hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人間の内耳基底膜と等価な構造を有するマイクロセンサ・アクチュエータの研究

本研究は,平成8年度より科学研究費による補助により基礎研究を進めてきたFishbone構造を用いたセンサ/アクチュエータ機構の実用レベルへの展開を目的として行なったものである。ここでFishbone構造とは,人間の蝸牛基底膜と等価な構造をシリコン基板上に平板振動構造として実現する,知能化マイクロフォンの基本構造を指す。本研究期間においては,a)音声認識のための知能化マイクロフォン,b)適応的周波数補償を行う補聴器,を具体的なターゲットとして研究を行なった。研究期間(3年間)の成果概要は以下の通りである。1.知能化マイクロフォンとしてのフィッシュボーン構造の最適設計音響振動のエネルギーを各共振子に高効率で伝達する構造を機械系-電気系アナロジに基づいて考察し,その最適解として各共振子の抵抗要素が一定でインダクタンス,キャパシタンス要素が対数線形となる構造を導いた。2.フィッシュボーンセンサ出力に適した信号符号化,特徴抽出法の導出フィッシュボーン構造の各共振子の出力であるサブバンド信号から,人間の聴覚特性と関係の深い音声信号のAM-FM成分およびピッチ成分を実時間で抽出する理論を構築し,計算機レベルで実証を行った。3.マイクロマシニング技術によるフィッシュボーン構造の実装住友金属工業のプロセスを用い,シリコンウェハ上にピエゾ抵抗検出型のフィッシュボーン構造を試作した。また,この振動検出をPWM変調に基づきディジタル的に行う方法を提案した。4.フィッシュボーンセンサを用いた応用システム補聴器への応用を目指して,試作品を利用し,電流加算による周波数特性可変フィルタを作成した。また,フィッシュボーンセンサと対数螺旋形反射板を用いて,人間の単耳音源定位を模倣した音源定位センサシステムを試作し,実験により動作を確認した。本研究は、平成8年度より基礎研究を進めてきたフィッシュボーン構造を用いたセンサ/アクチュエータ機構の実用レベルへの展開を目的とする。ここでフィッシュボーン構造とは,人間の蝸牛基底膜と等価な構造をシリコン基板上に平板振動構造として実現する,知能化マイクロフォンの基本構造を指す.本研究では,具体的な応用をターゲットとしてa)音声認識のための知能化マイクロフォン,b)適応的周波数補償を行う補聴器,を想定している.この目的に対する本年度の成果は,以下の通りである.1)フィッシュボーン構造のエネルギー制御/周波数分解構造の理論的検証フィッシュボーン構造の音圧エネルギーの伝搬や周波数分解機構について,理論的検討,SPICEシミュレーション,および有限要素シミュレーションを行い,プロトタイプ試作に必要な設計パラメータを導出した.2)フィッシュボーン構造のマイクロマシニングによる試作住友金属工業のプロセスを用い,シリコンウェハの上にフィッシュボーン構造を試作した.これは共振ビーム数29本,共振周波数・2kHz4kHzに設計し,振動検出のためフッ化ほう素によるピエゾ抵抗部を各ビームに組み込んだものである.3)試作品の検証試作品に純音や楽音,音声を与え,周波数特性,振幅特性などの測定を行った.ほぼ理論通りの振動特性を得られたことが確認された.また補聴器への応用を目指して,試作品を利用し,電流加算による周波数特性可変フィルタを作成した.本研究は、Fishbone構造を用いたセンサ/アクチュエータ機構の実用レベルへの展開を目的とする。Fishbone構造とは、人間の蝸牛基底膜と等価な構造をシリコン基板上に平板振動構造として実現する、知能化マイクロフォンの基本構造を指す。本研究の具体的な応用ターゲットとしては、a)音声認識のための知能化マイクロフォン、b)適応的周波数補償を行う補聴器、を想定している。前年度までに1)Fishbone構造の理論的検討、シミュレーションおよびそれらに基づく設計パラメータの導出、

2)振動検出素子を埋め込んだFishbone構造のマイクロマシニングによる試作、3)試作品の動作確認、および補聴器を想定した電流加算型周波数特性可変フィルタの作成、を行ってきた。これを承けた本年度の成果は以下の通りである。1.高効率エネルギー伝達のための最適Fishbone構造の設計Fishbone構造における周波数分解機能の対数線形性を満足しつつ、音響振動のエネルギーを各共振子に高効率で伝達する構造を機械-電気アナロジに基づいて考察し、その解として各共侵子の抵抗要素が一定でインダクタンス・キャパシタンス要素が対数線形となる構造を導いた。2.Fishboneセンサ出力からのAM-FM特徴抽出理論の構築Fishbone構造の応用を想定し、各共侵子の出力であるサブバンド信号から、人間の聴覚特性と関係の深い音声信号のAM-FM成分およびピッチ成分を実時間で抽出する理論を構築し、計算機レベルで検証を行った。3.Fishboneセンサの応用による単耳音源定位センサの実現Fishbone構造の具体的応用例として、反射板によって生じるマイクロフォン入力の干渉スペクトルの極小点が音源の方向によって移動する性質を利用した単耳音源定位センサシステムを、シリコンFishboneセンサと対数螺旋形反射板を用いて試作し、実験により動作を確認した。本研究は、Fishbone構造を用いたセンサ/アクチュエータ機構の実用レベルへの展開を目的とする。Fishbone構造とは、人間の蝸牛基底膜と等価な構造をシリコン基板上に平板振動構造として実現する、知能化マイクロフォンの基本構造を指す。本研究の具体的な応用ターゲットとしては、a)音声認識のための知能化マイクロフォン、b)適応的周波数補償を行う補聴器、を想定している。前年度までに1)Fishbone構造の理論的検討、シミュレーションおよびそれらに基づく設計パラメータの導出、2)振動検出素子を埋め込んだFishbone構造のマイクロマシニングによる試作、3)試作品の動作確認、および補聴器を想定した電流加算型周波数特性可変フィルタの作成、4)高効率エネルギー伝達のための最適Fishbone構造の設計、5)Fishboneセンサ出力からのAM-FM特徴抽出理論の構築、6)Fishboneセンサの応用による単耳音源定位センサの実現、を行ってきた。1.PWM変調ディジタル検出型Fishboneセンサの提案ピエゾ抵抗検出型Fishboneセンサの振動検出をPWM変調に基づきディジタル的に行う方法を提案した。本方式により、Fishboneセンサの製作においてマイクロマシニングとCMOS集積回路プロセスを共存させることができ、Fishboneセンサをワンチップ上に実装したコンパクトな構成が可能になる。
遠距離介護の支援探求に関する社会学的考察

