hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地震による雪崩発生危険度評価手法の開発

本研究は、「地震と豪雪」の複合災害の中で、「冬に地震が発生」した際の雪崩災害危険度の評価手法を開発し、被害軽減に資することを目的とした。今年度は、主に地震時の積雪の破壊強度とその挙動を調べる目的で、防災科学研究所の雪氷防災実験棟において小型振動台を用いた積雪の破壊実験を実施した。実験にはロシアのAPATIT雪崩研究所殻からChernouss博士も参加し、共同で実施された。加速度計を埋め込んだ積雪ブロックを凍着させ、一定振幅のもとで2次元の振動数を増加し、積雪がせん断破壊した時点の加速度、上載荷重、断面積から、「新雪」、「しまり雪」、「しもざらめ雪」の「高歪速度領域の積雪破壊特性」とその密度依存性が求められた。また2次元振動に伴う、法線応力の効果についても議論を行った。さらにこの破壊特性を積雪変質モデル(Snowpack)に組み込んで、対象領域の地震発生時の雪崩発生危険度予測図を作成した。一方、こうした一連の取組みに対して、トルコの公共事業省災害監理局から共同研究と技術支援の依頼があり、研究協力者2名とともに現地視察を行ったほか、地震による雪崩発生の現況および危険度評価と災害防止手法開発に関する意見交換を実施した。現在、今後の共同研究策定に向けて調整を実施中である。国内の研究対象地域を、黒部峡谷(富山県)と新潟県糸魚川市の鉱山(明星セメント(株))の2箇所に定めた。前者には、地震計と超長波マイクロフォンを設置し、雪崩発生によって引き起こされる地震動と空振のモニタリング観測を冬期間にわたって行った。一方、後者には地震計とデータロガーを設置し、発破による地震動を記録すると共に、モニターカメラによる雪崩発生の記録との比較・検討を行った。さらに現地での気象観測データと積雪変質モデル(SNOWPACK)を用いて、積雪の雪質、密度、含水率、せん断強度等を計算し、雪崩発生危険度の空間・時間変化を算出した。今冬は暖冬小雪で経過したため、発破に伴う雪崩発生は観測されなかったが、同様の計測と解析は次年度も継続して実施される予定である。3月には西村、和泉、阿部の3名がKirovsk(ロシア)のApatit雪崩研究所にChernouss博士を訪問し、当地で実施されているアパタイト(リン鉱石)鉱山での大規模な発破(地震)による雪崩発生の観測に参画した.実験は1回のみで、今回は発破に伴う雪崩発生はなかったが、本結果をもとに次年度の観測態勢(測定機器の種類、設置場所、時期、観測地点)等の詳細な検討が行われた。また当地でこれまでに蓄積されたデータを入手し、発破のエネルギー、振動特性、雪崩発生規模などの関係について解析を行った。また、国内では積雪のせん断破壊強度の測定に向けて、クランプ、モーター、加速度計等を組み合わせた小型振動台(0.2m x 0.1m)の試作を行った。次年度には、本システムとロシアで開発された試験機を併用し、低温実験室内で高歪速度領域の積雪破壊特性を測定する予定である。本研究は、「地震と豪雪」の複合災害の中で、「冬に地震が発生」した際の雪崩災害危険度の評価手法を開発し、被害軽減に資することを目的とする。今年度は、4月にモスクワ大学を西村、和泉、阿部の3名が訪問し、Apatit雪崩研究所で実施されているアパタイト(リン鉱石)鉱山での大規摸な発破(地震)による雪崩データと研究成果をもとに、発破のエネルギー、振動特性、雪崩発生規模などの関係について議論を行った。また、地震時の積雪の破壊強度とその挙動を調べる目的で、防災科学研究所の雪氷防災実験棟において2種類の小型振動台を用いた積雪の破壊実験を実施した。振動台の一方はロシアの研究グループにより開発されたもので、テーブル(0.45mx0.35m)に積雪サンプルをセットし、3次元の「振動の有無による積雪せん断強度の相違」を求めるものである。