hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模交通プロジェクトにおけるリスクと不確実性への対応に関する研究

大規模交通プロジェクトは、計画から建設・運用開始まで長期間を要することから、さまざまな不確実性とリスクが発生する。その結果、需要量の過大予測、建設費の予算超過、工期の犬幅遅延といった問題が生じやすい。このため、需要予測手法の改善といった技術面での対応の検討、そして予想される不確実性とリスクとそれらへの対応を予め組み入れIだ計画と計画プロセスのおり方について検討し、提案することが本研究の目的である。需要予測手法の改善に関しては、理論的整合性に加えて、実務画では予測精度の改善とモデルの操作性の向上が重要であること、特に従来の「段階型需要予測モデル」に対して誘発交通の考慮を含めて「統合需要利用者均衡モデル」が有効であることを理論的に、また東京大都市圈を例に実証的に示した。計画とそのプロセスにおけるリスクと不確実性への対応については、関連分野における研究動向を分析し、また内外の大規模交通プロジェクトの事例分析を行い、直画した不確実性とリスクの把握とその影響および対応について検討した。交通メガプロジェクト計画とそのプロセスに関して、予測・計画段階では将来の社会経済状況などの基本的要因についての背景シナリオと関連する政策スタンスにかかわる政策シナリオを組み合わせたシナリオ分析の有効性、Optimism Bias割増率(英国)にみるような計画の文脈における安全率の導入、ステークホルダーの参画の下での動的適応型計画プロセスの重要性が明らかになった。大規模な交通プロジェクトは計画から実現に至る期間、そして完成後の供用年数が長く、この間さまざまなリスクと不確実性に直面しやすい。このため、計画どおりの予算・期間での実現ができなかったり、当初の目的・目標の達成が困難となるなどから、現在大きな社会問題となっている。本研究はそのようなリスクと不確実の下での交通計画の改善をはかるための新しい分析手法,計画プロセスのあり方を提案しようとするものである。本年度は、(1)リスク・不確実性や計画の失敗が問題となった内外の交通プロジェクト事例を収集・整理して事例分析対象の絞り込み(2)既存研究の収集とレビュー,他分野における関連する研究動向の分析などを基に新たな分析概念・手法の検討,の2つが大きな研究内容であった。(1)に関しては、欧州における関連研究の動向について海外研究協力者のロンドン大学Dimitriou教授を訪問しヒアリングと現地調査を行なったが、国内では千葉モノレール(千葉県),多摩モノレール(東京都),桃花台新交通システム(愛知県),広島アストラムライン(広島市),ガイドウェイバス志段味線(名古屋市)などの新交通システム事業,東京湾横断道路アクアライン等の事例について関係者へのヒアリングを含めて関連資料の収集と分析を行なった。(2)に関しては、交通計画の事後評価および交通需要予測における誤差分析の研究動向を検討したほかPFI事業に関し経営学,経済学,金融工学分野での対応,そしてヒューマン・エラーに関する失敗学の考え方など関連分野での研究動向を調査した。交通計画分野で従来から検討している需要予測誤差の問題は需要リスクとして多くのリスク・不確実性のひとつとしてマクロ的に処理されており、研究分野からは需要リスクの縮小の努力と共に、計画設計の内容,計画プロセスでの対応の必要性がわかった。その結果、需要量の過大予測、建設費の予算超過、工期の大幅遅延といった問題が生じやすい。このため、需要予測手法の改善といった技術面での対応の検討、そして予想される不確実性とリスクとそれらへの対応を予め組み入れた計画と計画プロセスのあり方について検討し、提案することが本研究の目的である。需要予測手法の改善に関しては、従来の「段階型需要予測モデル」に対して「統合需要利用者均衡モデル」が有効であることを理論的に、また東京大都市圏のデータを用いて実証的に検証した。また、近年開発が進む動的シミュレーションモデルと比較して均衡モデルは長期的大規模プロジェクトの分析に有用であることを考察した。計画とそのプロセスにおけるリスクと不確実性への対応については、新交通システムなどの内外の事例分析を基に、事後的に直面した不確実性とリスクの把握とその影響および対応について検討した。

交通メガプロジェクト計画とそのプロセスに関して、予測・計画段階では将来の社会経済状況などの基本的要因についての背景シナリオと関連する政策スタンスにかかわる政策シナリオを組み合わせたシナリオ分析の有効性、英国のOptimism Bias考慮にみるような計画の文脈における安全率の導入,ステークホルダーの参画の下での動的適応型計画プロセスの重要性が明らかになった。
脳腫瘍病態における血液腫瘍関門の薬剤透過性の差異を理解するための三次元教材の作成

本研究では、脳腫瘍における血液脳関門(BBB)や血液腫瘍関門(BTB)の働きや薬剤による透過性の違いを、高磁場MRIを用いた動画教材を作成し、薬剤到達が困難な脳腫瘍に対する理解を深めることを目的に、(1)マウス脳腫瘍モデルにおいて、粒径の異なる造影剤を投与し、得られた画像から脳腫瘍の血管間隙の大きさを検討、(2)ラット脳腫瘍モデルにおいて、マンニトールによるBBBを破綻させる手法を応用し、BTBを浸透圧による破綻を試み、腫瘍の薬剤到達範囲の変化を検討した。(1)マウス脳腫瘍モデルに対し、7T-MRIを用い、尾静脈から低分子錯体造影剤Gd-DTPA、高分子MR造影剤としてDextranにGd錯体を担持したDex-Gd(10k Da)、Dex-Gd(150k Da)、ナノ造影剤としてリポソーム型造影剤を投与し、投与前後と1時間後のT1強調画像を取得、視覚教材を作成した。Gd-DTPAでは投与直後に腫瘍全体の信号が上昇し、投与1時間後には、投与前とほぼ同様の信号強度に戻った。Dex-Mn(10K)では、直後に腫瘍輪郭のみ造影され、1時間後には腫瘍全体に信号上昇が観察された。一方、Dex-Mn(150K)とリポソーム群では、直後から1時間後に渡って血管造影は見られたが、腫瘍組織での信号増強は見られなかった。(2)ラット脳腫瘍モデルに対し、尾静脈からリポソーム型造影剤を投与し、頸動脈経由での25%マンニトール投与、その前後での信号変化を7T-MRIにて観察した。投与前、直後、マンニトール投与直後、造影剤投与1時間後の4ポイントでT1W画像を撮影し視覚教材を作成した。その結果、マンニトール投与前後で腫瘍信号に著しい変化は見られなかった。以上の事から、脳腫瘍モデルを用いた基盤技術を確立し、BBBおよびBTBの性状を反映した三次元教材の初期データを取得した。また脳腫瘍への血管透過性を検討する手法を確立した。
カフカス地方における民族囲い込みの政治

