hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
弱い断層における大きな地震の発生過程：強度の低さによる制約

地震活動度が高くなるような、正の相関(中程度)が見出された。この原因として、重力の年周変化の主要因である地表水の季節変動が、荷重変形によって、地下の断層へ周期的な応力変化を与えることが考えられる。この応力変化の程度は、大きくても1kPaと見積もられる。沈みこみ帯の地下で発生する中小規模の地震活動がこの程度の応力変化の影響を受けるということは、地震断層の強度が全体として低いことをサポートする内容である。本研究の内容は、EPS誌から出版され、Earth Planets Space誌のhighlighted papers 2018に選出された。本年度は、全世界の重力データと地震活動データを用いた統計解析により、沈み込み帯で発生する地震活動が地表水の季節変動の影響を受けていることを明らかにした。因果関係は必ずしも確定できないが、地表水の季節変動による地下の断層への周期的な応力変化が地震を誘発している可能性がある。低強度断層における地震発生過程の新たな一面を見出したもので、当初の予定には直接含まれなかったものの、本研究計画で達成された重要な成果と言える。また、前年度に並列化率が改善された境界要素法計算コードを用いることで、複数の断層上での摩擦構成則と弾性体力学とをカップリングした数値実験を、実用的な時間内で可能とした。予備的な研究として、地表で観察されるような並行する2本の断層モデルを設定した。このモデル上での数値実験から、断層間の弾性的相互作用により、低強度断層上でのスローなすべりイベントの繰り返しが一時的に(相対的)高速すべりイベント化するような挙動が見いだされつつある。この挙動は、古典的な静弾性力学ではストレスシャドウの関係となる断層上でのもので、非自明な結果である。本年度は、複数の断層上での摩擦構成則と弾性体力学とを組み合わせた数値実験を、並列化率の改善された境界要素法計算コードにより行った。特に、地表で観察されるような並行する断層の模型として、2列の断層モデルを設定し、摩擦構成則の細部に依存する結果と依存しない結果とを切り分け、より一般的には何が言えるかという観点から解析した。その結果、断層間の力学的相互作用により、低強度断層上でのスローなすべりイベントの繰り返しが、(相対的)高速すべりイベント化するような挙動が見られた。この結果は、静弾性力学ではストレスシャドウの関係となる断層上でのもので、非自明な結果と言える。ただし、イベント自体の規模が巨大化するような傾向は見られなかった。本研究の内容は、EPS誌から査読付論文として出版された。本研究計画は、計画段階にはなかった熊本地震の発生により、当初は同地震の解析に大きなリソースを割くこととなった。この副産物として、地震活動の解析技術が向上し、プレート沈みこみ帯の地下で発生する中小規模の地震活動が1kPa程度の応力変化の影響を受けていることの発見に繋がった。これは、地震断層の強度が全体として低いことをサポートする内容であり、結果として本研究計画のスコープが妥当であったことを示した。一方で、スローなすべりイベントによる大きな地震の誘発については、計画段階での想定よりもマイナーな現象である可能性が高くなった。
病原メカニズムの解明に基づく海産白点虫症対策の確立

今年度の研究の目標は、同定した病原因子候補について、組み換えタンパク質を作製し、ワクチンとしての効果を評価することであった。具体的なワクチン候補として、酸性リン酸化酵素(PTP1b)とタンパク質分解酵素(cathepsinL-like)を用いた。・テトラヒメナ発現系を用いたワクチン生産の予備実験;テトラヒメナ発現系を利用して生産した組み換えタンパク質の抗原性を確認するために、海産白点虫の既知の抗原であるi-antigenの組み換えタンパク質を生産し、実験魚(ブラックモリー)に摂取しワクチンとしての効果を確認した。攻撃試験後の生残率、ELISAによるi-antigen特異抗体の抗体価、いずれにおいても対照区に比べ、ワクチンを接種した魚において上昇が見られたことから、テトラヒメナ発現系で作製した組み換えタンパク質が抗原性を有することが分かった。・テトラヒメナ発現系を用いた病原因子候補の生産:前年度に、i-antigenの生産に関する最適化は行っていたが、同様の方法では上記の病原因子候補を効率的に生産することができなかった。そこで、さらなる最適化を検討した結果、コドンの最適化が有効であることが判明した。同じ、繊毛虫類であることから、コドンの最適化は不要であると予測していたが、特定のコドンについては、テトラヒメナのコドン使用に最適化することが必須であることが判明した。・養殖対象魚を用いたワクチン試験:海産白点虫の被害が甚大である、マダイについて、上記のi-antigen、PTP1b、cathepsinL-likeを抗原としたワクチン試験を行うことを計画していたが、上述した理由により、組み換えタンパク質の生産が遅れたため、期間内に試験を行うことはできなかった。これに関しては、受け入れ教員の協力の下、引き続き実行中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は病原メカニズムに関与する病原因子候補の特定と、実験に必要な技術の開発を目標とし、主に以下の3項目について研究を行った。1.海産白点虫のクローン化:一般的に天然では海産白点虫は血清型として分類される複数の系統が混合した状態で存在しているが、現在研究室で保有している海産白点虫も3つの血清型が混合していることが判明した。そこで、虫体のクローン化を行い、3種の中で最も感染力が強いと考えれらる1系統を選別した。これにより遺伝的に均一な集団を材料に研究を進めることが可能となった。2.病原因子の探索:海産白点虫の感染ステージに特異的に発現しているタンパク質分解酵素をzymographyにより特定し、各種クロマトグラフィの組み合わせにより該当酵素の精製を行った。アミノ酸配列の決定に必要な量を得るために現在も精製を継続中である。また、感染ステージにおいて発現量が非常に高いリン酸化酵素(PTPlb)を同定しており、これについてはcDNA配列のクローニングまで完了している。いずれの酵素も病原性に関与する可能性は高く、今後は遺伝子クローニングを完了し、リコンビナントタンパク質を作製し詳細な機能解析を行う予定である。3.海産白点虫タンパク質の発現系:海産白点虫のリコンビナントタンパク質を効率的に作製するために、同じ繊毛虫類に属するテトラヒメナを用いた発現系の構築を試みた。発現ベクターの構築および、遺伝子導入の条件検討を行い、海産白点虫のタンパク質を効率的に発現させることができた。大腸菌発現系で繊毛虫タンパク質を発現させるには遺伝子の改変を行う必要があったため、このテトラヒメナ発現系の利用により、海産白点虫リコンビナントタンパク質の作製が容易となった。病原因子候補の機能解析に応用すると共に、大腸菌発現系により得られたリコンビナントタンパク質との抗原性の違い等も調べる予定である。昨年度に引き続き、海産白点虫の病原因子の特定を継続すると共に、リコンビナントワクチンの発現系の最適化を行った。1.病原因子の探索昨年度までに、zymography上のバンドとして特定されていた、感染ステージに特異的に発現するタンパク質分解酵素について、アフィニティカラムを利用して精製した後、質量分析を行い同定を試みた。海産白点虫については、検索に必要なタンパク質のデータベースが十分に確立していないため、de novo解析により部分アミノ酸配列を推測し、これを元に、degenerate PCRおよびRACE PCRを行い、cDNAの全長配列を決定した。この新規のタンパク質分解酵素は他の繊毛虫のcathepsin Lに高い相同性を示した。CathepsinLは他の病原性の原虫において、病原因子として働く可能性が示唆されており、今後さらに詳細な機能解析を進めていく予定である。2.海産白点虫タンパク質の発現系昨年度に確立したテトラヒメナを用いた発現系を利用して、既知のワクチン抗原であるi-antigenの発現を試みたが、これまでに確立した系では効率的な発現が見られなかった。そこで、各種の検討を行った結果、導入する遺伝子の開始コドン周辺の配列の最適化、および、精製に用いるtagについて最適なものを選択することにより、十分な発現量を確保し、精製を行うことができた。今後、i-antigenについては大腸菌を用いて作製したリコンビナントタンパク質と抗原性の違いを比較する予定であり、上記のタンパク質分解酵素等についてテトラヒメナ発現系を用いて、リコンビナントタンパク質を作製し機能解析を進める予定である。