実験にはロシアからもChernouss博士をはじめ2名の研究者が訪日し共同で実施された。もう一方の振動台は、防災科研の阿部により設計・製作が行われた。加速度計を埋め込んだ積雪ブロックを凍着させ、一定振幅のもとで2次元の振動数を増加し、積雪がせん断破壊した時点の加速度、上載荷重、断面積から「高歪速度領域の積雪破壊特性」が求められる。今回は両振動台を用いた測定手法を確立することを主な目的として、雪氷防災実験棟の降雪装置で作成された「新雪」、「しまり雪」、「しもざらめ雪」を用いた実験を行った。ロシアで開発された振動台を用いた一連の実験は、雪質を変化させる等の条件下で計100回以上実施され、データセットが集積された。振動条件下でのせん断応力の変化と振動台の振動波形を比較した結果、振動(y軸方向:1.6m/sec2)を加えることで積雪に作用する応力は最大30%まで増加し、積雪が破壊に至るプロセスが明らかになった。もう一方の振動台については、今回は、積雪サンプルをテーブルに凍着させた後にせん断強度を求めるまでの実験プロセスの確立に重点がおかれ、予備的な結果を数回得るにとどまった。

今年度は、主に地震時の積雪の破壊強度とその挙動を調べる目的で、防災科学研究所の雪氷防災実験棟において小型振動台を用いた積雪の破壊実験を実施した。実験にはロシアのAPATIT雪崩研究所殻からChernouss博士も参加し、共同で実施された。加速度計を埋め込んだ積雪ブロックを凍着させ、一定振幅のもとで2次元の振動数を増加し、積雪がせん断破壊した時点の加速度、上載荷重、断面積から、「新雪」、「しまり雪」、「しもざらめ雪」の「高歪速度領域の積雪破壊特性」とその密度依存性が求められた。また2次元振動に伴う、法線応力の効果についても議論を行った。さらにこの破壊特性を積雪変質モデル(Snowpack)に組み込んで、対象領域の地震発生時の雪崩発生危険度予測図を作成した。一方、こうした一連の取組みに対して、トルコの公共事業省災害監理局から共同研究と技術支援の依頼があり、研究協力者2名とともに現地視察を行ったほか、地震による雪崩発生の現況および危険度評価と災害防止手法開発に関する意見交換を実施した。現在、今後の共同研究策定に向けて調整を実施中である。
有機分子触媒を用いるアルカンの高効率酸化

近年、油脂を加メタノール分解して得られる長鎖脂肪酸メチルエステルのバイオディーゼルとしての需要が世界規模で高まっている。その結果、油脂やグリセリンの需給バランスが崩れており、この問題の解決は国家レベルの重要な課題となっている。一方、ポリエチレンの再利用や再資源化も重要な課題である。ポリエチレンは直鎖、分岐鎖状に分類されるが、いずれも極めて長鎖のアルカンである。これを適当な長さで酸化的に切断できれば長鎖脂肪酸となるので、廃ポリエチレンからバイオディーゼル原料を生み出せる。本課題では、グリセリン問題、廃ポリエチレン問題という2つの国家的課題を同時に解決できる反応への応用を見据え、その基礎となる「有機分子触媒を用いるアルカンの高効率酸化」の開発を目的とする。ごく最近、有機分子触媒により金属を全く用いずシクロヘキサンをアジピン酸に常温・常圧で定量的に酸化できる反応を見出した。有機分子触媒の使用量は0.2当量であり、低減が求められている。ここではこの反応を精査するとともに、常温、常圧で、余分な廃棄物を出さず、不活性なアルカンを脂肪酸に定量的に酸化できる反応を開発するために、(1)C-H結合を活性化できる有機分子触媒(前駆体)の精査、(2)硝酸の使用量を低減できる反応条件の精査、(3)TFAの使用量低減を行った。その結果、以下の成果を挙げることができた。(1)触媒の構造最適化の結果、シクロヘキサンのアジピン酸への酸化に於いては、TFA中、0.10当量でも使用可能な触媒を見出した。