年度前半は「カフカス地方の民族紛争における言語の役割」をテーマとする学位論文(英文)の完成に集中した。昨年度に実施したカフカス、特にアブハジアの現地調査で収集した一次資料とデータの分析を完了し、学位論文に十分に活用できた。執筆に際しては、広島大学大学院国際協力研究科における学位論文予備審査、福岡で開催された第20回国際敬治学会での報告における助言と評言にもとづき、理論的部分を補強し、言語の役割に関してカフカスの他の事例、特に南オセチアとナゴルノ・カラバフを加えた。学位論文は2006年7月の公聴会、最終審査を経て同年9月国際協力研究科教授会で授与が決まった。年度の後半は、広島大学大学院国際協力研究科の外国人客員研究員として受け入れられ、学位取得後の主要研究目標をふたつ定め研究に専念した。ひとつは、「民族囲い込み」概念を適用してソ連崩壊後のロシア連邦の民族間関係に光を当てることである。この研究では、旧ソ連の民族政策を今日のロシアにおける民族間関係の主要な問題点として分析する概念装置としての「民族囲い込み」の有効性を確認し、2006年9月ロシア連邦トムスクでの国際会議でi報告した。この報告はトムスク教育大学紀要Vestnikにロシア語で、宏大学平和科学研究センターの英文研究報告20号に英文で掲載された。また、北カフカスとロシア連邦の他の地域の旧自治州の現地調査の結果をまとめ、トムスク教育大学出版の「平和学と教育における平和のデイスコース」に「ソ連崩壊後の地方史教科書における相互的民族囲い込み」なる1章を寄稿した。また、2007年には、広島大学平和科学研究センターより学位論文の改定版を出版の予定である。第二の主要研究テーマは、「民族囲い込み」概念の有効性を旧ソ連以外の地域で検証することである。コロンビアとカリブ海地域の現地調査と聞き取り調査により民族間の関係において言語の果たす役割について資料とデータを収集した。この資料に加え、コロンビア高等工業教育大学が収集した資料によれば、コロンビアにおいては民族間の緊張が高まり、言語がそれに重要な役割を果たし始める兆候が観察される。実際、特定の民族集団が一定の地理的範囲を囲い込む際の重要な基準として、言語が広範に利用され始めている。これはラテンアメリカ諸国の国内紛争における新たなしかも重要な特徴となりつつある。また、アラブ語集団、スペイン語集団、英語クレオール集団から成るカリブ海のサンアンドレス島の事例研究は、民族間関係における言語の役割に関する貴重な一次資料となるものである。コロンビアの民族関係における言語の役割については近く論文を公表の予定である。本年度は、国外における調査、資料収集、学会発表に活動の重点を置いて研究活動を行った。カフカス地方で活動実績を有する国際機関職員へのインタビュー、スペインのサンチアゴ・デ・コンポステラ大学、バルセロナ自治州立大学における口頭発表と調査、カナダのオタワ大学、ブリティッシュ・コロンビア大学における口頭発表、資料収集、ドイツのゲオルグ-エッケルト国際教科書研究センターでの資料収集などがその主要なものである。国際教科書センターの調査では、対立するエスニック集団の歴史教科書の記述を比較することにより、民族囲い込みの概念が教育レベルにおいても妥当することを明らかにすることができた、また、国内では国連訓練調査研究所の主催する紛争に関するワークショップにも参加し、現代地域紛争、特にエスニック紛争に関する理論的示唆を得た。研究内容に関しては、グルジア-アブハジア紛争のみならず、グルジア-南オセチア紛争にも研究対象を広げ、カフカス地方における紛争の特質を明らかにした。これは、アルメニア、アゼルバイジャン、北カフカスなどにも対象を広げ、紛争の共通性を抽出することにより、この地域の紛争の特質を摘出する手がかりになるものである。カフカスにおける紛争の特徴のひとつであり、また本研究の中心概念でもあるエスニックな囲い込みという概念についても、エスニック集団の間の対立と紛争において言語がいかに象徴的な役割を果たすかについて事例に基づき理論の精緻化を試みた。このような研究と並行して、南アメリカ・コロンビアにおける、民族単位ではないが紛争による、一種の囲い込みの事例として、国内避難民の移住の仮定と経路を考察する論文を広島大学大学院国際協力研究科の紀要に発表した。本年度の研究活動は、主として、第一次資料の収集と分析、紛争地域、特にアブハジアの現地調査ロンドン、ワシントンDC、スフーミ(アブハジア)でのインタビュー及びオックスフォード大学、ロンドン大学などでの学会発表から成る。資料収集はゲオルク・エッケルト研究所およびロシア公文書図書館、公文書館で行った。また、現地調査では、アブハジア後飢饉、グリア研究所、同国外務省および教育相を訪れ資料収集とインタビューを行った。そのほか、ロンドン大学アジア東洋研究所、米国平和研究所でも行った。収集した一次資料と現地関係者と専門家に行ったインタビューにより、学位論文の理論的内容を多くの事実で実証し、裏付ける作業を行うことができた。また学会発表におけるコメントは理論の精緻化に資するものであった。これにより18年前半には学位論文を完成できる予定である。

学位論文は2006年7月の公聴会、最終審査を経て同年9月国際協力研究科教授会で授与が決まった。年度の後半は、広島大学大学院国際協力研究科の外国人客員研究員として受け入れられ、学位取得後の主要研究目標をふたつ定め研究に専念した。ひとつは、「民族囲い込み」概念を適用してソ連崩壊後のロシア連邦の民族間関係に光を当てることである。この研究では、旧ソ連の民族政策を今日のロシアにおける民族間関係の主要な問題点として分析する概念装置としての「民族囲い込み」の有効性を確認し、2006年9月ロシア連邦トムスクでの国際会議でi報告した。この報告はトムスク教育大学紀要Vestnikにロシア語で、宏大学平和科学研究センターの英文研究報告20号に英文で掲載された。また、北カフカスとロシア連邦の他の地域の旧自治州の現地調査の結果をまとめ、トムスク教育大学出版の「平和学と教育における平和のデイスコース」に「ソ連崩壊後の地方史教科書における相互的民族囲い込み」なる1章を寄稿した。また、2007年には、広島大学平和科学研究センターより学位論文の改定版を出版の予定である。第二の主要研究テーマは、「民族囲い込み」概念の有効性を旧ソ連以外の地域で検証することである。コロンビアとカリブ海地域の現地調査と聞き取り調査により民族間の関係において言語の果たす役割について資料とデータを収集した。この資料に加え、コロンビア高等工業教育大学が収集した資料によれば、コロンビアにおいては民族間の緊張が高まり、言語がそれに重要な役割を果たし始める兆候が観察される。実際、特定の民族集団が一定の地理的範囲を囲い込む際の重要な基準として、言語が広範に利用され始めている。これはラテンアメリカ諸国の国内紛争における新たなしかも重要な特徴となりつつある。また、アラブ語集団、スペイン語集団、英語クレオール集団から成るカリブ海のサンアンドレス島の事例研究は、民族間関係における言語の役割に関する貴重な一次資料となるものである。コロンビアの民族関係における言語の役割については近く論文を公表の予定である。
農業労働力激減期における地域農業の人材創出に関する研究