具体的なワクチン候補として、酸性リン酸化酵素(PTP1b)とタンパク質分解酵素(cathepsinL-like)を用いた。・テトラヒメナ発現系を用いたワクチン生産の予備実験;テトラヒメナ発現系を利用して生産した組み換えタンパク質の抗原性を確認するために、海産白点虫の既知の抗原であるi-antigenの組み換えタンパク質を生産し、実験魚(ブラックモリー)に摂取しワクチンとしての効果を確認した。攻撃試験後の生残率、ELISAによるi-antigen特異抗体の抗体価、いずれにおいても対照区に比べ、ワクチンを接種した魚において上昇が見られたことから、テトラヒメナ発現系で作製した組み換えタンパク質が抗原性を有することが分かった。・テトラヒメナ発現系を用いた病原因子候補の生産:前年度に、i-antigenの生産に関する最適化は行っていたが、同様の方法では上記の病原因子候補を効率的に生産することができなかった。そこで、さらなる最適化を検討した結果、コドンの最適化が有効であることが判明した。同じ、繊毛虫類であることから、コドンの最適化は不要であると予測していたが、特定のコドンについては、テトラヒメナのコドン使用に最適化することが必須であることが判明した。・養殖対象魚を用いたワクチン試験:海産白点虫の被害が甚大である、マダイについて、上記のi-antigen、PTP1b、cathepsinL-likeを抗原としたワクチン試験を行うことを計画していたが、上述した理由により、組み換えタンパク質の生産が遅れたため、期間内に試験を行うことはできなかった。これに関しては、受け入れ教員の協力の下、引き続き実行中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。計画表に基づき、タンパク質分解酵素の研究、および発現系に関する研究は順調に進行させることができたぶ、アポトーシス誘導に関する研究に着手することができなかった。しかしながら、これに変えて、リン酸化酵素に関する研究に着手しており、今年度の最終目標である、複数の病原因子候補を特定するという目標は達成されたため、おおむね順調と評価した。当初の予定にあったいくつかの課題については、時間と研究予算の都合により、取り組むことができなかった。しかしながら、病原因子候補の遺伝子の同定は完了し、リコンビナントワクチンの発現系も完成しており、今年度は最終目的である、新規ワクチンの開発に取り組むことができる予定である。今年度、病原因子候補とした2つの酵素の解析を、引き続き、重点的に推進する予定である。また、同時に、今年度はアポトーシス誘導に関する研究にも着手し、RNA干渉に関する技術開発も開始する。当初予定していた、SSH cDNAライブラリーの構築は、すでに2つの病原因子候補を特定しているため、予算を勘案し、場合によっては実施しない可能性もある。今年度は本研究の予定研究期間の最終年度であるため、最終的な目標であるのワクチン開発を達成することを念頭に置き、昨年度までに同定した病原因子候補に対するワクチンの作製とその試験を優先的に行う。
S.mitis 由来スーパー抗原が歯周炎の発症および増悪に及ぼす影響

昨年度までの研究で,我々はStreptococcus mitis 108株が産生するスーパー抗原F-2は,内毒素およびヒト型インターフェロン(IFN)-γで刺激された歯肉線維芽細胞をアクセサリー細胞として,協力にT細胞増殖とインターロイキン(IL)-2およびIFN-γ産生を誘導すること,さらにF-2活性化T細胞が歯肉線維芽細胞に対して強い傷害性を示すことを明らかにした。そしてこの傷害活性はLFA-1とICAM-1の相互作用によって制御されていることを明らかにした。そこで本研究ではまず、F-2が活性化するT細胞の表現型を同定した。ついで、これらのT細胞活性化に係わる細胞接着分子についても検討を加えた。その結果,S.mitisスーパー抗原F-2は、SEB、PHA、およびIL-2同様CD4+T細胞とともにCD8+T細胞も誘導した。また、F-2で刺激を受けたT細胞では、Vβ2,5.1をもつT細胞が選択的に増加していた。F-2活性化T細胞においては、HLA-DRおよびCD2分子の増加がみられたが、CD11a分子の発現量は変化しなかった。さらに、T細胞の増殖抑制試験をおこなった結果、抗HLA-DRおよびCD2抗体はT細胞の増殖を強く抑制したが、抗CD11a抗体は弱い抑制効果しか示さなかった。この結果は、F-2活性化T細胞が示す細胞傷害活性の抑制実験結果と全く対照的であり、F-2によるT細胞増殖と細胞傷害とが違ったメカニズムで誘導される可能性を示している。1.F-2によるヒトT細胞のアナジーの誘導ヒトの末梢血単核細胞,血管内皮細胞および歯肉線維芽細胞をそれぞれアクセサリー細胞とし,これらにF-2および自己T細胞を添加した.5日間培養後,T細胞のみを回収し,次にこのT細胞を同抗原によって3日間再刺激し,その後の増殖の程度を[^<125>I]Deoxyuridineの取り込みを指標にして調べた.同時に,培養上清中のIL-2,IL-4,IL-6,IL-8,およびIFN-γ濃度をBio assay法およびELISA法で測定した.さらに,これらサイトカインのmRNA発現量をRT-PCR法によって調べた.以上のそれぞれの結果と未刺激T細胞にF-2を添加したときのそれとを比較し,アナジー誘導の程度を判定した.2.F-2によるヒトT細胞のアポトーシスの誘導in vitroにおいてヒトT細胞をアクセサリー細胞とF-2存在下で培養した.各時間後に各細胞を回収し,1.の方法でT細胞を分離する.これらのT細胞からゲノムDNAを抽出した後,アガロースゲル電気泳動法によって抽出標品の泳動パターンを観察した.以上の研究結果から,Streptococcus mitis108株が産生するスーパー抗原F-2は,内毒素およびヒト型インターフェロン(IFN)-γで刺激された歯肉線維芽細胞をアクセサリー細胞として,強力にT細胞増殖とインターロイキン(IL)-2およびIFN-γ産生を誘導すること,さらにF-2活性化T細胞が歯肉線維芽細胞に対して強い傷害性を示すことが明らかになった.さらにこの傷害活性がLFA-1とICAM-1の相互作用によて制御されていることを明らかにした.昨年度までの研究で,我々はStreptococcus mitis 108株が産生するスーパー抗原F-2は,内毒素およびヒト型インターフェロン(IFN)-γで刺激された死肉線維芽細胞をアクセサリー細胞として,強力にT細胞増殖とインターロイキン(IL)-2およびIFN-γ産生を誘導すること,さらにF-2活性化T細胞が歯肉線維芽細胞に対して強い傷害性を示すことが明らかにした.そしてこの傷害活性はLFA-1とICAM-1の相互作用によって抑制されていることを明らかにした.そこで本研究ではまず、F-2が活性化するT細胞の表現型を同定した。

