機会を設けることであった。第一に関わっては、特に、昭和村両原地区での全戸調査を完了し、従来、奥会津地方では把握されていなかった位牌分けの慣行や頻繁・長期に及ぶ嫁の里帰り慣行の存在を発見した他、同類的な親族の組織化、順番制を基本とするムラの自治慣行の特色を把握し、社会構造の解明を進展させた。また、金山町山入り地区における農業用水管理の共同作業や神社祭典と演芸大会、村歌舞伎公演と芸能大会の運営に注目し、ムラの自治活動における高齢者の関わり方の特色を考察した。八丈島では、風土病に関する史料の収集を進展させた。また、古文書の整理・保存は、DVDへの記録の段階に進んだ。第二に関わっては、八丈島中之郷地区の伝統的な文化や社会構造の特色を顕著に示しているとみられる民俗の選定を行い、それらの詳述を核とする成果の論文化を図ることとした。第三に関わっては、昭和村と八丈島の介護施設・施策をめぐって関係資料の収集や関係者からの取材を概ね完了させた。第四に関わっては、八丈島で住民も対象としたセミナーを開催し、主にシャーマン研究の成果を発表。南海タイムス紙でも紹介された。また、前年度から準備を進めてきた島嶼コミュニティ学会の設立プレワークショップを開催し、研究協力者の一部が八丈島研究の成果の一端を発表した他、学会誌「島嶼コミュニティ研究」第1号の編集を進めた。平成23年度における本研究プロジェクトの主たる課題は五つあった。第一は、当該調査地における高齢者施策に関するデータを一段と集約し、その特色を明らかにすること。第二は、特に奥会津地方における民俗調査を促進すること。第三は、当該調査地を管轄する行政の担当者と、本研究プロジェクトの成果を踏まえた新たな施策の構築に向けた検討を進めること。第四は、当該調査地の住民の方々に本研究プロジェクトの成果を中間的に報告してさらなる情報を求め、それを踏まえた保健・医療・福祉施策の構築に向けた意見交換を進めること。

第五は、学会等での研究発表を増やし、学問的意見を多々求めた上で研究報告集の内容を練り上げ、その編集作業を進めることであった。第一に関わっては、遅れていた金山町での初めての資料収集と関係者との意見交換を実現させることができた。第二に関わっては、第3次までの本調査、2回の補充調査によって、金山町田沢の全戸世帯調査と特徴的な民俗の把握を完了した。また、昭和村両原ほかで、「織姫」の養成によるからむし織り継承の詳細を把握したり、介護施策をめぐる高齢者の意見を収集した。第三と第四に関わっては、八丈島において、八丈町の協力の下、「高齢化コミュニティの未来を考える八丈島フォーラム」を開催し、行政の担当や多くの住民の参加を得て、研究成果報告と活発な意見交換を実現させた。また、南海タイムス社の協力を得て、研究成果の概要を連載し、紙面を通した成果の報告も進めた。第五に関わっては、研究代表者・分担者と研究協力者が分担して、日本民俗学会、島嶼コミュニティ学会ほか、複数の学会で活発に研究発表を行ったほか、本研究プロジェクトに関わるメンバーが多々所属している島嶼コミュニティ学会の学会誌「島嶼コミュニティ研究」第1号の編集作業に協力しながらデータの整理を進め、研究報告集に掲載すべき重要事項の集約を進めた。
ホップ代数と低次元多様体の不変量

1990年代後半に、Hennings、Kauffman、Radfordの3氏はユニモジュラーなリボンホップ代数から3次元多様体の不変量を構成する方法を与えた。この研究の目標は、量子群とは別タイプのユニモヂュラーなリボンホップ代数の中で、低次元多様体論の研究に役立つもの(例えば、基本群だけで決まらない不変量)を発見することである。今年度は、標数0の代数閉体上で定義された11次元以下のホップ代数のうち、まだ、未決定であった8次元の半単純でないホップ代数のリボン構造を決定した。その結果、8次元の半単純でないリボンホップ代数の中では、Gelaki氏が以前調べていたユニモジュラーな分裂型リボンホップ代数を除いては、3次元多様体論にとって意義のある不変量はないことがわかった。この成果は、昨年夏、筑波大学で行われたつくばミニ・コンファレンス「ホップ代数と量子群」で発表された。Gelaki氏のリボンホップ代数から得られるHennings-Kauffman-Radford不変量を詳しく調べるため、その既約表現を求めたが、今のところ不変量の正体は掴めていない。しかし、8次元の半単純でないホップ代数について、その直既約表現を求めることができて、その表現環の構造が明らかになったことと、つくばミニ・コンファレンスでの増岡彰氏から受けたアドバイスにより、次の結果が得られた:「2つの8次元のホップ代数が同型かどうかは、それらの表現のなすテンソル圏が同値かどうかによって完全に決定される」。これは、この一連の研究の副産物として得られた純粋に代数的な成果であり、現在、論文を準備中である。1990年代後半に、Hennings、Kauffman、Radfordの3氏はユニモヂュラーなリボンホップ代数から3次元多様体の不変量を構成する方法を与えている。これを達成するために、今年度は、有限群の群ホップ代数から作れるリボンホップ代数の構造を「決定した」が、この中のリボンホップ代数からは目新しい不変量を見い出すことはできなかった。有限群が巡回群の場合には、村上斉、大槻知忠、岡田真枝の3氏によって、既に、リボンホップ代数の構造が決定され、そっれを用いて定義される不変量の性質もある程度調べられている。また、昨年度までの研究成果として、二面体群、一般四元数の群ホップ代数のリボンホップ代数の構造が決定されている。そこで、上記以外の有限群の群ホップ代数についてそのリボンホップ代数の構造を調べた。その結果、「任意の非可換有限群の普遍R行列は、ある極大な可換正規部分群の普遍R行列になる」ことがわかった。これにより、群を非可換にしても、得られる3次元多様体の不変量は、本質的には可換の場合と変わりがないことが明らかになった。標数0の代数閉体上で定義された11次元以下のホップ代数の分類は増岡彰氏やStefan氏らによって完成されているので、今後はこれらの中に、3次元多様体の意義深い不変量を与えるリボンホップ代数が存在するかどうかについて、検討していきたい。
微生物水文学的手法による水源汚染可能性評価のための基礎研究