現在の農業労働力の脆弱化に対し、若年層の就農を促進するためには法人化等の組織化が一つの有効な手段であることを明らかにした。優秀な人材を確保するためには集落や地域内にこだわらず地域外からの雇用も積極的に検討すべきである。また、組織内で人材を育成していくためには、従業員の努力が報酬に反映されるような就業条件づくりやキャリアパスと役割分担の明確化が有効であることを示した。本研究の目的は,現在の深刻な後継者不足の解決に向け,近年地域農業の主要な担い手となりつつある集落営農組織等を対象に(1)若者が主体的に就農しうる組織内の条件整備(2)優秀な人材を採用するための方策と円滑な就農を支援するシステムを検討し,地域の内外から優秀な人材を創出するための条件を明らかにすることである.本年はまず,集落営農組織等における営農実態と就農状況について,関係機関に対するヒアリング調査や基礎的な資料収集により概括的な整理を行った.その上で調査対象を選定し(主として山形県,秋田県,宮城県),組織における人材の確保・育成に関わる実態と経営者の意向についての実態調査を行った.その結果,すでに就農者を確保している組織では,その導入段階ではいずれも人材の確保自体は比較的スムーズに行われているものの,どのような人材を確保するか,またどのように育成するかは組織によって差異が確認され,それが就農者の就業意欲や技能形成等に影響を与えていることが示唆された.さらに就農者に対するキャリア形成に関わる調査を行った結果,就業条件が家族経営より整備可能な組織経営の方が若者に志向されやすいこと,また組織における人材育成方針が明確でないと,経営者,管理者への意欲が形成されにくく,作業労働への志向が強まり,就農者自身もそれに満足してしまう傾向があること等,組織内の条件整備を行っていく上での重要な知見が析出された.1.若年層の就農意識・ニーズの解明:山形県内の全農業高校及び農業大学校学生に対して農業法人への就業意識調査を行い、雇用マッチングにおける課題を分析した。その結果、農業系学生は農業法人を「農業の知識や技術をいかせる場」として高く評価し実際に農業法人への就業意向を持つ者は27.5%にのぼった。一方農業法人に対して「求人情報や事業情報の提供」や「受け入れ態勢の整備」等についてのニーズが高く、これらの条件を早急に整備していくことが若者との雇用マッチングにおける課題であることが明らかになった。2.人材創出に向けた集落営農組織等の条件整備の解明:若年就農者の確保に成功している山形県、秋田県の事例(5組織)を対象に,就農者確保に向けた取り組みや課題並びに就農者の就農動機や職務満足度等の分析を通じて人材の確保・育成に向けた条件整備のあり方について分析を行った。その中で最も多くの若者を雇用する秋田県B農場についてとりわけ集約的な調査を実施した。当該組織の分析から若年農業者確保のためには1)若い人材を積極的に雇用することが経営上の最重要課題として認識され、それに見合うための新規事業の導入や事業規模の拡大が図られていること、2)農家出身の従業員は自家農業の空いた時間に当農場の仕事に従事し,非農家出身の従事者は当農場の仕事に専従するなど,比較的自由な就業形態が認められていること、3)若者同士のネットワークを通じて積極的なリクルートメントが行われていること、の3点が重要であるとの結論が得られ、これらの点は今後他の組織での戦略を構築する際に極めて重要なポイントであると考えられる。本研究は若年層のニーズを踏まえた集落営農組織等の就農条件整備とジョブマッチングシステムのあり方を解明することを目的とする。本年度は主に就農者側のキャリア志向や職務満足度、経営者側の人材確保や労務管理方法に焦点を当て面接調査やアンケートによる事例研究を実施した。(1)都市部を中心に就農希望者が多く存在する一方、東北地域における農業法人では地元雇用に依存する傾向が非常に強く、それが人材確保を困難にしている一要因となっていた。優秀な人材確保のためには「農業人フェア」等の地域内外からのマッチングの場をさらに積極的に活用していくことが望まれるが、この場のみで採用の可否を判断するのではなく、現地説明会や研修などの機会を法人側で設け、就農希望者の意欲や適性を見極めるプロセスを経ることが重要である。(2)近年東北水田作においては急速な規模拡大とそれに伴い従業員数を大幅に増加させる経営が萌芽的に出現しつつある。そうした経営では従業員のモチベーションの低さや離職率の高さなどの労務管理上の問題に直面しているケースが多く確認された。実際に従業員側のキャリア志向を分析したところ、「職能・技術志向」(組織の中で自分の技術を向上させること重視)や「安定志向」が大半であり、管理職や経営者を志向する者は極めて少数であった。

こうした問題を克服するためには、1従業員の努力が反映されるような就業条件づくり、2コミュニケーションの円滑化、3従業員の適性や経験に基づく職務配置、4職階制の導入によるキャリアパスと役割分担の明確化が有効であることを示した。若年層の就農意識・ニーズの解明及び人材創出に向けた集落営農組織等の条件整備の解明について東北地域の事例研究を中心に当初の計画通り順調に進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度前半において事例研究を集約的に行いデータの集積の完了を目指し、その分析結果を学会の分科会で報告する。そこでの検討結果を踏まえて適宜補足調査、追加的な分析を加えつつ研究成果を取りまとめる。
顔面痙攣モデルラットにおける超慢性期の顔面神経核の形態学的変化