ついで、これらのT細胞活性化に係わる細胞接着分子についても検討を加えた。その結果,S.mitisスーパー抗原F2は,SEB、PHA、およびIL-2同様CD4+T細胞とともにCD8+T細胞も誘導した。また、F-2で刺激を受けたT細胞では、Vβ2,5.1をもつT細胞が選択的に増加していた。F-2活性化T細胞においては、HLA-DRおよびCD2分子の増加がみられたが、CD11a分子の発現量は変化しなかった。さらに、T細胞の増殖抑制試験をおこなった結果、抗HLA-DRおよびCD2抗体はT細胞の増殖を強く抑制したが、抗CD11a抗体は弱い抑制効果しか示さなかった。この結果は、F-2活性化T細胞が示す細胞傷害活性の抑制実験結果と全く対照的であり、F-2によるT細胞増殖と細胞傷害とが違ったメカニズムで誘導される可能性を示している。
TACE-Timp3を標的とした糖尿病患者における歯周病悪化機序の解明

血糖コントロールが悪い糖尿病患者の歯周病は重篤化しやすいことが知られている。本研究において,高血糖状態で培養した歯肉線維芽細胞におけるTACEの活性およびMMP-3の産生が亢進した。さらにマクロファージ様細胞株THP-1において,リコンビナント活性型MMP-3を作用させると可溶型IL-6受容体(sIL-6R)の産生が有意に亢進した。以上の結果から,高血糖状態によるTACEの活性亢進およびMMP-3の産生亢進は膜タンパクのシェディングを亢進し,糖尿病患者における炎症の重篤化に関与する可能性が示唆された。さらに,高血糖状態における歯肉線維芽細胞およびマクロファージ等の炎症性細胞との相互作用がIL-6シグナル伝達系の活性化に影響を与える可能性が示唆された。本研究の最終目標は,糖尿病患者に頻発する歯周病悪化メカニズムを解明して,糖尿病-歯周病の相互作用の病態理論を構築することである。本研究においては,歯周組織の構築細胞である歯肉線維芽細胞の動態に着目し,近年,炎症や腫瘍の領域で注目されている膜タンパク質のシェディングに関与するADAM (a disintegrin and metalloproteinase)ファミリーの一つであるTACE (TNF αconverting enzyme,別名ADAM17)を標的分子とし,その生体特異的InhibitorであるTimp3 (tissue inhibitor of metalloproteinase-3)との相互作用を明らかにした後,一連の細胞反応に及ぼす"高血糖"の影響を検討している。本年度は,高血糖状態が歯肉線維芽細胞およびヒト単球系細胞株THP-1における1)TACEの活性に及ぼす影響の検討,2)シェディングによって誘導される可溶型IL-6受容体の産生性に及ぼす影響の検討を行った。まず,マクロファージ様に分化させたTHP-1に対して,高血糖状態を想定した25mMのD-glucoseを作用させたところ,TACEの活性がcontrol(5.5mM D-glucoseを作用させた細胞)に比較して,活性が有意に上昇した。浸透圧コントロールとして19.5mMのMannitolを作用させたところ,controlに比較して活性が上昇する傾向がみられた。歯肉線維芽細胞を用いて同様の実験を行ったところ,高血糖状態のみでTACEの活性が上昇した。次に,高血糖状態がシェディングによって誘導される可溶型IL-6受容体の産生性に及ぼす影響を検討した。マクロファージ様に分化したTHP-1および歯肉線維芽細胞ともに,高血糖状態で48時間刺激したところ,その産生性が亢進した。以上の結果から,高血糖状態はTACEの活性を亢進することによって,そのシェディング効果(標的膜タンパク質の産生)を促進する可能性が示唆された。糖尿病患者における炎症悪化のメカニズムの1つとして,TACEが関与している可能性は非常に高く,引き続き本研究を継続していく必要があると考える。本研究においては,歯周組織の構築細胞である歯肉線維芽細胞の動態に着目し,近年,炎症や腫瘍の領域で注目されている膜タンパク質のシェディングに関与するADAM(adisintegrin and metalloproteinase)ファミリーの一つであるTACE(TNFαconverting enzyme,別名ADAM17)を標的分子とし,その生体特異的InhibitorであるTimp3(tissue inhibitor of metalloproteinase-3)との相互作用を明らかにした後,一連の細胞反応に及ぼす"高血糖"の影響を検討している。本年度は,高血糖状態によって歯肉線維芽細胞からの産生が亢進するMMP-3に着目し,MMP-3がヒト単球系細胞株THP-1における可溶型IL-6受容体(sIL-6R)の産生性に及ぼす影響の検討を行った。すなわち,マクロファージ様THP-1に対して,リコンビナント活性型MMP-3を作用させた際の,1)sIL-6RのmRNA発現の定量(real-time PCR),2)培養上清中のsIL-6Rの定量(ELISA),3)膜上のIL-6Rの定量(Flowcytometry)を検討した。活性型MMP-3を作用させると,1)sIL-6RのmRNA発現には影響を及ぼさない,2)培養上清中のsIL-6Rの産生性を亢進する,