これまで遠距離介護に関する社会学的研究の多くは、その当事者に調査の対象を限定した研究が中心であった。本研究は当事者に対する調査分析を深めつつ、その対象を遠距離介護の宛先である高齢者本人および彼ら彼女らを支える支援者にその対象を広げ、調査分析を行った。その結果、遠距離介護者はそばにいられないやましさを抱えていること、高齢者は死をも見据えた形で現状を受け入れていること、支援者は居住形態よりも関わりの内実から遠距離介護者を評価していることなどが明らかになった。本研究の目的は、今後増加が予測される、遠距離介護の全体像を把握し、支援の可能性を探究することにある。今年度は、研究代表者がこれまで行ってきた遠距離介護者に対するインタビュー調査のデータにもとづいて、本研究の目的に照らした再分析を行った。具体的には、特に遠距離介護者が、親を呼び寄せるか否か、あるいはUターンするか否かという同別居問題が、どのように浮上し、遠距離介護者がそこにどのような意味を付与しているのかについて検討した。分析に際しては、遠距離介護者が老親との同別居の判断について、「動機の語彙論」的アプローチを採用した。分析によって得られた知見をまとめると、以下の通りである。遠距離介護の動機は、遠距離介護という行為に対して直接提示されるというよりも、なぜ同居という形態をとらないのか、その理由の提示というかたちで、まずは示されるのであった。この背景の一つとして、親が要介護状態でありながら、Uターン同居を行わないことが、遠距離介護者に対して批難をともなうものであるからだった。そしてそうした批難に対する<弁解>や<正当化>を行うために、Uターン同居が選択されない理由の提示が行われているのである。他方、呼び寄せ同居をしないことの理由は、まずは呼び寄せ自体が環境の変化によって、親の認知症を進行させることとして親のために<正当化>され、その上で呼び寄せ同居が、家族の負担を増加させるという子ども側の理由からも<正当化>されていくのであった。今年度の研究を通じて明らかになったことは、遠距離介護者は、親と離れて暮らしているというその現状に、つねにある種のやましさを抱えているのであり、それでも彼らは親との距離を縮められず、しかしかかわり続けねばらない、そうした当事者の苦しさであった。これまで、もっぱら遠距離介護者にのみ限定されていた遠距離介護の研究を、遠距離介護者に加えて、その相手方である要介護高齢者と、彼らを支援している福祉職者も含むことで深化・発展させることが今年度の研究の目的であった。研究の結果、在宅の高齢者は介護負担に疲弊しながらもなお強い在宅志向を持っており、そのことは時に遠距離介護者の負担感を増す場合も存在することが指摘できた。すでに施設入所をしている高齢者においては、死をも見据えた形で現状を受け入れており、施設の状況に不満があっても、離れて暮らす子供の迷惑にはなってはいけないという気持ちや、施設入所をしてもなお、葬式などを通じて地域との関係を持続したいと考えていることが明らかとなった。また支援者の認識においては、必ずしも、家族が離れて暮らしているという居住形態のみから、家族の関わりを判断しているわけではなく(つまり、遠距離介護者に対して、一概に同居・近居すべきといった批判的な眼差しを向けているわけではなく)、離れて暮らしている状況の中でなお、子供たちが老親とどのように関わっているかという、その内実をもって、離れて暮らしている子供たちを見つめているのであるということが指摘できた。また遠距離介護者と支援者が実際に相談を行っている場面の参与観察からは、支援者が施設入所や同居ではなく、高齢者の在宅生活を可能にするための提案を行う際に、常に遠距離介護者自身の意向を尊重すべく、提案が受け入れられない可能性に非常に敏感な形で、つまり家族に対して支援者が無理強いとならないようにするための、細心の注意が払われながらのコミュニケーションが行われていることが明らかになった。平成23年度に予定されていた研究課題である、遠距離介護の当事者の経験についての分析が順調に遂行されたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、島根県浜田市において、遠距離介護を行っている子供を持つ要介護高齢者および、その支援者である福祉職者への調査を行う予定であり、この調査を円滑に行うために、研究代表者が委員を務める、島根県立大学地域連携推進センターと積極的に情報交換を行いながら、研究を遂行する予定である。
加速器産生放射性核種によるがん診断および治療の基礎的研究

過去2年間の研究成果をもとにして、各種の標識化合物の合成とその体内挙動に関する検討、ポジトロンCT装置の開発とそのアルゴリズムの検討、およびこれらを用いた臨床的研究を行った。放射性医薬品については、TCAサイクルの評価を目的としたモノヨード酢酸とピルビン酸、浮腫のイメージングを目的としたイヌリンの標識化合物、糖類の代謝を測定するフルオロデオキシグルコース,ガラクトース,フコースなどの誘導体、更にアミノ酸の誘導体の研究が行われた。いずれも腫瘍細胞の特異な代謝を示す標識化合物として興味が持たれ、培養細胞や小動物における膜輸送や代謝の動態が明らかとなった。また、シングルフォトン核種として【T_c】化合物についての検討がなされ、その一つとしてDMSの腫瘍集積とリン酸様挙動との関連が示唆された。時間的・空間的解像力を向上させた新しいポジトロンCT装置として、静止型のものが考案され、その検出器配列と再構成アルゴリズムに関する研究が行われた。本装置は次の世代のポジトロンCT装置としてきわめて興味が持たれる。臨床的研究では、腫瘍への上記化合物の集積と治療によるその変化が主なテーマとなった。腫瘍における特異な代謝活性の評価と、これを利用した腫瘍イメージングの研究が進められた。特に治療による代謝の変化の検出は、今後の臨床への広い応用を期待されるものである。本研究で示された基礎的な成果が、更に進んで臨床の場で検討されその有効性が確認されることにより、がん診断と治療に関する新しい領域が確立されるものと期待された。
新しい動作原理に基づいた分子光触媒材料の開発