顔面痙攣は手術によって根治する可逆性の異常で、これまでの臨床的および実験的研究から血管圧迫部のみの異常ではなく、顔面神経核の過剰興奮性にその本態があると考えられた。我々の開発した顔面痙攣モデルラットで記録できる異常筋電位も可逆的な変化を示す。Chromic sutureを固定した末梢顔面神経には、部分的な脱髄などの形態学的変化が生じることが示され、それに伴い処置側顔面神経核にも何らかの形態学的変化が生じて顔面痙攣と類似の異常誘発筋電位が出現することが予測された。そこで、異常誘発筋電位の記録できたラットの内、そのまま飼育を続け9ヶ月以上生存した8匹において、異常筋電位の出現を確認後、sacrifyし、ホルマリン固定後トルイジンブルーにて染色し、光学顕微鏡で観察した。処置部顔面神経は、chromic sutureを固定した部分に有髄線維の脱髄が多<、一部では軸索まで変化が及んでいた。超慢性期の変化としては、異常誘発筋電位が出現した直後の亜急性期の顔面神経に比べ脱髄の程度は変わらないものの、perineurium内の変化が強く神経線維の径の不揃いが目立った。光顕的には、顔面神経核に目立った変化はなかった。動物モデルにおけるこのような末梢顔面神経の形態学的変化は、ヒトの顔面神経においてObersteiner-Redlich zoneと呼ばれ、外力に過敏であると思われる、中枢性髄鞘から末梢性髄鞘への移行部に類似した状態であると考えられる。しかし、顔面神経核には明らかな病理学的変化を認めなかった。化学的変化により脱髄して外的刺激に過敏となった末梢神経に血管による機械的刺激が加わって、逆行性刺激が顔面神経核を慢性的に刺激し神経核の過剰興奮性を惹起して、顔面痙攣と同様の異常な誘発筋電位という電気生理学的変化を来すものの、形態学的変化まではおこさず可逆的な変化にとどまるものと推察した。我々の作成した顔面痙攣モデルラットにおいて、ヒト顔面痙攣症例に特徴的な異常誘発筋電位に類似の誘発筋電位が記録できた。同モデルラットにおいてのみ、定位的にタングステン電極を挿入した顔面神経核から、末梢電気刺激後1.52msecにピークを持ち、異常誘発筋電位に相応すると考えられる電位が記録でき、これまでの臨床的研究から考えてきたとおり、顔面痙攣の本態は、血管圧迫部での慢性の末梢刺激により過剰興奮に陥った顔面神経核にあることが強く示唆された。これらの電気生理学的変化が、何らかの形態学的変化によるものかどうかを確かめるため、モデルラットの末梢顔面神経と顔面神経核を組織学的に検索した。特に、慢性的な疾患で少しづつ病状の進行する顔面痙攣の病態を探るために、異常誘発筋電位が出現してから半年以上同様の状態の続いたモデルラットにおける顔面神経および顔面神経核の超慢性期の形態学的変化を探った。以上誘発筋電位の記録できたモデルラットの内、そのまま飼育を続け6ヶ月以上生存したラット3匹において、異常筋電位の出現を確認後、sacrifyし、ホルマリン固定後トルイジンブルーにて染色し、光学顕微鏡で観察した。処置部顔面神経は、その前後の部分に比較して脱髄した有髄繊維が多く、一部では軸策まで変化が及んでいた。異常誘発筋電位が出現した直後の亜急性期に調べた顔面神経に比べ脱髄の程度は変わらないものの,perineurium内の変化が強く神経線維の径の不揃いが目立った。軸策の変化は強くなかった。このような末梢顔面神経の形態学的変化は、顔面痙攣患者の顔面神経とくに中枢性髄鞘から末梢性髄鞘への移行部であるObersteeiner-

redlich zoneに類似した病理学的変化であると考えられ、この脱髄などの神経線維の変化が血管などによる外的刺激に過敏な状態を作り、慢性に過敏な状態が顔面神経核へ慢性の刺激を与え、顔面神経核の過剰興奮性を惹起したものと推測した。我々が独自に作成した顔面痙攣モデルラットにおいて、ヒト顔面痙攣症例に特徴的な異常誘発筋電位に類似の誘発筋電位が記録でき、顔面神経核からの同時記録によってこの異常誘発筋電位の起源が顔面神経核にあると考えられた。よって、顔面痙攣の本態は、血管圧迫部での慢性刺激によって過剰興奮に陥った顔面神経核にあることが強く示唆された。臨床的には、これらの電気生理学的変化は可逆的で、手術によって顔面痙攣が消失すると異常筋電位は記録されなくなる。動物モデルにおける異常筋電位が、神経組織の何らかの形態学的変化によるものがどうかを確かめるため、モデルラットの処置部顔面神経と同側顔面神経核を組織学的に検索した。顔面痙攣は、慢性的な疾患で少しづつ病状が進行するものであり、動物モデルにおいても長期の変化を探る必要があると考え、異常誘発筋電位が出現してから半年以上同様の状態の続いたモデルラットにおける顔面神経および顔面神経核の超慢性期の形態学的変化を探った。異常誘発筋電位の記録できたモデルラットの内、そのまま飼育を続け9ヶ月以上生存したラット5匹において、異常筋電位の出現を確認後、sacrifyし、ホルマリン固定後トルイジンブルーにて染色し、光学顕微鏡で観察した。処置部顔面神経は、その前後の部分に比較して脱髄した有髄繊維が多く、一部では軸索まで変化が及んでいた。超慢性期の変化としては、異常誘発筋電位が出現した直後の亜急性期に調べた顔面神経に比べ脱髄の程度は変わらないものの、perineurium内の変化が強く神経線維の径の不揃いが目立った。顔面神経核に目立った変化はなかった。このような末梢顔面神経の形態学的変化は、顔面痙攣患者の顔面神経のうち、特に中枢性髄鞘から末梢性髄鞘への移行部であるObersteiner-Redlich zoneに類似した病理学的変化であると考えられる。しかし、顔面神経核の明らかな病理学的変化は認めなかった。脱髄して外的刺激に過敏となった神経線維に血管による圧迫が加わって慢性の刺激を顔面神経核へ与え、顔面神経核の過剰興奮性を惹起するが形態学的変化までは来さない、可逆的な変化が存在すると推測した。顔面痙攣は手術によって根治しうる可逆性の異常であり、これまでの臨床的および実験的研究から血管圧迫部のみの異常ではなく、顔面神経核の過剰興奮性にその本態があると考えられた。我々の開発した顔面痙攣モデルラットにおいて出現する異常筋電位も可逆的な変化を示す。Chromic sutureを固定した末梢顔面神経には、部分的な脱髄などの一部不可逆的な形態学的変化が生じることが示され、それに伴い処置側顔面神経核にも何らかの形態学的変化が生じて顔面痙攣と類似の異常誘発筋電位が出現することが予測された。そこで、異常誘発筋電位の記録できたモデルラットの内、そのまま飼育を続け9ケ月以上生存したラット8匹において、異常筋電位の出現を確認後、sacrifyし、ホルマリン固定後トルイジンブルーにて染色し、光学顕微鏡で観察した。処置部顔面神経は、chromic sutureを固定した部分に有髄線維の脱髄が多く、一部では軸索まで変化が及んでいた。
ロボットスーツHALにおける計測制御系の分散化と運動機能の分散化に関する研究