3)膜上IL-6Rの発現を減少させる,という結果が得られた。以上の結果から,高血糖状態によって歯周組織で産生が亢進するMMP-3が炎症性細胞(単球/マクロファージ系細胞)に作用すると,シェディング効果によってsIL-6Rの産生を促進し,さらなる炎症悪化を惹起する可能性が示唆された。糖尿病患者における炎症悪化のメカニズムの1つとして,シェディングが関与している可能性は非常に高く,引き続き本研究を継続していく必要があると考える。本研究の最終目標は,糖尿病患者に頻発する歯周病悪化メカニズムを解明して,糖尿病ー歯周病の相互作用の病態理論を構築することである。本研究においては,歯周組織の構築細胞である歯肉線維芽細胞の動態に着目し,近年,炎症や腫瘍の領域で注目されている膜タンパク質のシェディングに関与するADAM(a disintegrin and metalloproteinase)ファミリーの一つであるTACE(TNFαconverting enzyme,別名ADAM17)を標的分子とし,一連の細胞反応に及ぼす“高血糖"の影響を検討している。本年度は,高血糖状態において産生が亢進するMMP-3がマクロファージ様に分化させたヒト単球系細胞株THP-1において可溶型IL-6受容体(sIL-6R)の産生を亢進する結果をもとに,MMP-3によって誘導されたsIL-6Rが受容体としての機能を維持出来ているかさらなる検討を行った。まず,マクロファージ様THP-1に対して,リコンビナント活性型MMP-3を作用させると,1)膜上IL-6Rの発現が減少した(Flowcytometry)。さらに,2)MMP-3によって誘導されたsIL-6RはIL-6と結合して歯肉線維芽細胞に作用すると細胞内シグナル伝達系の一つであるERKのリン酸化を誘導する傾向がみられる(Western Blot),という結果が得られた。以上の結果から,高血糖状態によって歯周組織で産生が亢進するMMP-3が炎症性細胞に作用すると,シェディング効果によってsIL-6Rの産生を促進し,さらなる炎症悪化を惹起する可能性が示唆された。糖尿病患者における炎症悪化のメカニズムの1つとして,シェディングが関与している可能性は非常に高く,今後も本研究課題を継続していく必要があると考えるin vitroの実験系に関しては,おおむね順調に進展している。臨床サンプルの検討がまだ実施できていないので,次年度検討を行いたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度から臨床サンプルの検討を予定していたが,まだ実施できていない。In vitroの研究結果をさらに検証するためにも糖尿病患者臨床サンプルでの検討を実施したいと考える。
鳥類の繁殖年周期,形成機構の内分泌学的研究

温帯に棲む多くの鳥類には明確な年周期があるにもかかわらず,この繁殖年周期をかたちずくる内分泌機構に関する知識は乏しい。繁殖の開始機構に関しては,日長の増加という光周性刺激がゴナドトロピン分泌を促す。ところが,ゴナドトロピンの分泌がどのような機構で終息するか必ずしも明確ではない。これまで,実験室内で温度や餌など飼育条件を一定にして,光条件だけを変えることによってLH分泌の調節メカニズムを調べてきたが,長日によりLH分泌を誘導できるにもかかわらず,短日操作によってLH分泌を終了させることはほとんど出来なかった。ところが,ウズラを屋外に出し,餌だけは一定に与え,その他の条件は自然に近い状態で飼育一年半にわたり採血し,LHを測定した結果,実験室と異なり明確な年周期が見られた。ウズラと近縁なボブホワイトを用い,ウズラと同じようにLHの年周期を調べたところ,同じように血中LH濃度に年周期が認められた。そこでLH分泌への外気温の影響を調べたところ,短日条件と低温を同時に与えると,。LH分泌巣を完全に抑制出来ることが明らかになった。そこで温度に関係があるサイロキシンを測定したが,明確な年周期は認められなかった。LHの年周期を調べると,LHが下がりはじめる頃はまだ外気温がそれほど低くはなく,むしろ温度の変化率が大きい。そこで光条件を16L8Dから12L12Dにして,温度を暗期にのみ低くした。その結果,この条件でもLHの放出は完全に抑制されることがあきらかになった。日長の変化に伴って変化するホルモンであるメラトニンのLHへの影響を調べるため,松果体除去,眼球除去などの操作を行って光条件を変えたが,LH分泌への影響は見られなかった。外気温がLH分泌をどのように抑制しているかを調べる必要がある。1.光周性LH分泌に対する温度の効果:春先と秋では,むしろ春先の方が日が短いにもかかわらず生殖線の発達がおこり,秋には急速な生殖線の退縮がおこる.この現象は光不応と呼ばれ,長い間,長日にさらすと光周期の長さにかかわらず長日の効果がなくなるためとされている.しかし光不応の本体はよくわかっていない.そこで光周期以外に,明らかに年周期的に変動する外界の要因である気温をとりあげ,温度の光周性LH分泌に対する影響を調べた. 7°C, 19°C, 25°Cのいずれの場合も, 8L16Dから16L8Dにすると光周性LH分泌誘導が見られた.しかしながら,同じ温度条件下で16L8Dから8L16Dに戻すと, 19°C, 25°Cでは短日効果が顕著でない固体が多かったのに, 7°C,ではすべてLH分泌は低下し,未成熟な状態になった.2.自然の光条件でのウズラ血中LHの変動:個別ケージに入れたウズラを屋上に置き一年間,毎週採血して血中LH変動を調べるとともに,外気温を記録し,薄明から薄暮までの時間を記録した.血中LHは2月初めごろより突発的に上がり始め, 3月には高値となった.これと平行して3月中頃には精巣の活性を表す総排泄腔降起の大きさが,十分に大きくなった.この状態は89月まで維持され, 910月に急速にLHの低下が見られた.この頃は日の長さは2月中頃と同じであり,一日の最低温が10°Cを割り始める頃であった.3.以上の結果より, LH上昇開始のときは温度は関係ないが,日が短くなる時期には温度,特に低温がともに働いて, LH分泌を抑制するように作用すると考えられる.低温の影響がどのような生理学的,あるいは内分泌学的機構を介して働いているかは,今後調べる必要がある問題である.温帯に棲む多くの鳥類には明確な年周期があるにもかかわらず,この繁殖年周期をかたちずくる内分泌機構に関する知識は乏しい。

日長の変化に伴って変化するホルモンであるメラトニンのLHへの影響を調べるため,松果体除去,眼球除去などの操作を行って光条件を変えたが,LH分泌への影響は見られなかった。外気温がLH分泌をどのように抑制しているかを調べる必要がある。
ヒト胎児形態形成のdynamicsを理解するための階層的データベースの作成と応用