本研究では、ヘテロ2核金属錯体の金属間電荷移動遷移(MMCT)を利用した全無機分子光材料の合成を行なってきた。メソポーラスシリカ細孔内に合成したTi(IV)-O-Ce(III)/SiO_2は、可視光域にMMCT由来の強い吸収を持つこと、そして有機物の光酸化分解反応に対して可視光応答性を示すことを見出した。本年度は、ヘテロ2核金属錯体の金属間電荷移動遷移(MMCT)を利用した全無機分子光材料の合成を行なってきた。その最初の成果として、メソポーラスシリカ細孔内に合成したTi(IV)-O-Ce(III)/SiO_2は、可視光域にMMCT由来の強い吸収を持つこと、そして有機物の光酸化分解反応に対して可視光応答性を示すことを見出した。その光活性は、現在報告されている環境浄化用光触媒として最大活性を示すNitrogen-doped TiO_2と比較して、可視光照射下で5倍以上の高い量子収率を示すことを確認している。これは、本提案のMMCTを利用した新規・無機分子光材料の有用性を示す明確に示すものである。同時に、これはMMCTの光励起で触媒反応を駆動させた世界で最初の報告である(Nakamura et al. JACS(communication),2007,129,9596)。高活性を示したTi(IV)/Ce(III)/SiO_2のヘテロ金属サイトの分子構造解析ならびにMMCT光励起状態のXANES検出による反応機構の検討も行ってきた(測定はSpring-8において行なった)。本研究提案の設計指針の通り、MMCTの光励起によってCe(III)からTi(IV)への直接電荷移動が進行すること、そして外部反応基質との電子授受が可逆(触媒)的に進行することを見出している。また、これらの成果を踏まえたうえで、本年10月より「多電子移動触媒(人工酵素)との連結による光エネルギー変換反応への展開」も推し進めている。ここでは、新たに原子レベルで構造制御された6核(または12核)金属酸化物クラスターを合成し、それをMMCT光材料に組み込むことで"金属-クラスター"における光誘起電荷移動が現れることを初めて実証している。この発見は、本研究の最終目標である「全無機分子材料からなる人工光合成系の構築」に向けて大きな前進であるといえる。本年度は、金属-金属電荷移動遷移(MMCT)の光学特性に着目したヘテロ2核金属からなる無機分子光触媒材料について検討を行った。その光活性は、現在報告されている環境浄化用光触媒として最大活性を示すNitrogen-doped TiO_2と比較して、5倍以上の高い量子収率を示した。また、これらの成果を踏まえたうえで、多電子移動触媒(人工酵素)との連結による光エネルギー変換反応への展開も推し進めてきた。ここでは、新たに原子レベルで構造制御された6核(または12核)金属酸化物クラスターを合成し、それをMMCT光材料に組み込むことで"金属-クラスター"における光誘起電荷移動が現れることを世界で初めて実証した。
唾液分泌低下に対するケア開発に向けた唾液分泌モデル系の構築

唾液分泌障害は,がん放射線治療,化学療法などによって引き起こされ,患者の生活の質(quality of life: QOL)を低下させる。我々は,このような唾液分泌障害が生じるメカニズムの解明や,がん治療時の有害事象の予防的ケアの開発に使用できる唾液腺体外培養系の構築を目標として研究を行った。本研究の結果,マウス培養唾液腺上皮組織に添加する増殖因子の組み合わせを変えることで、幹細胞様の細胞や唾液分泌細胞の割合を変化させることができ、目的とする唾液腺体外培養系を構築できる可能性が示唆された。唾液分泌の低下は、加齢、病気、薬剤やがん治療等の様々な原因で起こる。唾液分泌の低下によって、嚥下困難や味覚異常、感染症等、口腔内の様々なトラブルが誘発され、患者にとっては、闘病意欲の低下や、時に命の危険に結びつく重大な結果となる事がある。そこで、申請者らは、唾液分泌低下の予防と分泌促進法の開発による看護ケアと治療への貢献を目指す。本申請研究の目的は、ほ乳類唾液腺の分泌機能を維持した培養モデルを構築することである。本年度は、妊娠13日目のマウス胎児唾液腺原基のin vitroにおける成長因子による生育の違いについて検討を開始した。まず、唾液腺原基の培養時に添加すべき成長因子について、これまで唾液腺発生研究より得られた知見の文献による検討を行って、培養モデル系に添加すべき成長因子や化学物質の絞り込みを行った。現在、これらの成長因子や化学物質による生育の違いを観察し、先行研究の再現性を確認している。本研究は、放射線療法等のがん治療における唾液分泌低下に焦点を合わせ、唾液分泌低下の予防や分泌促進法の看護ケア開発と治療への貢献を目指している。本研究期間における目的は、ケア開発に使用可能なほ乳類唾液腺の分泌機能を維持した培養モデルを構築することである。本年度は各種増殖因子のマウス胎児唾液腺体外培養における効果を検討した。増殖因子として、Neuregrin1 (NRG1), Transforminggrowthfactor-alpha (TGF-alpha), fibroblast growth factor 10 (FGF10)、また補助因子としてLysophosphatidic acid (LPA)を用いた。これらの因子の組み合わせを変えて、妊娠13日目の胎児より摘出した唾液腺原基を培養し、唾液腺の小葉と導管の増殖の様子を観察した。NRG1を単独で用いると、唾液腺の小葉が大きく膨らんだような増殖が、TGF-alphaでは小さな小葉を持つ導管の分岐が、FGF10では導管の伸長がみられた。またこれらにLPAをそれぞれ加えると、分岐が増加し、小葉が小さく丸くなり、生体内の唾液腺に類似の構造をとった。次にこれら3種の増殖因子を23種類ずつ組み合わせて小葉と導管の増殖をみたところ、NRG1とFGF10の2種の組み合わせで導管の伸長と小葉の増殖が同時に起こり、唾液腺は大きく成長した。NRG1とFGF10にTGF-alphaを加えた3種の培養においても同様の結果が得られた。これらにLPAを加えるとさらに増殖して大きく広がる形態を示した。今回、マウス唾液腺の体外培養において、導管または小葉、あるいはその両方が増殖する増殖因子の組み合わせを決定した。今後は、唾液腺プロジェニター細胞のマーカーを目安にしてさらに培養に最適な条件を検討していく予定である。これらのことより、マウス培養唾液腺上皮組織にNRG1+FGF1を添加することにより,c-Kit+細胞を維持し,またNRG1のみを添加することでAQP5+細胞を増殖させる等のように,培地に添加する増殖因子の組み合わせを変えることで唾液腺体外培養系を構築できる可能性が示された。マウス胎児唾液腺体外培養モデル構築に必要な増殖因子の絞り込みが順調に進んでいるため。基礎看護学、細胞生物学今後は、さらに必要な増殖因子を追加し、唾液腺プロジェニター細胞のマーカーを目安に培養に最適な条件を継続して検討していく予定である。順調に進行すれば、体外で増殖できる唾液腺細胞培養系を構築できると考えられる。本研究期間終了時を目安に必要時に唾液分泌ができる細胞に分化させる方法も検討したい。マウス胎児からの唾液腺摘出、培養方法の確立、使用すべき成長因子の文献による絞り込みまでに時間を要したため、唾液腺原基や初代培養細胞の成長因子の違いによる実際の生育状態について、十分に確認し結論をだすまでに至っていない。余剰額が追加の増殖因子や抗体の購入価格には不足なので、来年度の申請額と合わせて必要な試薬を購入したいため。ひきつづき、マウス胎児の唾液腺原基、初代培養細胞の増殖因子による生育状態の違いについて検討し、長期培養に必要な添加すべき増殖因子について絞り込みを行っていく。増殖因子、抗体を追加購入する予定である。
高温性堆肥の微生物生態と遺伝子資源としての有用性