(2)直鎖アルカンであるn-オクタンのカプロン酸への酸化に於いては、TFAよりもトリクロロ酢酸が優れていることを見出した。(3)アジピン酸合成は1M、カプロン酸合成は2Mで実施可能となり、単位体積当たりの生産性が格段に向上した。27年度が最終年度であるため、記入しない。(1)シクロヘキサンのアジピン酸への酸化に於いては、TFA中、0.15当量でも使用可能な触媒を見出した。(2)n-オクタンのカプロン酸への酸化に於いては、TFAよりもトリクロロ酢酸が優れていることを見出した。(3)アジピン酸合成は1M、カプロン酸合成は2Mで実施可能となり、単位体積当たりの生産性が向上した。(2)直鎖アルカンであるn-

オクタンのカプロン酸への酸化に於いては、TFAよりもトリクロロ酢酸が優れていることを見出した。(3)アジピン酸合成は1M、カプロン酸合成は2Mで実施可能となり、単位体積当たりの生産性が格段に向上した。金属を用いず常温常圧で、有機分子触媒によりシクロヘキサンを活性化し,高効率にアジピン酸に酸化できる反応の開発に成功した。nーオクタンをカプロン酸に変換できることも明らかにした。このような反応は全く知られておらず、従来法とは異なる優れた特性を有している。以上から、「おおむね順調に進展している」と自己評価できる27年度が最終年度であるため、記入しない。アジピン酸の合成に於いては、実用化の観点から、現状、N-ヒドロキシイミドを0.2当量使用することがネックとなる。そこで、使用量の低減と基質適用範囲拡大ができるように、この構造を最適化する。また、nーオクタンよりも長鎖アルカンへの適用可能性を見極める。27年度が最終年度であるため、記入しない。
海底直流電力ケーブルの蓄積空間電荷分布の測定技術とそのテキストの作成

国定的な広域電力の連携には海底直流電力ケーブルが必要であり、西欧ではその開発が進められている。また、アジア地域でも広域電力の連携が必要であると日本の電気学会全国大会(1994年)で大韓国電気学会の李会長が講演された。このようなこともあり、我々の電気絶縁技術の国際的共同研究を支持するグループも多くなり、研究成果をあげることができるようになった。直流電力ケーブル開発の問題点のひとつに、直流電圧印加時に絶縁体中に空間電荷が蓄積し、著しい電界歪みが起こり絶縁破壊を引き起こすことである。従って、蓄積空間電荷分布を実際に測定して、電界が"どこで"、"どれくらい"歪んでいるかを知る必要がある。10年程前までは、この電荷分布を測定できる技術を持っていなかったが、我々のグループは平板状絶縁体試料中の空間電荷を測定できるパルス静電気応力法を開発した。そこで、次の段階として本研究の目的は、同軸状の架橋ポリエチレン絶縁体中に蓄積される空間電荷分布を測定できるパルス静電気応力法の空間電荷分布測定の技術を開発することにした。本研究により得られた成果は以下の通りである。(1)同軸形電力ケーブル中の空間電荷分布測定の実験(武蔵工業大学:田中康寛講師)これまでは電力ケーブル中に蓄積された空間電荷を測定することが出来なかったので、直流電圧印加時に発生する微小なピーク電流を測定して空間電荷が蓄積しているかどうかを推測していた。そこで、本研究では同軸電力ケーブル中の空間電荷分布を測定できる技術を開発し、実際に電荷分布とピーク電流の発生の関係を検討した。(2)パルス弾性波の伝搬と減衰のデータ取得と解析(西安交通大学:屠徳民教授、王新生講師)同軸電力ケーブル中の空間電荷分布測定技術は平板試料と異なるので、同軸状の誘電体中のパルス弾性波の伝搬の解析と確認実験を実施した。同軸状誘電体中をパルス弾性波が伝搬するとき弾性波エネルギーは半径の逆数で減少することを解析し、実験的にその確認を行った。この成果を実用化するために、コンピュータ・テーブルによりパルス音圧波を補正し、近似の空間電荷分布ρ(r)を算出する方法を開発した。