“京都コレクション"に属するヒト胚子のMR画像、位相CT画像、連続組織切片等を出発材料として、コンピュータ上で再構成を行い、発生段階ごとに3次元可視化、定量化を行った。各発生段階の正常形態、計測標準値の確立をめざした。全身各器官で、下記のような検討がなされ論文化した。脳神経;脳の血流にとって重要なWillis輪の形成について発生段階ごとに検討した。CS22,23で輪は完成するが、成人でみられるのと同様のvariationがすでにみられることがわかった(Furuichi et al 2018)。聴覚器;耳小骨の形成、骨迷路が膜迷路を追うように形成され、鼓室形成へ進む形成過程、タイムラインが明らかにされた(Ishikawa et al, 2018; Ohtsuki et al 2018)。視覚器;胚子期末から胎児期において眼球の位置が脳頭蓋から顔面頭蓋に移動し位置が決まる過程を3次元的に追うことができた(Osaka et al 2018)。消化管;生理的ヘルニアの還納過程で、消化管は腹腔内に手繰り寄せられるのではなく、むしろ腹壁がもちあがり消化管を包む"wrapping"が起きていることを示した(Nagata et al 2018)。胚子期、消化管は大きい肝臓に押し出され臍帯内に脱出すると言われている。われわれは、肝臓の大きさに無関係に消化管は臍帯へ脱出することを示した(Kanahashi et al 2018)。腎臓;腎臓が発生時に上昇し回転することは教科書に書かれているが、その動きを3Dでしっかり観察し、集合管尿路系の形成との関連で論じた(Ishikawa et al 2018)。ヒト腎臓(後腎)における尿集合管系の形成過程を明らかにし実験動物(マウス)との差異を論じた(Ishiyama et al 2018)。画像データベースとしてMRI 9例、位相CT 60例の新規の画像取得ができた。取得画像を用いて脳、感覚器、消化管、腎臓等主要器官の解析が進んだ。画像データベースをより充実させる。引き続き、全身各臓器の解析を進める。座標取得等を行い、数理統計学的解析が進むようにする。座標データを用いたモデル作成を進める。予定していた標本のMRI撮像が、諸事情で昨年度一時中断することになった。MRI撮像は1体約j30000円の費用が必要であるが、繰り越した助成金で、本年度MRI撮像の費用を賄う予定である。
ＴＤＬＳ分析計を駆使した森林生態系におけるメタン動態の新しい理解

本研究は、TDLS分析計を駆使して森林生態系におけるメタン動態を明らかにした。渦相関(EC)法および簡易渦集積(REA)法にプロファイル測定を併用することにより、森林生態系(樹冠)スケールでのメタンフラックスの日・季節・年々変動を連続モニタリングするとともに、森林内の各コンパートメント(湿地土壌・不飽和土壌・葉群・幹など)におけるメタンの吸収ないし放出速度をチャンバー法により連続観測し、コンパートメントスケールでのシンク/ソースの実態と時空間変動を調べた。この結果、湿地域を含む森林生態系におけるメタンフラックスの変動幅について定量化し、これらの森林がメタンのソースとなりうることを明らかにした。本研究では、研究目的の達成のために、下記の5つの課題を設定している。課題1濃度計にTDLS分析計を用いた渦相関(EC)法および簡易渦集積(REA)法により、森林生態系(樹冠)スケールでのCH4フラックズの日・季節・年々変動を連続モニタリングし、対象森林がメタンのシンクなのかソースなのか、またシンク/ソースがどのようにスイッチングするのかについて明らかにする。課題2TDLS分析計により森林内外のCH4濃度プロファイルを連続観測し、樹冠上フラックス連続観測結果や周辺地域の大気CH4濃度変動と併せて解析することにより、大気濃度および収支の変動とシンク/ソースの関係について明らかにする。課題3森林内の各コンパートメント(湿地土壌・不飽和土壌・葉群・幹など)におけるCH4の吸収ないし放出速度を、濃度計にTDLS分析計を用いた自動開閉の閉鎖循環式チャンバー法により連続観測し、コンパートメントスケールでのシンク/ソースの実態と時空間変動を明らかにする。課題4様々な樹種を対象として、TDLS分析計を組み込んだガス交換チャンバーシステムを用いた測定から、生きた葉群のCH4交換について明らかにする。課題5協力フラックスタワーサイトに簡易に導入することができる可動式REA法-CH4フラックスモニタリングシステムを構築し、サイト間比較へ向けて稼動を開始する。平成23年度は、まずアラスカサイトにおいては、渦集積(REA)法およびオープンパス&クローズドパス渦相関法による樹冠上CH4フラックス連続観測システムを併設し、各手法の比較検証、CH4濃度の時間変動やプロファイルの情報、CO2挙動との比較、また新たに立ち上げた開放定常式チャンバー法による土壌フラックスの連続観測結果との比較などから、樹冠上CH4フラックスデータの信頼性に対する徹底検討を行った。また桐生サイトにおいては、REA法による長期連続観測をおこなうとともに、閉鎖循環式チャンバー法によるコンパートメントスケールでのフラックス連続測定を行った。また湿地土壌・不飽和土壌を含む様々な土壌面120地点において閉鎖循環式チャンバー法によるフラックスのマニュアル多点測定を立ち上げた。桐生での渦相関(EC)法増設は、アラスカサイトでの比較実験のために測器を優先的に使用する戦略をとったために、次年度に持ち越した。REA法による長期連続フラックス観測結果を取りまとめ国際誌に発表するとともに(課題1)、葉群からのメタンフラックスは微小であるとの結果を取りまとめ国際誌に発表した(課題4)。課題1:濃度計にTDLS分析計を用いた渦相関(EC)法および簡易渦集積(REA)法により、森林生態系(樹冠)スケールでのCH4フラックスの日・季節・年々変動を連続モニタリングし、対象森林がメタンのシンクなのかソースなのか、またシンク/ソースがどのようにスイッチングするのかについて明らかにする。課題2:TDLS分析計により森林内外のCH4濃度プロファイルを連続観測し、樹冠上フラックス連続観測結果や周辺地域の大気CH4濃度変動と併せて解析することにより、大気濃度および収支の変動とシンク/ソースの関係について明らかにする。課題3:森林内の各コンパートメント(湿地土壌・不飽和土壌・葉群・幹など)におけるCH4の吸収ないし放出速度を、濃度計にTDLS分析計を用いた自動開閉の閉鎖循環式チャンバー法により連続観測し、コンパートメントスケールでのシンク/ソースの実態と時空間変動を明らかにする。課題4:様々な樹種を対象として、TDLS分析計を組み込んだガス交換チャンバーシステムを用いた測定から、生きた葉群のCH4交換について明らかにする。課題5:協力フラックスタワーサイトに簡易に導入することができる可動式REA法-CH4フラックスモニタリングシステムを構築し、サイト間比較へ向けて稼動を開始する。このうち課題4は完了済である。平成25年度は2つのサイトで課題1、2,3についてすべてのコンポーネントの観測を完了し、統合的な解析を行うことで、各サイトにおけるメタンフラックスの特徴について明らかにした。また課題5については、国内外の水田2サイトにおいて観測を行うとともに、学界にむけてメタンフラックス研究の潮流を示す役割を果たした。