高温性堆肥化過程において堆肥上層部で90°C以上に達した。培養法による生菌数は、顕微鏡法による生菌数の1/1001/1000であり、難培養性細菌の重要性を示した。堆肥化開始後14日目の優占菌はBacillus属細菌であり36%を占めたが、81日目にはMelghirimyces thermohalophilusが63%を占め、菌叢は大きく変化した。堆肥中のDNAから直接好熱性酵素遺伝子が単離されたこと、好熱性細胞壁分解酵素生産菌が分離されたことから、高温性堆肥が遺伝子資源として有用であることが示された。100°Cに近い高温の堆肥中にどのような細菌が生息しているか関心が持たれる。また、好熱性・耐熱性酵素の分離源としても注目される。今年度は主として、この2点について解析した。堆肥化は、汚泥等を縦13 m×横7 m×高さ3 mに積み、底部から強制通気することで行われた。熱電対を25 cm間隔で設置した棒を堆肥中に挿入し温度測定した。約1週間ごとに堆肥を切り返し、その都度、深さ毎に試料を採取し、生菌数などのパラメーターを測定した。堆肥化52日までは強制通気を行い、それ以降は通気を停止し81日まで計測を継続した。堆肥化開始直後の温度は均一で55°C程度であったが、上層で温度は上昇し、最高で90°C以上に達した。強制通気を停止した52日以降は5575°Cで推移した。全菌数は経時的・空間的に安定しており、1091010 cfu/gで推移した。堆肥化の過程で生菌数(顕微鏡法)は109から108 cfu/gのオーダーまで減少した。培養法では、培養温度37°Cと60°Cでの生菌数は106107 cfu/gで推移した。培養温度70°Cでは堆肥化開始時に104 cfu/gの数値が得られたが、徐々に低下し43日以降の計数が不可能となったことから、堆肥の温度上昇と培養可能な好熱性細菌数の間の相関性は見られなかった。クローン解析の結果、堆肥化開始14日目の優占菌はB. iranensisやB. thermoamylovoransなどのBacillus属細菌であり36%を占めたのに対し、81日にはMelghirimyces thermohalophilusのみで63%を占め、菌叢は大きく変化した。60°Cで乳酸菌や大腸菌細胞を溶解する細菌3株を純粋分離できた。1株はThermoactinomyces vulgaris他の2株はThermobacillus属の新規の細菌と予想され、高温性堆肥が好熱性細菌の分離源として有効であることが示された。研究実施対象は、近畿環境サービス(株)環境ワクチンセンター名張(三重県名張市)のコンポスト化施設とした。堆肥化は、縦横数メートルの区画に排水処理施設汚泥を中心とする有機性廃棄物を3m以上の高さに積み上げ、最下部から強制通気して好気的条件を保つことにより行われている。45日ほどで堆肥化は終了するがその間に約1週間ごとに切り返しを行う。堆肥化過程における熱変動を調べるために熱電対を用いた。3mの竹竿に約25cm間隔で熱電対を固定化した地温棒を2本準備して、堆肥切り返し直後に堆肥に垂直に挿入して、2カ所の縦方向の温度情報をデータロガーで記録した。堆肥化開始後23日目に切り返した直後の温度は、表面からの深さ50250cmの範囲でほぼ70°Cと均一あったが、その後、最高温度は日を追って上昇し、それを記録した地点は、下から上へ上昇したが、深さ200cm以下の地点の温度は逆に低下した。切り返し時に、試料を採取し、37°C80°Cで生菌数を測定した。その結果、深さ225cm(約60°C)の試料では、37°Cと60°Cの培養条件において生菌数の計数が可能であったが、深さ25cm(約90°C)の試料では、コロニーが生じなかった。古細菌の16S rRNA遺伝子を増幅するためのプライマーを用いてPCRを行ったが、特異的な増幅DNA断片は得られなかった。また、糖質分解酵素ファミリー10のキシラナーゼ遺伝子検出用プライマーを用いてPCRを行ったところ、増幅断片が得られた。この断片をクローン化し、塩基配列を決定したところ、Thermobacilluscompostiゲノム中に見いだされたキシラナーゼと予想された遺伝子と高い相同性が得られた。

また、リパーゼ生産菌と細菌細胞壁分解性好熱性細菌を分離できたことから、好熱性酵素の遺伝子資源としての有用性が示された。申請書において、平成24年度の研究計画として、1.堆肥の温度測定、2.分子生態学的手法による微生物叢解析、3.好気性超好熱菌の分離培養、4.好熱性酵素遺伝子の単離を掲げた。「堆肥の温度測定」については、研究実績の概要に記載したように、熱電対を用いて地温棒を作製し、堆肥への埋設方法を種々検討し最終的に堆肥の熱変動を正確に測定できるシステムを試行錯誤の末に構築した。その結果、堆肥の温度が92°C以上にまで上がることを見いだした。微生物自身が発生する熱により、そこまで高温になるというのは驚くべきことである。「分子生態学的手法による微生物叢解析」については、堆肥からDNAを抽出・クローン化・塩基配列の決定することにより、そこに存在する細菌の菌叢について情報を得ている。「好気性超好熱菌の分離培養」については、ゲランガムを寒天に変わる固化剤として使用することにより平板培地を作製し、プラスチック製の密閉容器中で培養することにより平板培地が過度に乾燥することを防ぎつつ、培養する手法を考案した。この方法により、80°Cで生育する3種類の菌の単離に成功した。これらの菌の16S rRNA遺伝子の塩基配列を決定したところ、それぞれCalditerricola属およびThermaerobacter族細菌の塩基配列と類似しており、高温性堆肥が好気性超好熱菌の分離源として有用であることは明確に示された。さらに、「好熱性酵素遺伝子の単離」については、糖質分解酵素ファミリー10のキシラナーゼ遺伝子を増幅するため、コンセンサス配列領域のプライマーを用いてPCRを行ったところ、増幅断片が得られ、この断片をクローン化し、塩基配列を決定したところ、キシラナーゼ遺伝子との相同性が得られた。このことから、高温性堆肥が好熱性酵素遺伝子の分離源として有用であることが示された。以上の様に、ほぼ計画通りに研究は進捗している。既に、堆肥化プロセスにおける温度変化については測定した。その結果、高温となる部分が、下部から上部に徐々に移動していき、最終的に表面から2550cm付近で、90°C以上の高温となった。しかし、この時の生菌数は、計数されなかった。通常、熱は高温部から低温部へ伝導するため、高温部で熱が発生していると考えられるので、生菌数測定の方法に問題がある可能性があるので、再度温度変化を測定しつつ、培養方法についても検討する必要がある。同時に16S rRNA遺伝子を標的とした菌叢解析を行う。また、熱の発生部位と最高温となる部位が異なる可能性も考慮する必要があり、その場合のメカニズムを明らかにする必要がある。好気性超好熱菌の分離培養と好熱性酵素遺伝子の単離については、前年度に引き続いて行う。特に、細菌細胞壁分解能と脂質分解能を持つ細菌の分離を行う。また、超高温性堆肥の小スケール培養を試みる予定である。堆肥化プロセスの熱測定のために、熱電対等を購入する予定である。また、生菌数を測定するための培地等の試薬類、菌叢解析のための試薬・プラスチック器具類の購入のほか、菌叢解析の外部委託費を計上する。好気性超好熱菌の分離培養と好熱性酵素遺伝子の単離を行うための培地等の試薬類および小スケールの堆肥培養を行うための試薬・器具類を購入する予定である。
初期発生胚におけるmRNA修飾と翻訳制御機構の解明