この確認実験は屠徳民教授(西安交通大学)を招聘し武蔵工業大学で実施した。(3)誘電体-誘電体界面の空間電荷形成の研究(高麗大学:徐光錫助教授)電力ケーブルの接続部には必ず誘電体-誘電体界面が存在するので、その界面に空間電荷が形成されることを実験的に測定した。この実験は今回新たに武蔵工業大学で開発した測定装置を高麗大学に運び設置したので、精度と効率のよい実験データが得られるようになった。界面状態(接触界面、圧着界面、熱融着界面など)により空間電荷の蓄積量が異なる結果を得ている。そこで、徐光錫助教授(高麗大学)を招聘して、空間電荷の発生モデルおよび捕獲モデルなどの物性モデルを検討した。(4)英語、中国語、韓国語のテキストの作成(武蔵工業大学:田中康寛講師)(西安交通大学:王新生講師)(高麗大学:徐光錫助教授)このテキストは空間電荷分布測定の基本原理、弾性波減衰の補正法、電荷密度の校正法などが述べられている。そして、直流電流ケーブルの絶縁材料開発が国際的に展開できるように、英語、中国語、韓国語の3カ国語のテキストを作成し数十部を印刷した。世界の関係者に配布予定である。この成果により、パルス静電気応力法の空間電荷分布測定の技術が国際的に利用されることが期待される。

この成果を実用化するために、コンピュータ・テーブルによりパルス音圧波を補正し、近似の空間電荷分布ρ(r)を算出する方法を開発した。この確認実験は屠徳民教授(西安交通大学)を招聘し武蔵工業大学で実施した。(3)誘電体-誘電体界面の空間電荷形成の研究(高麗大学:徐光錫助教授)電力ケーブルの接続部には必ず誘電体-誘電体界面が存在するので、その界面に空間電荷が形成されることを実験的に測定した。この実験は今回新たに武蔵工業大学で開発した測定装置を高麗大学に運び設置したので、精度と効率のよい実験データが得られるようになった。界面状態(接触界面、圧着界面、熱融着界面など)により空間電荷の蓄積量が異なる結果を得ている。そこで、徐光錫助教授(高麗大学)を招聘して、空間電荷の発生モデルおよび捕獲モデルなどの物性モデルを検討した。(4)英語、中国語、韓国語のテキストの作成(武蔵工業大学:田中康寛講師)(西安交通大学:王新生講師)(高麗大学:徐光錫助教授)このテキストは空間電荷分布測定の基本原理、弾性波減衰の補正法、電荷密度の校正法などが述べられている。そして、直流電流ケーブルの絶縁材料開発が国際的に展開できるように、英語、中国語、韓国語の3カ国語のテキストを作成し数十部を印刷した。世界の関係者に配布予定である。この成果により、パルス静電気応力法の空間電荷分布測定の技術が国際的に利用されることが期待される。広域電力の連携には海底直流電力ケーブルの開発が必要である。その開発の問題点のひとつに、直流電圧印加時の絶縁体中の蓄積空間電荷による電界歪みが絶縁破壊を引き起こすことである。その結果、蓄積空間電荷の分布を実際に測定する必要がある。そこで、本研究の目的は次の通りである。研究の目的同軸状の架橋ポリエチレン絶縁体中に蓄積される空間電荷分布を測定できるパルス静電気応力法・空間電荷分布測定装置を開発すること。本年度の研究成果は次の通りである。(1)同軸形電力ケーブル中の空間電荷分布測定法の開発同軸形電力ケーブル中の空間電荷分布測定は平板試料と異なり、同軸状の誘電体中のパルス弾性波の伝搬を解析する必要がある。そこで、次の解析と確認実験を実施した。(1)パルス弾性波伝搬の解析(西安交通大学:朱用昌講師、武蔵工業大学で実施)同軸状誘電体中をパルス弾性波が伝搬するとき、弾性波エネルギーは半径の逆数で減少することを考慮してパルス弾性波の伝搬を解析した。その結果、弾性波の検出圧電素子の信号電圧v(t)は空間電荷分布ρ(r)とパルス印加電界e_p(t)の畳み込み積分で表示できるが、その畳み込み関数に半径の平方根の逆数を乗ずる必要があることが導きだされた。(2)パルス弾性波の伝搬の実験的確認(武蔵工業大学:田中康寛講師)前述の信号電圧v(t)が空間電荷分布ρ(r)とパルス印加電界e_p(t)の畳み込み積分で表示できること、および半径の平方根の逆数を乗ずる必要があること実験的に確認を試みた。絶縁試料のポリエチレンは粘弾性材料であるため、パルス弾性波は減衰と分散することが明らかになり、この効果を考慮する必要性が生じた。(2)誘電体/誘電体界面の空間電荷形成(高麗大学:徐光錫助教授)