課題1:濃度計にTDLS分析計を用いた渦相関(EC)法および簡易渦集積(REA)法により、森林生態系(樹冠)スケールでのCH4フラックスの日・季節・年々変動を連続モニタリングし、対象森林がメタンのシンクなのかソースなのか、またシンク/ソースがどのようにスイッチングするのかについて明らかにする。課題2:TDLS分析計により森林内外のCH4濃度プロファイルを連続観測し、樹冠上フラックス連続観測結果や周辺地域の大気CH4濃度変動と併せて解析することにより、大気濃度および収支の変動とシンク/ソースの関係について明らかにする。課題3:森林内の各コンパートメント(湿地土壌・不飽和土壌・葉群・幹など)におけるCH4の吸収ないし放出速度を、濃度計にTDLS分析計を用いた自動開閉の閉鎖循環式チャンバー法により連続観測し、コンパートメントスケールでのシンク/ソースの実態と時空間変動を明らかにする。課題4:様々な樹種を対象として、TDLS分析計を組み込んだガス交換チャンバーシステムを用いた測定から、生きた葉群のCH4交換について明らかにする。課題5:協力フラックスタワーサイトに簡易に導入することができる可動式REA法-CH4フラックスモニタリングシステムを構築し、サイト間比較へ向けて稼動を開始する。平成24年度は特に各手法の比較検証に重点を置き、大きな放出の見込まれる水田サイトにおいて微気象4手法の比較観測を10か月間にわたって行った。この観測の終了後桐生サイトでのオープンおよびクローズド渦相関法観測を増設した。また前年度から継続している観測に加えて湿地での自動開閉チャンバーによるフラックス連続測定も開始した。アラスカサイトにおいては前年度からの観測を継続するとともにチャンバー法によるシンク・ソースの時空間分布観測を増強した。概ね初年度に予定していた諸観測体制を立ち上げることに成功した。各手法の検証についてグループ内で相当の議論を重ね、一定の見解に達した。これらの取りまとめについては次年度以降を予定している。また、観測結果に基づき、葉群についてメタンフラックスは微小であるとの結論に至ることができた。REA法での樹冠上長期フラックス観測についても初期結果を公表することができ、森林生態系が一概にメタンのシンクであるとは言えず、森林タイプによりその特性は様々に異なることが明らかになってきた。以上のことから、研究はおおむね順調に進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。概ね24年度に予定していた諸観測を滞りなく実施することに成功した。課題1について、アラスカクロトウヒ林サイトおよび桐生ヒノキ林サイトにおいて順調に観測を進めている。一台しかないオープンパス法用の測器については23年度はアラスカクロトウヒ林サイト、24年度は間瀬水田サイトに使用し、24年度末より桐生ヒノキ林サイトに設置している。
学内ネットワークを利用した学生実験支援チュートリアルの作成

研究目的授業・実験時間や時間外でも利用できる授業支援ホームページを作成し,学生の理解向上に有効かを検討し,実施時のノウハウや改善点をまとめる。研究方法学内配信に対応した授業支援ホームページを授業に合わせ準備し,学生が授業・実験と平行に利用する。ホームページには,実験内容を考慮し,授業資料,連絡事項公開,関連Webサイト紹介などを掲載し授業に必要な情報をまとめる。また,授業内容の理解向上やソフトウェアの使い方の学習を目的に,チュートリアルを作成した。チュートリアルには,マイコン・ソフトの解説,例題集を準備し,Flash動画による説明も加えた。例題による学習には評価ボードとブレッドボードを準備し,実機よる学習に対応した。研究成果利用状況や理解度を確認するため,アンケート調査を行った。94%の学生は授業に役立っていると感じているが,授業・実験時間外の利用は20%程と低いものであった。各コンテンツ利用時の理解度では,平均68%の学生が「深まった,少し深まった」と回答し,理解向上の助けになっていたことがわかる。評価ボード,ブレッドボードの利用状況は,評価ボード77%に対してブレッドボード23%と低い結果となった。学生の自習意欲調査では70%が「ある」と回答しており,環境と時間があれば意欲的に勉強する意思があることがわかる。記述式によるアンケートでは主にプログラムや回路について不安を持っており,サンプルを必要とされていた。また実験を通じてセンサ,アクチュエータの使い方やハンダ技術の解説の必要性も知ることができた。今後の改善点として,実機による学習には評価ボードに重点を置き,例題を増やし,センサ,アクチュエータを使用した学習も必要と感じた。以上のような改善点もあるが学生実験時での本ホームページの活用は概ね有効であったと思われる。まだ初年度の試みなので継続運用しアンケートによる評価,修正を加えたい。
糖尿病性血管合併症の発症に関わる細胞外分泌タンパク遺伝子の同定

糖尿病学の進歩は著しく、血糖調節やインスリン作用について分子レベルでの研究が活発に行われている。一方、糖尿病患者のQOLを決定する因子は血管合併症であることはいうまでもない。しかしこの合併症についての理解は不十分であり、分子病態は十分に理解されていない。糖尿病合併症の分子病態を解明するためには、先ず糖尿病の合併症を発症に関わる候補遺伝子の探索を行わなければならない。このため、我々はシグナルシークエンストラップ法に独自の改良を加え、少量、或いは、不完全な試料を出発材料に高効率にスクリーニングを行う技術を確立し、糖尿病合併症の発症に関わり、特異的なマーカーとなり得る細胞外に発現されるタンパク、すなわち、サイトカインや受容体、細胞接着因子等の遺伝子の分離を試みた。合併症のtarget tissue、あるいは、関与が考えられる腎、脂肪細胞、腸管、肝臓より独自の遺伝子ライブラリーを制作し、スクリーニングを行った結果、数十に及ぶ未知の分泌タンパクをコードすると考えられる遺伝子を得た(未発表)。さらに、これらについて臓器別の発現を検討した結果、出発材料となった臓器に特異的に発現を認める遺伝子が複数認められた(未発表)。現在、これらの遺伝子産物についてさらに解析を進めているが、この中で、脂肪細胞特異的に発現が認められる遺伝子の一つについては、摂食、運動負荷等により発現量が大きく変動することが明らかとなっており(投稿準備中)、さらにその遺伝子発現機構についても検索を進めている。我々は従来より血管病態を発生工学的手法などを用いて迫求してきたが、本研究結果は糖尿病およびその合併症に関わる新たなサイトカインや受容体、細胞接着因子の解明につながることから、その新しい治療法、予防法開発の端緒となることが期待される。
魚類における保護者の性の決定因に関する研究.行動の潜在能力と制御機構からの検証