本研究では,幅広い対象者にロボットスーツを適用し動作支援を行うために,分散化した計測制御系にパターンジェネレータ(PG)を組み込むことで動作パターンの自動生成や安全機構を実現し,運動機能を分散化する事を目的として研究を進めている.当該年度では,まず計測システムを構築し,PGや安全機構構築のために必要な健常者と運動機能障害者の動作パターンを示す各種情報を取得した.そして分散化された計測制御系を有する単関節型ロボットスーツHAL(HAL-SJ)に運動機能の一部と安全機構を実装し,動作支援実験によって基礎的な性能を確認できた.成果の一部は査読付き国際会議論文として発表している.計測では,健常者と四肢運動麻痺を有する障害者それぞれの,歩行・立ち座り・階段昇降・単関節の屈曲伸展動作における,生体電位信号・角度・床反力変化等のデータを取得した.対象者は,片下肢麻痺を有するPost-polio患者,上肢に痙性麻痺を有するPost-Stroke患者,健常者である.取得したデータはPG構築と評価の際にリファレンスとして利用する.動作支援実験は,角速度・角度・発生トルク等を監視し,状況に応じて駆動力を制御して動作支援の安全性を高める安全機構を構築・実装したHAL-SJを用いて行った.対象は,健常者の上肢パワーアシスト及び麻痺を有する運動機能障害者の下肢屈曲動作支援である.実験により,HAL-SJが状況に応じた適切な範囲で動作する事を確認した.本研究では,実証のためのプラットホーム開発と動作支援の実例を示すと共に,回復困難な運動麻痺を有する障害者の随意的な動作を代替して支援できるという新たな可能性を見いだす事ができた.これは,装着型の人間支援ロボットの安全性と実現する機構を議論するための実例として有用であると考えられる.多くの人々が安心して利用できる装着型ロボット実現の一助になれば幸である.本研究では,幅広い対象者にロボットスーツを適用し動作支援を行うために,分散化した計測制御系にパターンジェネレータ(PG)を組み込むことで動作パターンの自動生成や安全機構を実現し,運動機能を分散化する事を目的として研究を進めている.当該年度では,まず計測システムを構築し,PGや安全機構構築のために必要な健常者と運動機能障害者の動作パターンを示す各種情報を取得した.そして分散化された計測制御系を有する単関節型ロボットスーツHAL(HAL-SJ)に運動機能の一部と安全機構を実装し,動作支援実験によって基礎的な性能を確認できた.成果の一部は査読付き国際会議論文として発表している.計測では,健常者と四肢運動麻痺を有する障害者それぞれの,歩行・立ち座り・階段昇降・単関節の屈曲伸展動作における,生体電位信号・角度・床反力変化等のデータを取得した.対象者は,片下肢麻痺を有するPost-polio患者,上肢に痙性麻痺を有するPost-Stroke患者,健常者である.取得したデータはPG構築と評価の際にリファレンスとして利用する.動作支援実験は,角速度・角度・発生トルク等を監視し,状況に応じて駆動力を制御して動作支援の安全性を高める安全機構を構築・実装したHAL-SJを用いて行った.対象は,健常者の上肢パワーアシスト及び麻痺を有する運動機能障害者の下肢屈曲動作支援である.実験により,HAL-SJが状況に応じた適切な範囲で動作する事を確認した.本研究では,実証のためのプラットホーム開発と動作支援の実例を示すと共に,回復困難な運動麻痺を有する障害者の随意的な動作を代替して支援できるという新たな可能性を見いだす事ができた.これは,装着型の人間支援ロボットの安全性と実現する機構を議論するための実例として有用であると考えられる.多くの人々が安心して利用できる装着型ロボット実現の一助になれば幸である.
メタゲノム法による難培養海洋環境微生物からの新規生合成マシナリーの探索と物質生産

海洋メタゲノムからの新規生合成マシナリーの探索を目的に研究を行った。その結果、研究期間において多様な海洋サンプルから70万以上のメタゲノムクローンを構築した。また複数のスクリーニング系において合計200を超える活性クローンを見出し、そのうち13クローンについてはDNA配列の決定も行った。その中には既知遺伝子に相同性を示すものも存在した一方、配列相同性からは全く活性機構が不明なものも存在し、未知のマシナリーを取得できた可能性が期待された。シデロフォア生産クローンのうち二つについてはその生産物を同定し、また生合成遺伝子クラスターに変異を加えることで、最終産物の構造変換を行うなどの応用研究も展開し、生物生産の多様化の例を示した。さらにメタゲノムから取得したbisucaberin生合成酵素は未解明な点が多い、酵素による大環状化反応機構の解明に有用であると考え構造生物学的な検討を行っている。また、別のシデロフォア生産クローンの一つを解析したところ、生合成遺伝子クラスター全長が25 kbp程度と非常に大きく、これまでにメタゲノムから機能ベーススクリーニング法で取得した生合成遺伝子クラスターとしては最大級のものであった。未だ生産物の同定には至っていないが、配列上の特徴から新規化合物を生産していると考えられた。この結果はメタゲノム法で非常に大きな生合成遺伝子クラスターを取得可能であること、またそれを異宿主で発現し活性物質を生産できることを示すものであり、本方法論の実用性を示す例であると考える。一方、抗菌活性クローンの一つが保有するDNA配列を決定したが、配列情報からは全く活性機構を予測することはできなかった。現在生産物の同定を進めているが、このように配列情報からは見出すことが困難な遺伝子を取得できたことは機能ベースメタゲノム法の有用な点であると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。有明海干潟砂泥、トカラ列島沖海底堆積物、天草諸島および四国沿岸の海洋無脊椎動物等から作成した海洋メタゲノムライブラリに対して、抗菌活性物質、金属結合物質、色素の生産の有無でスクリーニングを行ったところ、多くの活性クローンを見出した。それらの解析を行ったところ、金属結合物質生産クローン2種からそれぞれvibrioferrinおよびbisucaberinを同定し、また新規生合成遺伝子を取得した。これらはそれぞれ査読月論文として報告した(文献1、2)。特にbisucaberin生合成遺伝子はこれまでに知られている生合成遺伝子群と比較して、DNA配列およびORFの構成の新規生が高く、メタゲノム法によってこれまで培養されてこなかった微生物から遺伝子を取得したと考えられる。また、bisucaberin生合成遺伝子クラスターのうち、生合成最終段階に関与すると考えられる環化酵素MbsDを、desferrioxamine Eの生合成に関与すると推測されている、Erwinia amylovora由来の生合成遺伝子DesDと入れ替えた融合クラスタークローンを作成した。生産物を解析したところdesferrioxamine Eのみが生産されており、遺伝子を入れ替える事で代謝経路を完全に変更する事ができ、また推定遺伝子であったDesDが実際にdesferrioxamine Eの生産に関与する事を明らかにした。それ以外にも、青色蛍光色素生産クローンの解析を行ったところ、anthranilic acidの生産を確認した。またその生合成遺伝子クラスターを解析したところ、一般的なキヌレニンを中間体とする系路では無く、新規な代謝経路によるものである事が示唆され、現在解析を進めている。さらに抗菌物質生産クローンを解析したところ、その活性本体は選択マーカーとして加えていたchloramphenicolである事が明らかになった。また、それはクローンが保有する加水分解酵素により、耐性遺伝子によりアセチル化されて一旦失活したchlorampenicolが再度活性化されている事を明らかにした。このような活性を有する酵素はこれまでに報告されておらず、やはり未培養微生物由来の遺伝子ある事が示唆された。