可証性述語の解析に基づく形式的証明可能性の研究

可証性述語の性質を調べることによって,形式的体系における証明や証明可能性に関する理解を深める研究を行った.1.構文論的研究:第一・第二不完全性定理を算術的に定義可能な理論に対して拡張した(神戸大学の菊池誠准教授との共同研究).また,理論がSigma_n選言特性をもつという概念を定め,この概念が理論の証明可能性の研究においてよい指標となり得ることを示した.2.意味論的研究:算術の超準モデルにおける証明構造を,可証性述語を通じて研究した(神戸大学の菊池誠准教授との共同研究).本研究により,矛盾に至る証明をもつ超準モデルにおける証明構造の分析が進んだと考えられる.本研究の目的は,不完全性定理の証明において特に重要な意味を持つ,形式的体系の証明可能性を表現する論理式である可証性述語の性質について調べ,それを通じて形式的証明や形式的証明可能性に関する理解を深めることである.1.構文論的研究:ゲーデル・ロッサーによる第一・第二不完全性定理を,算術的に定義可能な理論に対して拡張する研究を行った.可証性述語を用いた不完全性定理の証明は,理論の計算可能性を仮定しない場合でも,理論の健全性の仮定を強めることで実行可能であることを示した.また,算術的定義可能な理論における無矛盾性言明の証明可能性に関する成果も得た.本成果は従来の古典的な不完全性定理の議論の枠を超えようとするものであり,理論の証明可能性の分析に新たな視点を与えると考えられる.2.意味論的研究:算術の超準モデルにおける証明構造の研究を,超準モデルにおける可証性述語の振る舞いについて調べることによって行った.定理集合が包含関係をもたないような2つのモデル(比較不能なモデル)は特にお互いに相反する定理を証明すること,PA+Con(PA+Con(PA))のモデルがその終拡大に比較不能なモデルをもつこと,その定理集合が自然数の超準モデルにおける定理集合より真に大きい超準モデルは実際には証明できないような正しい命題を証明できることなどを示した.本研究により,PA+Con(PA)の超準モデルにおける証明可能性や証明の構造に関する理解が深まり,それに伴って矛盾に至る証明をもつ超準モデルにおける証明構造の全体像の解明も進んだと考えられる.本研究の目的は,不完全性定理の証明の中で特に重要な役割をもつ,形式的体系の証明可能性を表現する論理式である可証性述語の性質を調べることによって,形式的証明や証明可能性という概念の理解を深めることである.昨年度の研究において,不完全性定理の証明は可証性述語の性質をうまく考慮すればSigma_n定義可能な理論にまで拡張できることが分かった.本年度は,理論がSigma_n (Pi_n)選言特性もしくはSigma_n (Pi_n)存在特性をもつという概念を定義し,これらの性質がSigma_1定義可能とは限らない理論の証明可能性を調べる際の良い指標となりうることを得た.具体的には次の結果を得た.(a)Sigma_n選言特性とその他の諸性質との関係を明らかにした.(b)Sigma_n定義可能かつSigma_{n-1}健全な理論がPi_n選言特性をもたないことを,可証性述語を用いた不完全性定理の証明を一般化することで得た.(c)Sigma_n定義可能かつSigma_n存在特性をもつ理論が,自分自身がSigma_n選言特性をもつことを証明できないことを,Myhillの手法を用いることで証明した.