通常オスが単独で卵保護をみせるスズメダイ科魚類を研究対象に、メスにも潜在能力が備わっているのかを飼育実験により検証し、加えて保育行動の制御に関するミクロメカニズムの探索を実施した。産卵後のペアからオスを除去する実験を実施した3種のうち2種のメスに卵保護行動が確認された。但し、オスとは少し異なる行動パターンから成るものであった。加えて、保育行動をみせたメスにおける脳下垂体におけるホルモン物質の分泌傾向をリアルタイムPCR法による定量評価により分析した。硬骨魚類における子育て(保育行動)は片親および両親で担当されるが、総じて雄が関わることが多い。この保護者の性の決まり方については、フィールドでの現象データの蓄積が進められ議論が進められてきたが、その発現・制御に関するミクロメカニズムについての情報が乏しい。そこで本研究では「(1)潜在能力の視点から保護者の性を再整理し」、「(2)保育行動の発現・制御因子を明確にする」ことを目的とし、初年度となる本年度は、スズメダイ科とシクリッド科を材料に(1)の実験を中心的に実施した。本実験では、片親が保育を担う魚種のうち、雌雄が同居、あるいは近接して暮らすものを被験魚として選定した。これは、保育を担当する性の消失などに対して、他方の性がその事態を認識する機会が確保される条件が揃う生物でなければ、保育行動の潜在性が維持・機能されると考えにくいという予測からである。系統的に近縁にありながら保育を担当する性が対照的なスズメダイ科とカワスズメ科を材料とし、前者はDascyllusとChrysipteraの2属、後者はApistogrammaとNeolamprologusの2属にそれぞれ対象を絞り込み、雌雄ペアでの繁殖飼育をスズメダイ4種、シクリッド3種について実施した。これらのうち繁殖が安定した間隔でみられたフタスジリュウキュウスズメダイとA.trifasciataについて現在までに保護個体の除去実験を実施し、保育行動の潜在性に関するデータを獲得した。保育を通常担当しない性の個体によって直ちに保育の役割交代がスムースに行われた例はなく、通常発現する本能行動がどのような過程を経て治まるかが潜在的な保育行動の解発の有無に深く関わることを行動観察によりつかんだ。これは今後のミクロメカニズムの探索における大きな手がかりとなるものである。1)産卵後に繁殖ペアからオスのみを取り除き、メスの保育行動の潜在能力を探る実験を、雄単独保護タイプのスズメダイ科Dascyllus属フタスジリュウキュウスズメダイ(以下フタスジとする)に魚種を絞って集中的に実施し、メス単独で卵をふ化まで保育しうることを確認した。メス保護を経た卵のふ化率は、親魚のない状態の卵よりも有意に高いものであった。野外ではメス単独による卵保護が発現せざるを得ないような状況が生じることがなく、メスに潜在する保育能力の存在はまったく知られていなかった。但し、オスの保育による卵ふ化率はメスの保育よりも有意に高く、性転換後に二次的に発現する行動型が卵のふ化率をより高める上で重要であることが示唆された。さまざまな研究者からの情報収集を狙いとして、日本動物行動学会において本実験結果について発表を行った。あわせて、学会において連携研究者である桑村哲生中京大学教授との研究打ち合わせを行った。2)上記実験からフタスジがモデル生物として適していることが判明したため、保育行動のミクロメカニズムに関与する脳内の神経ペプチド類の探索を進めるベースとなる分子生物学分析として、有力な候補物質の1つであるプロラクチン(PRL)の単離と塩基配列の解析を実施した。フタスジのPRLは337塩基、112アミノ酸から成り、スズメダイ科と比較的近縁にあるカワスズメ科と類似した配列であることが判明した。これは本種のPRLの特殊性が保育行動の可変性に関与している可能性を棄却するものである。本年度の研究で設計したPRL-1プライマーは、脳下垂体のmRNA量の定量化を可能にするものであり、これを用いて1)の実験における保育行動の発現との関連を探る実験アプローチを実施予定である。前年度までにフタスジリュウキュウスズメダイ(以下フタスジ)において、通常はオスにのみみられる卵保護行動を、産卵後のメスが肩代りで実践しうること(保育潜在能力)を確認した。本年度はその現象がスズメダイ科魚類における普遍的な現象と解釈しうるのかの洞察を進める目的で飼育操作実験を実施した。フタスジはメスからオスへの性転換能力を有する魚種であり、雌雄同体性が肩代り保育の潜在能力の存在と関連している可能性も考えられた。そのため、本年度の実験では、ルリスズメダイ属の雌雄異体性の2魚種、ルリスズメダイ、レモンスズメダイを実験に使用した。雌雄ペアで飼育し、産卵直後にオスを産卵床から隔離し、その後のメスの行動を継続的に観察する実験を実施した。その結果、1種では保育行動がまったく発現せず、すべての卵がメスによって食べ尽くされた。

もう1種では保育行動が発現し、卵が孵化まで至った。ただしその保育行動の発現確率は極めて低いものであった。すなわち、ルリスズメダイ属2種はフタスジよりもメスの肩代り保育は起こりにくいものであった。ただし、メスにおける保育の潜在能力が雌雄同体種に限って存在するわけではないことが明らかとなった。いずれの魚種でも保育行動は、卵食を制止し卵のそばに滞在する、という単純なパターンから成るものであった。スズメダイ科魚類は野外生態情報を基にオス単独保育タイプの生物群と考えられてきた。また、対象的な保育形態をみせる近縁魚類との系統関係から、そのオス単独保育をルーツとして両親保育およびメス保育へと魚類における保育形態が進化的に移行したとする仮説が支持されてきた。しかし本研究結果は、この進化の方向性が逆、すなわち両親保育を祖先形としてオス単独保育が進化したという可能性を提示するものであり、「魚類におけるオス保育形態の特異的な多さ」という生物学上の謎に関する議論に一石を投じうると考えている。
負荷追従運転時における原子炉のゼノン空間振動の制御