現在生産物の同定を進めているが、このように配列情報からは見出すことが困難な遺伝子を取得できたことは機能ベースメタゲノム法の有用な点であると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の目的であった様々な活性を有するクローンをメタゲノムライブラリから取得し、それらを解析する事で新規性の高い遺伝子群を見出している。また、取得した情報を元に、生合成遺伝子クラスターを改変する事で、代謝経路の変更および未解析遺伝子の機能解明を達成した。発光や酵素阻害など興味深い活性を示すが未だDNA配列あるいは翻訳産物の機能または生産物の解析が進んでいないクローンが多数あり、それらの解析を進めていく予定である。また取得した遺伝子を用いて不明な点が多く残る、酵素による大環状化合物の合成機構解明を目指し変異体の作成と生産物解析を進めていく計画である。
サイクリンが遺伝的組換えを制御し癌を抑制する仕組み

サイクリンやサイクリン依存性リン酸化酵素(CDK)は、多くの癌細胞で異常がある。これらの分子はG1期の細胞周期のチェックポイントで働くRb蛋白質などの異常を介してゲノムを不安定化し、細胞を癌化させると考えられてきた。しかし、申請者は独自の解析からCDKがゲノムの修復を行う遺伝的組換えに関わる分子群の制御を行うことを発見した。これは、これまでのモデルとは異なり、CDKの異常がチェックポイントの異常に加えて、ゲノム修復機構の異常につながるため、ゲノムが不安定になり細胞が癌化するという新たな仮説を支持している。そこで、遺伝的組換えが容易に行える出芽酵母をモデル生物として用い、サイクリン依存性リン酸化酵素がどのように、ゲノム修復の中でも、重要な相同組換え反応を制御するかの分子機構の解明を行った。逆遺伝学的手法とバイオインフォマティクスを組み合わせることで、網羅的にCDKのターゲット分子を探索したところ、3つの候補分子を同定した。その中の一つの分子については、詳細に分子機構を解析し、興味深いことに、最初にCDKによりリン酸化されることで、さらに、Polo-like Kinase(PLK)であるCdc5分子によってもリン酸化されることが明らかとなった。PLKはサイクリンと同様に、ヒトの癌細胞で、過剰発現していることが多く観察される分子である。今回同定した分子は、ヒトやマウスにも存在し、癌抑制遺伝子であることが示唆されている。これらのことは、癌細胞で高発現していもサイクリンやPLKが、今回同定した相同組換え反応に関与する分子を介して、ゲノムを不安定化させ癌を引き起こす可能性を示唆している。
新規セリン・スレオニンキナーゼLATS2による細胞増殖制御機構の解明

前年度までにLATS2キナーゼをベイトとした、Yeast Two-HybridスクリーニングによるLATS2キナーゼ結合蛋白質の探索を行い、LIM蛋白質Ajubaを同定した。そしてLATS2キナーゼとAjubaはM期で結合が亢進すること、LATS2キナーゼ、Ajubaともに中心体にも局在することなどの知見を得た。本年度はLATS2キナーゼおよびAjubaのM期における生理的役割を明らかにする目的で、HeLa細胞を用いたRNAiを行った。LATS2キナーゼおよびAjubaの発現抑制によるM期への影響を観察するために次の操作を行った。チミジンによる最初のS期同調完了後にsiRNAをトランスフェクションした。その後ヒドロキシウレアによる2回目のS期同調を行った。この操作により、S期同調後に訪れる最初のM期で、LATS2キナーゼないしAjubaの発現が抑制される細胞を得ることができる。その時のM期の細胞をγ-チューブリンおよびα-チューブリンに対する特異抗体を用いた免疫染色により観察した。その結果LATS2キナーゼ、Ajubaの発現抑制は、共に紡錘体形成異常が原因と思われる細胞分裂の異常を引き起こした。この結果とLATS2キナーゼおよびAjubaが中心体およびmidbodyに局在するという結果から、LATS2キナーゼとAjubaはM期において会合し、M期進行における中心体の機能や紡錘体形成や染色体分配に重要な役割を果たすことが考えられた。
卵巣癌細胞における腹膜播種性転移の分子機構の解明とその治療法への応用

表層上皮性卵巣癌は診断時に既に半数近くの症例がリンパ節転移や腹腔内へと播種した進行例で発見される症例が多く、女性性器悪性腫瘍の中でも特に予後不良な癌であると考えられている。卵巣癌の予後を改善するためには腹膜播種やリンパ節転移を特異的に制御するための治療法を開発する必要がある。Rho-ROCKシグナル伝達系を介した分子機構が播種性の転移に関連があるとの報告があり、卵巣癌においてもその分子機構の存在が考えられる。本研究では、Rho-ROCK経路の阻害剤であるY-27632による播種抑制効果を検討することにより、卵巣癌に対する新しい治療法の開発を目的とした。(1)卵巣癌由来培養細胞株におけるY-27632によるアクチン束の形成阻害効果の検討:各種卵巣癌由来培養細胞株にY-27632を添加し(0、1、10、25、100μM)添加1時間後の各種細胞のアクチン束形成阻害効果を解析した。なお、アクチン束はRhodamine phalloidin (Molecular Probes)にて染色を行う。Y-27632添加によりアクチン束形成阻害が可能であった卵巣癌由来培養細胞株(RMG-I、RMG-II、RMUG-S)の同定に成功した。(2)in vivo実験:卵巣癌由来培養細胞株RMG-I、RMG-IIそしてRMUG-Sを用いたそれぞれの腹膜播種モデルマウスに対して、各種濃度のY-27632を腹腔内投与した結果、残念ながらY-27632による腹膜播種抑制効果は得られなかった。卵巣癌は診断時に卵巣に限局した状態で発見されるものが少なく既に半数近くの症例がリンパ節転移や腹腔内へと播種した進行例で発見される症例が多く予後不良な癌である。したがって、卵巣癌の予後を改善するためには腹膜播種やリンパ節転移を特異的に制御するための治療法を開発する必要がある。腹膜播種性の転移を形成することが多い卵巣癌においてもRho-ROCKシグナル伝達系を介した分子機構の存在が考えられる。そこで本研究では、Rho-ROCK経路の阻害剤の一つである「Y-27632」による播種抑制効果を検討することにより、卵巣癌の腹膜播種性転移におけるRhO-ROCKシグナル伝達機構の関与を解析し、卵巣癌に対する新しい治療法の開発を目的とした。平成15年度(1)卵巣癌培養細胞株におけるY-27632によるアクチン束の形成阻害効果の検討:各種卵巣癌由来培養細胞株にY-27632を添加し(0、1、10、25、100μM)添加1時間後の各種細胞のアクチン束形成阻害効果を解析した。(2)卵巣癌培養細胞株におけるLPA刺激による細胞運動効果とY-27632によるその運動阻害効果の検討:各種卵巣癌由来培養細胞株の血清を除いた18時間後LPA(Sigma)を5μmol/L添加し、さらにY-27632を各濃度で添加し(0、1、10、25、100μM)、添加1時間後の各種細胞の細胞運動時に認められる葉状仮足の進展の観察を現在行っている。
新生児・早産児における免疫寛容及び免疫応答機構の統合的免疫細胞・分子学的解析