(d)Sigma_n選言特性とSigma_n保存性との関係を明らかにした.(e)Sigma_n選言特性のモデル論的な特徴づけを与えた.こうした結果の中で,可証性述語の取り方に依らず成り立つものと,可証性述語の取り方を考慮しなければならないものがあり,これらの違いをより明確にすることは本研究の今後の課題である.可証性述語の性質を調べることによって,形式的体系における証明や証明可能性に関する理解を深める研究を行った.1.構文論的研究:第一・第二不完全性定理を算術的に定義可能な理論に対して拡張した(神戸大学の菊池誠准教授との共同研究).また,理論がSigma_n選言特性をもつという概念を定め,この概念が理論の証明可能性の研究においてよい指標となり得ることを示した.2.意味論的研究:算術の超準モデルにおける証明構造を,可証性述語を通じて研究した(神戸大学の菊池誠准教授との共同研究).本研究により,矛盾に至る証明をもつ超準モデルにおける証明構造の分析が進んだと考えられる.可証性述語を中心とした,構文論的,意味論的研究についてそれぞれ新たな結果が得られた.構文論的研究については,不完全性定理に関する研究に新たな方向性を見出したことが大きな進展である.これによって形式的証明可能性の分析を更に進めることができると期待される.意味論的研究については未解決な問題が残されているものの,研究成果がまとまったため,論文を学術誌に投稿した.27年度が最終年度であるため、記入しない。数理論理学初年度に得られた成果をもとに,引き続いて研究を行う.特に,算術的に定義可能な理論における可証性述語の振る舞いを調べることによって,形式的証明可能性の分析をさらに進める.また,超準モデルにおける証明について,そのステップ数などに関する既存の結果との対応関係を調べながら,超準モデルにおいて矛盾に至る証明の全体構造の解明を進める.
反応気流に対する数値計算手法の開発

本研究の目的は,化学反応を伴う気流を模擬するための差分法による数値計算手法を開発することにある.対象とする流れ場は,強い衝撃波を伴う高速流や超音速燃焼流のような,化学反応と流体運動との相互作用が著しい流れ場である.このような超音速反応流では,衝撃波と境界層との干渉に衝撃波と反応過程との干渉が加わり,極めて複雑な流れ場が形成される事が予想される.平成元年度には,衝撃波と境界層との干渉を模擬できる数値計算手法を開発し,反射衝撃波と側壁境界層の干渉のシミュレ-ションを行い、本方法が衝撃波と境界層の相互作用の本質的な部分を模擬できる事を示し,理想気体に対する計算手法を電離気体に適用し,電離反射衝撃波が分枝衝撃波に発達する現象のシミュレ-ションを行った.平成2年度は,燃焼性気体に対する数値計算手法の開発を行った.今回開発した方法は,反応系の反応速度および反応熱開放割合を正確にモデル化した反応項を含む薄層ナビエ・スト-クス方程式をFCT法およびクランク・ニコルソン法に反応ステップを結合した方法を用いて数値計算する事により燃焼反応を伴う気流のシミュレ-ションを行うものである.本方法を適用して,水素酸素混合気体における反射衝撃波によるデトネ-ション開始現象のシミュレ-ションを行った。従来行われてきた実験と比較し,本方法によるシミュレ-ションによって,デトネ-ション開始現象の特徴がとらえられる事が確かめられ,燃焼性気体のシミュレ-ションに有用である事が示された.本研究の目的は,化学反応を伴う気流を模擬するための差分法による数値計算手法を開発することにある.対象とする流れ場は,強い衝撃波を伴う高速流や超音速燃焼流のような,化学反応と流体運動との相互作用が著しい流れ場である.このような超音速反応流では,衝撃波と境界層との干渉に衝撃波と反応過程との干渉が加わり,極めて複雑な流れ場が形成される事が予想される.