個体の発生・分化は、遺伝子発現を時空間的に制御することで正常に進行する。なかでも生殖細胞の分化においては、体細胞と異なり転写レベルでの調節に加え翻訳レベルでの調節が遺伝子発現に大きな役割を果たしている。我々はこれまでに精巣特異的なポリAポリメラーゼTPAPが精子形成過程でmRNAポリA鎖を伸長させることにより特定のmRNAの翻訳を活性化していることを報告した。しかし、卵細胞で機能しているポリAポリメラーゼはまだ明らかにされていない。最近、Kimbleらは線虫でポリAポリメラーゼ、GLD-2、が卵細胞形成に必須であることを報告した。そこで本研究では、線虫GLD-2のマウスホモログであるmGLD-2がマウスの卵細胞成熟過程においても重要な役割を果たしているのではないかと考え、卵細胞における翻訳活性化メカニズムを解明することを目的にmGLD-2の発現および機能の解析を行った。mGLD-2は卵細胞成熟過程において常にmRNAが発現しているにもかかわらず、タンパク質の存在は第一減数分裂中期以降にのみ見られた。第一次減数分裂中期はCyclinB1,Mosなどの卵細胞成熟に必須なタンパク質のmRNAポリA鎖が伸長し、翻訳が活性化される時期である。そこで、これらmRNAのポリA鎖伸長にmGLD-2が関与しているかを、卵細胞にmGLD-2を強制発現させることで検討した。その結果mGLD-2の強制発現させた卵細胞ではCyclinB1,MosのmRNAポリA鎖がコントロールに比べて伸長していた。また、mGLD-2をRNAi法によりノックダウンすると卵細胞成熟は第一減数分裂中期で停止することも明らかにした。これらのことから、mGLD-2は卵成熟過程で重要な働きをするタンパク質の翻訳を、mRNAのポリA鎖を伸長させることによって促進していることが示唆された。
T細胞の活性化と炎症性疾患におけるJAB、CIS3の機能解明

サイトカインのシグナル伝達機構はJAK/STAT経路を中心にかなりの理解がすすんでいる。一方シグナルを制御する機構についても関心が寄せられるようになってきた。我々の研究室ではSTAT5の負のフィードバック調節因子であるCIS1, JAKキナーゼの阻害因子であるJABをクローニング、さらにこれらを含むCISファミリーの存在を明らかにしている。現在これらのCIS/JABファミリーの生理機能と病態との関連を明かにすることが重要な課題となっている。特にサイトカインのシグナルを強力に抑制するJAB, CIS3はノックアウトマウスの作成などを通じて生理的にもきわめて重要な役割を果たしていることが明かにされている。我々はノーザンブロッティングやin situ hybridizationによってクローン病、リューマチなどの慢性炎症性疾患でCIS3が高発現していることを見い出した。またCIS3の発現低下が炎症性疾患の進展に関与することを大腸炎モデルで示した。さらにCIS3はTh2細胞に限局して発現しておりTh1ではほとんど発現していないことも明らかにしている。潰瘍性大腸炎やリウマチ性関節においてはいわゆる炎症性サイトカインであるIL-1,IL6,TNFα、IFNΥが高値を示す。これらのうちIL-1やTNFαはNF-kBやJNKの経路を、IL-6はSTAT3、IFNΥはSTAT1を活性化する。我々はこれらの炎症性疾患においてSTAT3の活性化と特にSOCS3/CIS3の高い発現を認めた。我々はSTAT3は炎症の増悪化に、SOCS3/CIS3がその抑制に働くことを示した。またマウス関節炎モデルにCIS3やドミナントネガティブSTAT3 (dnSTAT3)遺伝子をアデノウイルスを用いて導入したところ関節炎が著しく軽減した。ウイルス投与によって組織破壊も抑えられIL-6レベルも減少していた。このことからもCIS3が炎症性疾患において抑制的な作用を持つことが示唆された。
教育の臨床的研究と教員養成・教師教育の連関に関する研究