新生児免疫寛容は基礎的にも臨床的にも重要な事象だが、その成立機序は十分には解明されていない。本研究では、代表者が確立したヒト臍帯血T細胞におけるスーパー抗原による特異的anergyやdeletionという免疫寛容誘導モデルにおいて、細胞分画・DNAメチル化・遺伝子発現の解析を行い、制御性T細胞やエピゲノム調節がどのように新生児免疫寛容の分子機構に関わっているかを明らかにする。また、同様のモデルを用いて、早産児の免疫系遺伝子発現・サイトカイン産生にどのような免疫細胞や分子パスウェイが重要な働きをしているかを明らかにする。
免疫抑制剤を用いない皮下への膵島移植の実現

1.マウスモデルにおける皮下膵島移植各種抗体や遺伝子改変種が豊富なマウスモデルの確立によって、本研究における膵島生着機構解明のためのより詳細な免疫学的解析が可能となる。ドナー:C57BL/6(B6)マウス、レシピエント:BALB/cマウスの組み合せを検討した。BALB/cマウスの鼠蹊部皮下に塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)-ヘパリン担持アガロースロッドを埋入し、4日後に薬剤によって糖尿病を誘発した。bFGF-ヘパリン担持アガロースロッドをBALB/cマウスの皮下に8日間作用させることで血管が形成された。その部位へB6マウス膵島を移植することで、免疫抑制剤を一切使用することなく10匹中8匹のレシピエントの血糖値が100日以上正常化した。移植120日後において移植膵島が皮下で生着していたことが組織学的に検証された。これらの結果から、マウスモデルにおいても本手法の有用性が示され、本研究における免疫抑制剤非投与下において皮下に移植した同種異系膵島の長期生着が種を超えた現象であることが示唆された。2.生体吸収性デバイスの開発昨年度に引き続き、本手法をより低侵襲化するために生分解性デバイスを開発し薬剤を投与することで、糖尿病ラット皮下に膵島の移植部位を作製した。生体吸収性デバイスとしてbFGF-ヒアルロン酸ナトリウム水溶液混合液を、膵島の移植空間を確保する癒着防止剤としてゼラチン膜を用いた。デバイス埋入後7、37、67日の皮下組織から、埋入日数が進むにつれてゼラチン膜が分解吸収され、埋入67日で殆どが分解吸収されていたことが示された。昨年度の結果と併せて、デバイスの長期間留置や分解吸収が移植膵島の長期生着を阻害する可能性は少なく、免疫抑制剤非投与下で皮下に膵島が生着し得る環境形成に関してアガロースを用いた実験系と同等の効果が得られ、生分解性デバイスの有効性が示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。免疫抑制剤を用いない皮下膵島移植の実現を目指して研究を行ってきた。以前より実施してきた実験系であるドナーをF344ラット、レシピエントをACIラットとした系統の組み合わせではなく、新たにドナーをWistarラット、レシピエントをLewisラットとした組み合わせについて検討した。塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)を担持したアガロースロッドを薬剤によって糖尿病を誘発したLewisラットの皮下に埋め込むことで、Lewisラットの背部皮下部位に血管や肉芽状の組織が形成された。形成された移植部位にWistarラットの膵島を移植すると、5匹中すべてのレシピエントで免疫抑制剤を一切使用することなく、血糖値を100日以上正常化することができた。移植後100日における移植部位のH&E染色とインスリンの免疫染色から移植後長期に渡り移植膵島が皮下において長期に生着していることがわかった。これらの結果から、新たな系統の組み合わせにおいても本研究の有用性が示された。皮下部位に移植部位を作製し、膵島を移植する本手法をより低侵襲化するために生分解性の素材を用いたデバイスを検討した。糖尿病を誘発したACIラットの皮下にゼラチン膜を挿入し、bFGF、ヒアルロン酸ナトリウム水溶液の混合液を注入することで血管や組織の形成することができた。ACIラットの背部皮下に形成された移植部位にF344ラットの膵島を移植したところ、9匹中8匹のレシピエントで免疫抑制剤を一切使用することなく血糖値を100日以上正常化することができた。移植後30日及び移植後60日におけるH&E染色とインスリンの免疫染色から、いずれの日数においても移植膵島が皮下において生着していることが確認された。以上の結果から、本手法におけるデバイスは新規の生分解性デバイスとして期待できる。本年度においては、薬剤担持ハイドロゲルデバイスを用いてラットの皮下に形成した移植部位に膵島をする、同種異系の膵島移植実験を主に行った。今まで行ってきたドナーをF344ラット、レシピエントをACIラットとした系統の組み合わせではなく、Wistarラット、レシピエントをLewisラットとした新たな系統の組み合わせにおいても、免疫抑制剤を一切使用することなく皮下において長期に膵島を生着させることに成功し、本研究の有用性を示すことができた。現在、成果をまとめた論文を投稿予定である。また、生分解性デバイスの検討に関しては現在推進中ではある。しかし、本年度において新規のデバイスを用いて、ACIラットの皮下に血管の豊富な移植部位を作製し、その部位にF344ラットの膵島を移植することで長期にレシピエントの血糖値を下げることが可能であることを示した。従来のアガロースゲルではなく、新規に検討した生分解性デバイスによっても、皮下に免疫寛容環境が形成されることを見出した。これらの結果から、今後の成果が十分に期待できる段階にあると考えられる。本年度の成果について、日本バイオマテリアル学会シンポジウム2016にて発表した。今後、研究成果をまとめた論文を執筆する予定である。