平成元年度には,衝撃波と境界層との干渉を模擬できる数値計算手法を開発し,反射衝撃波と側壁境界層の干渉のシミュレ-ションを行い、本方法が衝撃波と境界層の相互作用の本質的な部分を模擬できる事を示し,理想気体に対する計算手法を電離気体に適用し,電離反射衝撃波が分枝衝撃波に発達する現象のシミュレ-ションを行った.平成2年度は,燃焼性気体に対する数値計算手法の開発を行った.今回開発した方法は,反応系の反応速度および反応熱開放割合を正確にモデル化した反応項を含む薄層ナビエ・スト-クス方程式をFCT法およびクランク・ニコルソン法に反応ステップを結合した方法を用いて数値計算する事により燃焼反応を伴う気流のシミュレ-ションを行うものである.本方法を適用して,水素酸素混合気体における反射衝撃波によるデトネ-ション開始現象のシミュレ-ションを行った。従来行われてきた実験と比較し,本方法によるシミュレ-ションによって,デトネ-ション開始現象の特徴がとらえられる事が確かめられ,燃焼性気体のシミュレ-ションに有用である事が示された.本研究の目的は反応を伴う高速気流を模擬できる差分法に計算手法を開発することであり、対象とする流れ場は宇宙往還機まわりの流れやスクラムジェットエンジン内の超音速燃焼反応流に見られる様な衝撃波と科学反応の干渉によって形成される複雑な流れ場である。本年度の研究では、衝撃波管内の電離反応を伴う反射衝撃波流れ場のシミュレ-ションを行った。電離気体に拡張された薄層ナヴィエ・スト-クス方程式がFCT法とクランク・ニコルソン法を組み合わされた方法により数値計算された。そして、実験的に観察されている複雑な流れ場の再現に成功した。このことから、本研究で開発した数値計算手法が電離反応を考慮しなければならないような強い衝撃波を伴う流れのシミュレ-ションに適用できることが示された。この研究成果は、1989年米国リ-ハイ大学で開催された衝撃波に関する国際シンポジウムで発表された。次に、燃焼性気体の反射衝撃波によるデトネ-ション開始現象のシミュレ-ションを行っている。水素酸素燃焼反応をモデル化した反応機構を有する薄層ナヴィエ・スト-クス方程式が同様の方法で数値計算され、これまでに行われた実験結果の特徴をとらえた結果が得られている。この結果の一部は、平成元年度の数値流体シンポジウムで報告された。この研究は現在進行中である。本研究の目的は,化学反応を伴う気流を模擬するための差分法による数値計算手法を開発することにある.対象とする流れ場は,強い衝撃波を伴う高速流や超音速燃焼流のような,化学反応と流体運動との相互作用が著しい流れ場である.このような超音速反応流では,衝撃波と境界層との干渉に衝撃波と反応過程との干渉が加わり,極めて複雑な流れ場が形成される事が予想される.前年(平成元年)度には,衝撃波と境界層との干渉を模擬できる数値計算手法を開発し,反射衝撃波と側壁境界層の干渉シミュレ-ションを行い,本方法が衝撃波と境界層の相互作用の本質的な部分を模擬できる事を示し,理想気体に対する計算手法を電離気体に適用し,電離反射衝撃波が分枝衝撃波に発達する現象のシミュレ-ションを行った.本年(平成2年)度は,前年度の成果をふまえ燃焼性気体に対する数値計算手法の開発を行った.

今回開発した方法は,反応系の反応速度および反応熱開放割合を正確にモデル化した反応項を含む薄層ナビエ・スト-クス方程式をFCT法およびクランク・ニコルソン法に反応ステップを結合した方法を用いて数値計算する事により燃焼反応を伴う気流のシミュレ-ションを行うものである.本方法を適用して,水素酸素混合気体における反射衝撃波によるデトネ-ション開始現象のシミュレ-ションを行った.従来行われてきた実験と比較し,本方法によるシミュレ-ションによって,デトネ-ション開始現象の特徴がとらえられる事が確かめられ,燃焼性気体のシミュレ-ションに有用である事が示された.