教師は、それぞれの教室で生起する特定的・一回性的な状況と絶えず相互作用しながら、日々授業の創造や学級づくりの問題に取り組んでおり、具体的文脈の中での臨床的実践的な知覚や熟考、判断を基盤にした臨機の活動をその専門性の主軸としている。様々な問題状況のなかで、教師たちがその見識を拡げ葛藤を乗り越えて生き生きとした実践を生み出すためには、この具体的文脈へ教育研究者や将来教師になる学生が共同参加して臨床的研究を進めることが必要とし、その研究成果をまとめた。研究分担者が,教育における臨床の知(岩川直樹),授業づくり論(八木正一)、生活指導論(舩橋一男),生活科、総合学習・カリキュラム論(代表者・宇佐見香代),メディア教育論(野村泰朗)、表現教育論、教師教育学(庄司康生)のそれぞれの領域で教育研究活動を行った.具体的には,これまで行ってきた大学の開設科目における教育研究活動(学生によるフィールドワーク・授業観察を伴う)及び大学院開設科目(臨床生徒指導特論・演習、臨床授業構成特論・演習、ワークショップ開発特論・演習、教師教育学特論・演習、総合学習開発学特論・演習、授業分析特論、演習等)を拡大して、本研究課題に即した教育研究活動を行い、それに院生・学生が参加しながら、研究活動を行った.研究代表者の実践研究を事例としてその一端を以下に示すと、以下の通りである.学生を伴ったフィールドワーク・授業観察をさいたま市立春野小学校(環境教育)と奈良女子大学附属小学校(しごと学習)にて行った。その活動以前に,各学校の研究主題についての意義などの事前指導を行い、活動以後は振り返り活動及び学んだことのまとめの活動を行う。これらの繰り返しによって、各学生・院生自身の研究課題の発展および研究活動の深化が見られ,引率教員の研究活動にも補助的に関わりながらその研究に寄与することができた。この他、それぞれの分担者によって、教員がその専門性を発揮し力量を形成することに寄与する理論研究(Narrative Standard等)の発展も見られた.今年度は、科研費交付が追加で後期にあったという事情から、年間を通じた教育研究計画の遂行が難しく、また研究分担者相互の連絡調整とそれぞれの研究の統合に問題があった。それでも交付された科研費によって,次年度の共同研究体制を支える条件整備を行うことができた。本研究は、(1)教育の臨床的研究と教員養成・教師教育の連関構造を提案すること、(2)教育の臨床的研究を生かした教員養成カリキュラムを開発・実施すること、(3)具体的な文脈に根ざした教師教育の場づくりの意味を提案すること、(4)異なる専門性をもつ研究スタッフによる教育実践の多角的検討、(5)こうした臨床的共同研究の経験を通した学生・教師・研究者の変化の検証を目的とした。方法としては、研究分担者がそれぞれの専門とする視点から、学校における教育実践及び自らの教員養成・教師教育の実践を対象に検討を重ね、学生・教師らが同一のフィールドに参画しつつ共同する中で得られた知見をまとめるという手法で研究を重ねた。これまで行ってきた大学・大学院の開設科目を拡大して、学生の参与を進めることにした。さらに、フィールド先である学校の校内研修に長期に参与しながら、研究者は単なるコメンテーターとしてではなく、学校を基盤とした教医師教育を活性化させるために研修運営にも積極的に参画することを目指した。これらの研究活動によって蓄積された記録を基に、以下のような研究の成果を得た。これらは科研費報告書及び『教育臨床研究』(埼玉大学教育学部学校教育臨床講座〉等に掲載されている。「教育の臨床的研究と教員養成・教師教育の連関に関する研究-実践を開き合う場への協働参加によるアクションリサーチの教職専門性高度化と教員養成さらに学校改革への可能性-」(庄司康生)、「授業の臨床的構成と教育内容のとらえ方-音楽科の場合を中心にして-」(八木正一)、「生活科における遊び活動の意義とその指導について」(宇佐見香代)、「教育方法の変革と省察の枠組みの転換-2人の初任教師の教育実践から-」(船橋一男)、教育実践の原形質」(岩川直樹)、「ICT活用指導力の本質と日々の教育実践に資する教員の情報活用能力の必要性」(野村泰朗)
きのこ(ヒカゲシビレタケ)を活用した神経疾患改善剤の開発

ヒカゲシビレタケ菌糸体の生理学的特徴を明らかにした。また、ヒカゲシビレタケは、強迫性障害の治療に有用であることを明確にした。その作用機序の1つは脳内モノアミンの挙動へ与える影響であることを突き止めた。これらの結果は、催幻覚性きのこの基礎研究および強迫性障害をはじめとした神経系疾患治療の研究に貢献するものである。ヒカゲシビレタケが特異的に生産するシロシビンやシロシンが脳内レセプターのどの領域に作用するかは明らかとなっているが、実際に脳内モノアミンの挙動がどのように変動するかは調べられていない。そこで本研究に関する初年度にあたる当年は、催幻覚性きのこであるヒカゲシビレタケの関与成分を特異的に産生する菌糸体培養の基礎を確立すると共に、安定的成分の維持を指標とした生産マニュアルの立案を目的として実施した。産生物を安定的に調製するための培養法の確立は今後の研究のために極めて重要であり、培養諸条件について詳細な検討を加え、シロシビンとシロシンを産生する培養条件の基本が確立された。次に、脳内モノアミンとその代謝産物量が菌糸体や子実体の抽出物によってどのような挙動を示すかを検討し、神経性疾患への脳内作用点との感作物質の構造的特性を明らかにして臨床への応用の基盤を整備するためのファーストステージの解明に着手した。すなわち産生物質の利用を考慮したデータの構築として、ヒカゲシビレタケ菌糸体および子実体の抽出物の投与によって、ドーパミン(DA)とその代謝物、ノルエフリン(NE)とその代謝物が大脳皮質中でどのように変化するかを動物を用いて精査した。その結果、ヒカゲシビレタケが産生するシロシビンやシロシンは経口投与後比較的速く血液脳関門を通過し、脳内モノアミンの挙動に変化をもたらすことが解明された。さらに、動物の行動と抗強迫性を解明する玉覆隠し行動試験による解析を実施したところ、ヒカゲシビレタケの産生するシロシビンとシロシンは行動量の低下無く、強迫神経症に関する作用を改善する結果が得られた。次年度は、この成果をさらに精査するとともに依存性の有無等についての解析を行う予定で有り、そのための基礎となる成果が初年度によって得られたものと考える。。ヒカゲシビレタケ(Psilocybe argentipes K. Yokoyama)は、催幻覚性物質としてシロシビンとシロシンを産生する。これらは血液脳関門を通過することが可能であり、脳内のセロトニン(5-hydroxytryptamine : 5-HT)_<1A>受容体、5-HT_<2A/2C>受容体へ選択的に亢進作用を呈することが明らかとなっている。シロシビンとシロシンによる催幻覚作用は、5-HT_<2A>受容体に対する亢進作用が大きく関与することが明らかとなっている。シロシビン群産生きのこが強迫性障害(Obsessive compulsive disorder : OCD)の治療に効果を示した報告はあり、きのこの持つ成分を利用した創薬的研究には期待が寄せられている。なぜならば、現在OCDの薬物治療には、選択的セロトニン再取り込み阻害薬が第一選択薬として用いられているが、半数近くの患者において満足な治療結果は得られていないからである。したがってヒカゲシビレタケが脳内モノアミンの挙動へ与える影響の解明00CDの動物モデルであるげっ歯類の玉覆い隠し行動へ与える影響と各種受容体亢進作用が与える影響についての検討した。ヒカゲシビレタケの抗OCD能を測定したところ、0.1g-1g/kgの投与量において自発運動量へ大きな影響を与えずにマウスのガラス玉覆い隠し行動を有意に抑制した。その効果は、医薬品のFluvoxamineと同等以上であった。また、5-HT_<1A>、5-HT_<2A/2C>受容体拮抗剤は、それぞれヒカゲシビレタケの効果を抑制した。ヒカゲシビレタケの玉覆い隠し行動抑制作用は、5-HT_<1A>、5-HT_<2A/2C>受容体亢進の相互作用によることが明らかとなった。ヒカゲシビレタケのメタノール抽出物は、投与後一時的にマウスとラットの脳内モノアミン含有量を減少させる傾向を示した。また、ヒカゲシビレタケは、脳の多くの部位で5-HIAA含有量を低下させセロトニン代謝回転の抑制を見せたが、各種受容体拮抗剤は、それぞれ脳内の各部位において5-HTの代謝回転阻害を抑制した。なお、ヒカゲシビレタケの玉覆い隠し行動抑制効果は減少が確認されており、5-HT代謝回転の低下が動物試験におけるヒカゲシビレタケの抗強迫性障害効果へ寄与していることが明らかとなった。ヒカゲシビレタケ菌糸体の各種生理学的特徴が明らかとなった。また、ヒカゲシビレタケが抗強迫性障害の治療へ有用であることを示し、その作用機序の一端と共に脳内モノアミンの挙動へ与える影響を明らかとした。