本課題では,微生物による水源汚染可能性評価手法の開発を最終目標とし,微生物の1)河川への流出,2)地中での移動,3)自浄作用を「微生物水文学」という視点で解析した.1)では大腸菌とレジオネラ属菌を対象とし,大腸菌については,洪水時・平水時の流出パターンから,浮遊物質に吸着した大腸菌の割合は流出結果に大きな影響を与えないこと,自然河川に存在する大腸菌は,病原体の河川流出の解析において有効なモデル微生物である一方,自然環境地域の水質管理ではその存在に配慮する必要があることを明らかにした.レジオネラ属菌については,山梨県内の河川と修景用水の59調査地点中9地点でレジオネラ属菌を検出し,レジオネラ属菌が検出された地点のBOD値,リン酸イオン濃度,第一鉄イオン濃度が特徴を明らかにした.2)では一般細菌の森林斜面内での移動を検討し,一般細菌の斜面内移動方法が水頭勾配・水質により推定した流れの方向と一致すること,浸潤期と乾燥期で水の流れの方向・微生物の移動方向が相違することを示した.3)では,自浄作用に関わる細菌群の存在量や構成は藻類から細菌類への基質の供給により決まり,藻類の存在量を決定する入射日射量が水質浄化機能に大きな影響を与えていること,河川源流域における斜面と湖畔域において,ドジョウ炭素含有率が硝化細菌群の棲息に影響する重要な環境要因であることを示した.本研究により,最終目的である,「病原微生物や化学物質による水源汚染の可能性を評価するための効果的曝露アセスメント手法」の開発のための予備的検討ができた.今後,本検討の成果を踏まえ,さらに数年間のデータの蓄積,手法・対象(微生物・流域)の拡大等により実際的な手法の開発を目指す研究を予定している.本課題では,微生物による水源汚染可能性評価手法の開発を最終目標とし,微生物の1)河川への流出,2)地中での移動,3)自浄作用を「微生物水文学」という視点で解析した.1)では大腸菌とレジオネラ属菌を対象とし,大腸菌については,洪水時・平水時の流出パターンから,浮遊物質に吸着した大腸菌の割合は流出結果に大きな影響を与えないこと,自然河川に存在する大腸菌は,病原体の河川流出の解析において有効なモデル微生物である一方,自然環境地域の水質管理ではその存在に配慮する必要があることを明らかにした.レジオネラ属菌については,山梨県内の河川と修景用水の59調査地点中9地点でレジオネラ属菌を検出し,レジオネラ属菌が検出された地点のBOD値,リン酸イオン濃度,第一鉄イオン濃度が特徴を明らかにした.2)では一般細菌の森林斜面内での移動を検討し,一般細菌の斜面内移動方法が水頭勾配・水質により推定した流れの方向と一致すること,浸潤期と乾燥期で水の流れの方向・微生物の移動方向が相違することを示した.3)では,自浄作用に関わる細菌群の存在量や構成は藻類から細菌類への基質の供給により決まり,藻類の存在量を決定する入射日射量が水質浄化機能に大きな影響を与えていること,河川源流域における斜面と湖畔域において,ドジョウ炭素含有率が硝化細菌群の棲息に影響する重要な環境要因であることを示した.本研究により,最終目的である,「病原微生物や化学物質による水源汚染の可能性を評価するための効果的曝露アセスメント手法」の開発のための予備的検討ができた.今後,本検討の成果を踏まえ,さらに数年間のデータの蓄積,手法・対象(微生物・流域)の拡大等により実際的な手法の開発を目指す研究を予定している.微生物による水源汚染可能性の評価のために,微生物の1)河川への流出,2)地下への浸透,3)河川水中での変化を「微生物水文学」という視点で解析した.1)では,源流域河川において,大腸菌をモデル微生物とした現地調査を行なった.その結果,洪水時は平水時の1001000倍の濃度で大腸菌が検出されること,大腸菌の流出パターンは濁度成分と似ているが,ピーク時間や沈降速度は必ずしも一致しないことを示した.そして,微生物学的リスクの予測では環境中を潜在的生息場とする病原体の急激な流出への考慮が重要であり,濁度観測による微生物学的な水質の管理という従来の提案は不十分であることを示した.1)ではまた,山梨県内河川14カ所で一般水質項目とレジオネラ属菌の測定を行い微生物の河川流出の現状を把握した.その結果,レジオネラ属菌の検出率は21%であり,検出された地点ではBODは2-2.8mg/Lと比較的小さく,レジオネラ属菌は必須となる第一鉄イオン濃度が0.16mg/L程度であれば生育可能であることを示した.また,分離された5菌株のうち1菌株をLegionella dumoffiiと同定した.2)では,地下への水の浸透と微生物の動きとの関係を把握するために,斜面土壌の水分量,濃度・一般細菌数を観測した.その結果,一般細菌の斜面内移動方向が水頭勾配・水質により推定した流れの方向と一致すること,湿潤期と乾燥期で流れ方向が相違し,根域範囲内と範囲外で降雨に対する応答が異なることを示した.3)では,河川の自浄作用に関連して,入射日射量が河床生物膜の藻類,細菌群の生息に及ぼす影響を検討した.