ドナー:C57BL/6(B6)マウス、レシピエント:BALB/cマウスの組み合せを検討した。BALB/cマウスの鼠蹊部皮下に塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)-ヘパリン担持アガロースロッドを埋入し、4日後に薬剤によって糖尿病を誘発した。bFGF-ヘパリン担持アガロースロッドをBALB/cマウスの皮下に8日間作用させることで血管が形成された。その部位へB6マウス膵島を移植することで、免疫抑制剤を一切使用することなく10匹中8匹のレシピエントの血糖値が100日以上正常化した。移植120日後において移植膵島が皮下で生着していたことが組織学的に検証された。これらの結果から、マウスモデルにおいても本手法の有用性が示され、本研究における免疫抑制剤非投与下において皮下に移植した同種異系膵島の長期生着が種を超えた現象であることが示唆された。2.生体吸収性デバイスの開発昨年度に引き続き、本手法をより低侵襲化するために生分解性デバイスを開発し薬剤を投与することで、糖尿病ラット皮下に膵島の移植部位を作製した。生体吸収性デバイスとしてbFGF-ヒアルロン酸ナトリウム水溶液混合液を、膵島の移植空間を確保する癒着防止剤としてゼラチン膜を用いた。デバイス埋入後7、37、67日の皮下組織から、埋入日数が進むにつれてゼラチン膜が分解吸収され、埋入67日で殆どが分解吸収されていたことが示された。昨年度の結果と併せて、デバイスの長期間留置や分解吸収が移植膵島の長期生着を阻害する可能性は少なく、免疫抑制剤非投与下で皮下に膵島が生着し得る環境形成に関してアガロースを用いた実験系と同等の効果が得られ、生分解性デバイスの有効性が示唆された。本研究の臨床応用を目指すにあたって、薬剤担持ハイドロゲルデバイスによる免疫寛容環境形成機序の詳細な解析を進め、形成機序を明らかにする必要があると考えられる。今後、より詳細に免疫学的な解析を進めるために、遺伝子改変種や各種抗体が豊富なマウスでの実験系を確立することを目指す。現在、レシピエントにBALB/cマウスを、膵島のドナーにC57BL/6(B6)マウスを用いた実験系において、bFGF担持アガロースロッドを用いて皮下に血管が豊富な移植部位を作製し、その部位にB6マウスの膵島を移植することで免疫抑制剤を一切使用せずに膵島をBALB/cマウスの皮下に長期に生着させることを検討しているところである。今後、成果をまとめ報告する予定である。また、ラットにおける生分解性デバイスを用いた皮下への膵島移植実験において、長期の経過観察をする予定である。今後、ACIラットの皮下においてデバイスを長期に留置し、異なる留置期間によるデバイスの分解量を調べる。また、皮下において長期に生着した移植膵島の組織学的な検討や、レシピエントACIラットの血漿中のインスリン濃度や、腹腔内糖負荷試験を行うことで移植膵島の機能評価を行い、本研究における生分解性デバイスの有用性を示したいと考える。29年度が最終年度であるため、記入しない。
水素乱流燃焼機構の解明

水素乱流燃焼はエンジン内燃焼,ガスタービン燃焼など広い範囲で観察される現象であるが,乱流場と化学反応が相互に干渉し合う非常に複雑な現象であるため,その機構解明は十分に行われていない.高効率の実用燃焼器を設計・開発するためには,乱流状態で燃焼している予混合火炎の諸特性を精度良く予測可能な乱流燃焼モデルを構築する必要がある.本研究では乱流予混合火炎の伝播機構及びフラクタル特性などを明らかにするために,高次精度差分法とスペクトル法を用いて,二次元一様等方性乱流中を伝播する水素・空気乱流予混合火炎の直接数値計算を行った.化学反応機構としては9化学種21素反応からなる詳細化学反応機構を用い,輸送係数・物性値の温度依存性を考慮に入れた.局所火炎厚さの確率密度関数は層流火炎厚さよりも小さな値でピークを示し,火炎面が未燃側に凸の場合局所火炎厚さは厚くなり,既燃側に凸の場合薄くなることを明らかにした.局所熱解放率は,火炎面の曲率と密接に関係しており,火炎面が既燃側に凸の場合熱解放率が大きくなり,未燃側に凸の場合熱解放率は小さくなることを明らかにしたが,これは水素と酸素の拡散係数の違いにより,局所的な火炎構造が変化するためである.また,局所熱解放率と火炎面の接線方向の歪み率の間には相関があり、当量比が大きな場合接線方向の歪み率の増加とともに局所熱解放率はほぼ線形に増加することを明らかにした.乱流予混合燃焼に対する乱流燃焼モデルを構築するために,直接数値計算により得られた火炎面に対してフラクタル解析を適用した.この結果,二次元一様等方性乱流中を伝播する水素乱流予混合火炎は明確なフラクタル特性を示すことが明らかとなり,そのフラクタル次元は非反応性二次元乱流中のscalar等値線のフラクタル次元とほぼ一致することが明らかになった.水素乱流燃焼はエンジン内燃焼,ガスタービン燃焼など広い範囲で観察される現象であるが,乱流場と化学反応が相互に干渉し合う非常に複雑な現象であるため,その機構解明は十分に行われていない.高効率の実用燃焼器を設計・開発するためには,乱流状態で燃焼している予混合火炎の諸特性を精度良く予測可能な乱流燃焼モデルを構築する必要がある.本研究では乱流予混合火炎の伝播機構及びフラクタル特性などを明らかにするために,高次精度差分法とスペクトル法を用いて,二次元一様等方性乱流中を伝播する水素・空気乱流予混合火炎の直接数値計算を行った.化学反応機構としては9化学種21素反応からなる詳細化学反応機構を用い,輸送係数・物性値の温度依存性を考慮に入れた.局所火炎厚さの確率密度関数は層流火炎厚さよりも小さな値でピークを示し,火炎面が未燃側に凸の場合局所火炎厚さは厚くなり,既燃側に凸の場合薄くなることを明らかにした.局所熱解放率は,火炎面の曲率と密接に関係しており,火炎面が既燃側に凸の場合熱解放率が大きくなり,未燃側に凸の場合熱解放率は小さくなることを明らかにしたが,これは水素と酸素の拡散係数の違いにより,局所的な火炎構造が変化するためである.また,局所熱解放率と火炎面の接線方向の歪み率の間には相関があり、当量比が大きな場合接線方向の歪み率の増加とともに局所熱解放率はほぼ線形に増加することを明らかにした.乱流予混合燃焼に対する乱流燃焼モデルを構築するために,直接数値計算により得られた火炎面に対してフラクタル解析を適用した.この結果,二次元一様等方性乱流中を伝播する水素乱流予混合火炎は明確なフラクタル特性を示すことが明らかとなり,そのフラクタル次元は非反応性二次元乱流中のscalar等値線のフラクタル次元とほぼ一致することが明らかになった.