原子力発電において近い将来必要となるであろう出力調整運転において生起する問題の一つである、ゼノンの毒作用による中性子束の空間的な振動抑制制御の問題は重要な課題である。本研究では、このような分布炉における空間的な分布制御問題に対して、二つの観点から研究を実施てそれぞれ次のような成果を得た。(1)負荷追従運転時における中性子束の空間分布制御問題を分布定数炉におけるロバストサーボ系の設計問題として取り扱い制御系を構成した。まず、加圧水型並びに沸騰水型原子炉を対象として適切な数学モデルを導出した後、Galerkin法及び特異摂動法を適用して有限次元の制御系設計モデルを求めた。そしてこれに対してロバストサーボ系を設計することにより、中性子束の分布形状を一定に保ちながら負荷変動への追従を実現するフィードバック制御を求めた。特に、分布形状の維持を実現する目的から、被制御量として軸方向オフセットが採用された。また、制御系は制御並びに観測スピルオーバーを回避しながら低次元モデルにて設計された。こうして得られた理論的な結果はそれぞれ数値シミュレーションを実施してその有効性が確認された。その際、次元及び非線形性に関する口バスト性が議論された。(2)沸勝水型原子炉を対象として、とくに炉内での中性子束分布、燃料及び冷却水温度、ボイドなどの状態が詳細に解析できるための計算機シミュレーションコードを開発した。分布状態をより厳密に実現するために反射体を考慮した二群拡散モデルが採用された。まず、中性子束分布及び熱伝導過程を考慮にいれたモデルを基に、差分法を用いて臨界条件を満たす定常状態解を計算した。次にこれを初期値として、Clank-Nicolsonの方法により各状態の過渡的な現象を解析した。負荷追従運転時における原子炉のゼノン空間振動の抑制制御に関する基礎的な研究を目的として、次に述べる手順によって研究を実施することで、当該研究の今年度における研究計画を達成することができた。1.負荷の変動に対応して出力を追従させると同時に、中性子束分布を一定に保つことを目的としていることから、原子炉内の中性子動特性を適切に記述するための分布定数モデルについて考察した。原子炉には加圧水型原子炉と沸騰水型原子炉の異なった2種類のタイプがあるが、両者は内部フィ-ドバック効果という点でそれぞれ特徴を有している。特に、後者において冷却水中の気泡の割合であるボイド率は重要なフィ-ドバック要素であり二相流状態での熱伝達過程を考慮したモデリングが必要となった。また、反射体による影響を考えることにより熱中性子のみならず高速中性子をも考慮した炉心モデルを検討した。その結果、かなり詳細に炉内の中性子束分布を表現する数学的モデルを得ることができた。同時に制御効果を検証する目的から沸騰水型原子炉に対する計算機用コ-ドを開発すべく炉内における熱伝達及び二相流現象に対する解析モデルについて検討した。2.制御系を設計するにあたり定常状態のまわりでの線形化モデルが必要となる。そのため臨界を維持しながら定常解を求めるための数値計算アルゴリズムを異なる2種類の手法により開発した。一つは、差分法に基づく繰り返し計算手法であり、平成2年度分の研究経費により購入した数値計算及び図形処理用マイクロコンピュ-タを用したシミュレ-ションの実施により妥当な中性子束分布を得ることができた。他の一つは適切なモ-ド関数を用いたガレルキン法に基づく手法である。後者の手法によって得た簡略化された加圧水型原子炉モデルに対してはロバストサ-ボ系を設計しシミュレ-ションを実施することにより制御効果を確認することができた。平成3年度においては当初に計画した通り、沸騰水型原子炉に対する研究を中心として実施した。

沸騰水型原子炉に関しては過去において分布定数系に対する制御問題として殆ど研究がなされておらず、そこでまず分布制御を目的としたモデリングについて検討が加えられた。沸騰水型原子炉においては炉内の熱伝達の過程が複雑であり、水蒸気と水が流路中を流れている状態(二相流現象)を考慮しなければならない。特にこの現象によって生じる気泡(ボイド)の内部フィ-ドバック効果が制御系(再循環流量)に与える影響は重要であり、そのため炉心内の動特性をよく反映し、且つ制御系の設計を容易にするための適切なモデル化が要求された。そこで、冷却水の飽和点以上においては熱の発生がすべて冷却水の蒸気化に要されるものとした簡略モデルが採用され、それにより制御系の設計及びシミュレ-ションが実施された。このモデルは二相流現象のダイナミックスを必ずしもよく反映しているとはいい難いが基礎的なモデルとしては適切であると考えられる。しかし、このモデルでもボイドフィ-ドバック効果は非線形性が強く、加圧水型原子炉において得られた結果と比較すると制御則を求める上でロバスト性が間題となった。既ち、負荷の大きな変動に対して、炉内の中性子束分布を歪なく追従させることが困難であることがシミュレ-ションによって明らかになった。今後はよりロバストな制御系を設計していく必要があると思われる。一方、実炉ベ-スで制御性能の有効性を確認することを目的とした計算機コ-ドの構築を実施した。炉内の現象を詳細に表現するためには高速中性子を考慮した二群モデルに基づく計算が必要であるが、今年度は前年度に開発した差分法による炉心分布計算モジュ-ルに燃料及ぶ冷却水の熱伝達過程計算モジュ-ルを加えたコ-ドを開発して定常状態解の計算を実施し、種々のフィ-ドバック効果についての検証を行った。最終年度となる平成4年度は、前年度までの研究成果を基にして主として数値シミュレーションを実施することにより当初の研究目的に対して以下のように結論を得た。(1)前年度のモデリングを主とした理論的な研究結果を基に、沸騰水型原子炉に対するロバストサーボ系の設計問題に対して数値シミュレーションを継続して実施した。こうして前年度において提案した理論の有効性を検証すると同時に、ロバスト性に関する議論を展開した。その結果85%程度の負荷変動に対しては安定な追従が実現できることが確認できたが、それ以上の変動に対しては安定な追従制御が困難であった。この原因としては、ボイドフィードバックに起因する非線形性が考えられる。このことから、前年度までに得られた加圧水型原子炉に対する結果と比較して、沸騰水型原子炉の場合にはよりロバスト安定なフィードバック制御系の構成が要求されることが明らかになった。このために今後H∞制御理論などを適用したより高度な制御系の設計が課題となろう。(2)(1)の研究はしかし、実炉内の中性子束分布を必ずしも詳細には表現していない。そこでより詳細なモデルに基づいて制御効果を検証すベく、主として沸騰水型原子炉に対して高速中性子を考慮した2群モデルによる数値シミュレーションコードを開発した。