これらの結果は、催幻覚性きのこの基礎研究および強迫性障害をはじめとした神経系疾患治療の研究へ広く貢献するものと考える。特に本研究のポイントは、シロシンやシロシビンを効率的に産生するヒカゲシビレタケ菌糸体の培養法と保存法を確立したこと。ヒカゲシビレタケからの抽出物を0.1g-1g/kgの用量で投与することで自発運動量へ大きな影響を与えずに疾患改善作用を評価するマウスのガラス玉覆い隠し行動を有意に抑制し、その効果は医薬品のFluvoxamineと同等以上であったこと。ヒカゲシビレタケの玉覆い隠し行動抑制作用は、5-HT1A、5-HT2A/2C受容体亢進の作用によることを明確にしたこと。ヒカゲシビレタケ抽出物は、投与後脳内モノアミン含有量を一時的に減少させるが、投与12時間後までに回復することを明らかにしたこと。その作用は、催幻覚性きのこによる肉体的、身体的症状の持続時間と類似していることも毒性学や今後の薬剤開発における催幻覚性きのこの利活用のための基盤となるデータを構築したことである。またヒカゲシビレタケ抽出物は、大脳辺縁系のみならず、脳の多くの部位で5-HIAA含有量を低下させセロトニン代謝回転を抑制したが、各種受容体拮抗剤は、それぞれ脳内の各部位において5-HTの代謝回転阻害を抑制した結果から、ヒカゲーシビレタケ抽出物の玉覆い隠し行動抑制効果の減少は、5-HT代謝回転の低下が一つの要因であり、ヒカゲシビレタケの抗強迫性障害効果へ寄与しているものと多くの試験結果から結論付けた。これらの成果は、天然物であるヒカゲシビレタケの菌糸体から産生する成分を有効的に抽出し、二次的害作用や薬物依存性の無い疾患改善薬を設計するため応用研究のための基盤に欠かせない成果を導き出しているものである。
体温調節能、運動能に及ぼす循環血液量の意義

従来我々は、血液量が体温調節に重要な役割を持つことを報告し、その際の調節機転として、静脈系コンプライアンスおよび飲水行動の役割について報告してきた。本研究では、血液量の変化が中心静脈圧の変化を介して、体温調節能および運動能の維持に重要な役割をもつことを明らかにすると共に、この調節系の求心路と遠心路を明らかにすることを目的とし、ヒトおよびラットを用いて一連の研究を行った。その結果、ヒト運動時の中心静脈圧の連続測定法を確立し、その際の循環動態および各種ホルモンの測定に成功した。また運動能と血液量の関係を明らかにすることが出来た。ラットを用いた実験では、運動時の血液量および血液イオン濃度の連続測定に成功し、運動強度に比例した血液量の減少と血液Kイオンの増加の定量に成功した。ラット高温負荷時には、高体温領域において、総末梢血管低抗が上昇し、中心静脈圧がそれ以上低下することを防ぐ反応が生じること、またこの反応には中心静脈圧を入力とし、求心路としては迷走神経が関与し、これを切断するとその反応が約40%低下することを明らかにした。またその際の調節機構を明らかにする目的で、迷走神経の中枢端を電気刺激したところ、脈管コンプライアンスが上昇することを明らかにすることが出来た。またラット後肢の脈管コンプライアンスが全身のコンプライアンスよりも有意に小さく、血管そのものに後肢への血液貯留を予防する機能が備わっていることなどを明らかにすることが出来た。また今回の実験より、今後の問題点として、血液性状の血球への影響とその末梢循環とのかかわり、および血液量保持因子としての血清蛋白の合成機能などの問題点が明らかとなり、今後これらの問題に取り組んで行く予定である。本研究では、血液量の変化が中心静脈圧の変化を介して、体温調節能および運動能に重要な役割をもつことを明かにすることを目的とし、ヒトおよびラットを用いて、循環血液量を変化させ、その際の中心静脈圧を体温調節能および循環動態と共に測定し、解析を行った。1.ヒト運動時の循環動態の測定5名の成人男子を被験者として、実験の当日に透視下にSwanーGanzカテ-テルを肘静脈より肺動脈起始部にまで挿入固定した。運動は室温30°Cで被験者の最大酸素摂取量の60%の運動を50分間行はせ、その間の動脈血温、心拍出量、心拍数、血液量変化(HctーHb法)、中心静脈圧、血中カテコ-ラミン、前腕皮膚血流量(プレチスモグラフ)を測定した。中心静脈圧の測定には血圧の変化を0.3secごとにサンプリングし、その分布の積算値を計算機を用いて求めることにより、呼吸による変動を除去することに成功した。その結果、高温環境下での運動時には、皮膚血流量の増加にともない、中心静脈圧が減少し、この値が一定値以下に低下すると、皮膚血流量の増加を抑制し、心拍出量の維持に働くことを実験的に証明した。2.ラット迷走神経切断実験ラットの動静脈にカニユレ-トし、高温負荷時の中心静脈圧、心拍出量(熱希釈法)、動脈圧を連続的に測定し、末梢血管抵抗を算出した。この実験を輸液および利尿剤にて血液量を変化させて行ったところ、高温負荷による末梢血管抵抗の変化と中心静脈圧の変化の間に高い相関が認められた。同様の実験を心迷走神経求心枝を切断したラットについても行ったところ、中心静脈圧の変化による末梢血管抵抗の変化は約40%の減少を示し、中心静脈圧の変化が迷走神経を介して末梢血流量の変化に関与することが証明された。血液量の変化が中心静脈圧の変化を介して、体温調節能および運動能に重要な役割をもつことを明らかにすることを目的とし、ヒトおよびラットを用いて平成2年度の研究をさらに発展させた。

1.ヒト運動時の循環動態の測定5名の成人男子を被験者とし、透視下にSwanーGanzカテ-テルを肘静脈より肺動脈起始部にまで挿入固定した。運動は室温30°Cで被験者漸増運動負荷を加え、その間の動脈血温、心拍出量、心拍数、血液量変化、中心静脈圧、血中乳酸、ADH、ANPを測定した。その結果、最大酸素消費量の60%以上運動時には、血中の乳酸イオンが上昇し、これと平衡して血中のNaイオンが上昇して血液量の維持に働くこと、ADHと血液浸透圧の関係が運動中には右方へシフトすること、またANPが心拍数および右心房圧の積とよい相関を示すことが明かとなった。2.ラット迷走神経刺激実験ラットの迷走神経の中枢端を電気刺激することにより、unstressed blood volumeおよびstressed blood volumeは変化しないが、脈管コンプライアンスが減少することが明かとなった。すなわち迷走神経を介して血液量の変化を感知し、脈管コンプライアンスを低下させて心拍出量を維持することが証明された。3.ラット運動時の血液の変化ラットにトレッドミル走を負荷し、その際の血液量の変化をNa、およびKの変化と共に連続的に測定した。その結果運動時には血液量の低下と共に血中Kイオンが上昇すること、また脱水状態ではその変化が減少することを認めた。4.ラット後肢脈管系コンプライアンスの測定ラットの後肢を分離還流し、その際の還流血静脈圧関係から、後肢の脈管系コンプライアンスを測定し、全脈管コンプライアンスの約1/10の値を示すことを明かとした。これらの結果から、高温下および運動時には血液量が低下するが、これに対して中心静脈圧を入力とする血液量を維持する反応が認められことを示すことが出来た。
環状流路内における旋回乱流の挙動の解明(特に壁法則の改良に関して)

まず予備実験として、0から10毎に8種類の旋回角と3種類のRe数(1^*10^5,2^*10^5,3^*10^5)の組み合わせによる24種類の壁面静圧の測定を行ない、同心二重円管内の流れは、旋回強さにより3種類のパターンに大別され、それらの臨界となる旋回強さにより3種類のパターンに大別され、それらの臨界となる旋回強さは村上らが円管内旋回流に対して報告している旋回強さに一致している事が明らかとなった。次に、上記実験から代表となる入り口旋回角を、3種類(Ф=0°,30°,50°)に選定し、同心二重円管内の粘性底層から外層までの平均速度分布・静圧分布・乱流成分の測定、油膜法による壁面流線の可視化を3種類(Z/Dh=0.0,6.85,12.3)の流れ方向位置において行い、以下の結論を得ている。φ=0°においては内・外壁とも平均流速は二次元平板の対数則に一致しており、内・外壁の差はないが、Ф=50°の場合には、絶対流速・軸方向流速に対する対数則の勾配は無旋回時に比べ、内壁側においては大きくなり、外壁側においては小さくなる。この傾向は、絶対流速に関しては内壁に、軸方向流速に関しては外壁側により顕著に表れている。しかし、Ф=30°の場合には、遠心力の効果はФ=50°の場合に比べて小さく、絶対流速・軸方向流速に対する対数則はφ=50°の場合よりもФ=0°(二次元平板の対数則)に近く、周方向流速に対する対数則は内・外壁で一致している。また、少なくとも粘性底層から遷移層の間では、入り口旋回角にかかわらず流れがねじれていないことが確認された。数値解析に関しては、通常の等方k-εモデル及び、吉沢らによる非等方k-εモデルの二種類による解析を行い、νrz・νrθの値がνtから修正されない様な乱流モデルを用いた解析時には、Ф=50°の流れの予測精度が低いことや、渦粘性係数の定数:Cμ=0.09もФ=50°の場合には不適当であることが分かった。本年度は実験的研究として, 0°から10°毎に8種類の旋回角と3種類のRe数(1*10^5,2*10^5,3*10^5)の組合せによる24種類の壁面静圧の測定,並びに,旋回角だけを3種類(Φ=0°,30°,50°)変化させ,同心二重円管内外壁の粘性底層から外層までの平均速度分布,乱流成分の測定および,油膜法による可視化で壁面流線の定量的測定を行い,以下の結論を得ている.(A)同心二重円管における流れは,旋回強さにより3種類のパターンに大別され,それらの臨界となる旋回強さは村上ら(1)が円

管内旋回流に対して報告している旋回強さに一致している.(B)内壁近傍においては安定効果が,外壁近傍においては不安定効果が働くために,絶対流速に対する対数則の勾配は無旋回時に比べ,内壁においては大きくなり,外壁においては小さくなる.また, kーεモデルのモデル定数であるCμの値は,内外壁のどちらにおいてもΦ=50°の時には通常の0.09よりも23倍程度大きくなっている.(C)内壁近傍においては,旋回を有する場合の軸方向の対数則は,無旋回時の対数則に一致しており,旋回の有無にかかわらず軸方向の平均流速により軸方向の壁面せん断応力を見積もることが出来る.しかし,外壁近傍においては,旋回を有する場合の軸方向の対数則と無旋回時の対数則は一致しておらず,この場合は軸方向においても無旋回時に比べ対数則の勾配は小さくなっている.また,数値解析に関しては,対数則による壁面境界条件を定めたkーεモデルによる解法により,最も予測が困難である摩擦速度においても,無旋回時には,よい一致が得られた.そこで現在,実験結果を参考にして,旋回を有する場合の壁面境界条件・モデル定数の妥当性を検討している.(1)機論41圏346号(昭50ー6)本年度は実験的研究として、3種類(Φ=0°,30°,50°)の人口旋回角と3種類(Z/Dh=0.0,6.85,12.3)の流れ方向位置において、同心二重円管内の粘性底層から外層までの平均速度分布、静圧分布、乱流成分の測定を行い、以下の結論を得ている。(1)遠心力の働かないΦ=0°においては、内・外壁ともに平均流速は二次元平板の対数則に一致しており内・外壁の差はないが、摩擦速度により無次元化された乱れ強さは内壁側に比べて外壁側が大きくなっている。(2)旋回を伴う流れでは遠心力により、内壁近傍においては安定効果が外壁近傍においては不安定効果が働く。このため、Φ=50°の場合には、絶対流速・軸方向流速に対する対数則の勾配は無旋回時に比べ内壁側においては大きくなり、外壁側においては小さくなる。この傾向は、絶対流速に関しては内壁側に、軸方向流速に関しては外壁側により顕著に表れている。しかし、Φ=30°の場合には、遠心力の効果はΦ=50°の場合に比べて小さく、絶対流速・軸方向流速に対する対数則はΦ=50°の場合よりもΦ=0°(二次元平板の対数則)に近く、周方向流速に対する対数則は内・外壁で一致している。(3)少なくとも粘性底層から遷移層の間では、入口旋回角にかかわらず流れがねじれていないことが確認された。また、数値解析に関しては、Spalding-Launderらによって提案された等方K-εモデル及び、吉沢らによって提案された非等方ほうK-εモデルの二種類のモデルによる解析を行い、νrz・νrθの値がνtから修正されない様な乱流モデルを用いた解析時には、Φ=50°の流れの予測精度が低いことや、渦粘性係数の定数:Cμ=0.09もΦ=50°の場合には不適当であることが分かった。