発達的観点からみた注意/予測能力の計算モデルの構築

本研究では,人間の認知・予測能力の発達的変化を,生後5ヶ月8ヶ月の乳児を対象とした行動実験と,そこで得られたデータを解釈するための計算論的枠組みの構築を行った。具体的には,ターゲット対象の遮蔽と回転を伴う物理的事象に対する乳児の注視行動を馴化・脱馴化パラダイムに基づいて計測と,計測された眼球運動データを非線形予測法に基づいて分析するための枠組みを開発した。馴化・脱馴化パラダイムとは事象に対する乳児の「馴れ」に基づく乳児実験パラダイムであり,ローカルな学習過程を反映する。非線形予測法は実世界から得られる時系列データの背後にあるシステムの特性を調べる上で有効な手段である。これは実世界より得られる時系列データを埋め込み定理により相空間上にアトラクタを再構成し,予測精度を計算する。これにより,得られた信号が周期的であるか,ランダム性を有するか,あるいは非線形力学的な系より生み出された信号であるかを推定する手法である。当該行動実験を非線形予測法に基づいて分析した結果以下の点が明らかになった。1)予測精度がステップ数の増加と共に減少するトライアル(カオス的な眼球運動)2)予測精度がステップ数に関係なく低いトライアル(ランダムな眼球運動)これより探索時の乳児の眼球運動は,周期的な運動をするよりはむしろランダムな運動とともにカオス的な運動をすることが示唆される。これまでの乳児研究では,乳児の注視行動を「注視時間」というマクロな指標にのみ基づいて分析しされてきたが,本研究によって開発された分析手法を他の行動実験にも適用することにより新たな知見が得られることが期待できる。本年度は乳幼児を対象とした行動実験を中心に研究を行った.具体的には,ターゲット対象の遮蔽と回転を伴う物理的事象に対する乳幼児の注視行動の計測・分析を行った.対象とした乳児は月齢6ヶ月8ヶ月児で,馴化・脱馴化パラダイムに基づいて物理的に不可能な事象(不可能イベント)と可能な事象(可能イベント)の両者が呈示された.本研究では,従来指標として用いられてきた注視時間に加えて,事象呈示下における乳幼児の視線を計測する手法を確立した.注視時間と視線計測の両者を統合した分析の結果以下の点が明らかになった.・事象呈示中に被験児の注視パターンに依存して,注視時間が変化すること.・低月齢の乳児では,不可能事象よりも可能事象の方を長く注視する場合があり,この場合の視線は回転中に誤った(ターゲットの入っていない)対象に向いていること.これらの結果は,これまで認知・予測といった高次機能とは独立して捉えられがちであった眼球運動の発達が,実際には高次認知能力と密接な関係にあることを示している.また,乳児の注視行動において,従来指摘されてきた「新奇性と親近性」の問題(乳児は新奇な対象に対して注意を向けることが知られているが,同時に親近性の高い対象についても注意を向ける傾向も持つ)に対しても,本研究は解決の糸口を提供している.現在,視線データの時系列分析を行っており,注視行動を指標とした注意・予測におけるダイナミックな側面が定量的に捉えられることが期待される.本研究では,人間の認知・予測能力の発達的変化を,生後5ヶ月8ヶ月の乳児を対象とした行動実験と,そこで得られたデータを解釈するための計算論的枠組みの構築を行った。
靜脈内負荷水分のリンパによる回収動態に関する研究

2)実験対照は雑種成犬。右リンパ本管を静脈角の内外両側で結紮し静脈との吻合を遮断し、左リンパ本管は静脈角部で胸管を残して全て結紮した。次にカテ-テル胸管の尾側に向って挿入した。イヌをヘパリン化してリンパの凝固を予防し、採取したリンパの量と蛋白濃度測定後静脈内に返還した。4)3時間経過後、実験群Iは対照群に対し、循環血液量と尿量、リンパ流量、血管外水分貯留量の有意な増加と、血漿およびリンパ内蛋白濃度の有意な減少を示した。リンパ流量を血管外水分貯留量とリンパ流量の和で除した再循環率は、対照群で約44%、実験群では21%から31%に経時的に増加した。実験群IIでは循環血液血とリンパ流量の有意な増加と血管外水分量の減少がみられた。この群のリンパ内蛋白濃度は血漿のそれより大となったが、リンパ流量の増加は3群中最大であった。結論:血管外水分量の増加はリンパを介するturnoverを増加させて代償されるが、組織間質液内の蛋白濃度(リンパ蛋白濃度に比例)の増大はリンパによる間質液の回収を悪化させなかった。浮腫発生時といえども、膠質液の投与は禁忌ではない。乳酸リンゲル液、プラスマ・エキスパンダ-などの輸液によって起こる循環血液量、組織間質内液量、リンパによる回数量などの変化を経時的に追求するのが本研究の目的である。当初、循環血液量測定のマ-カ-として^<99m>TCでラベルした赤血球を用いたが、TC注入犬の死体の処理が予想以上に困難で、多くの頭数の実験が困難であることが判明した。このため、蛍光色素(FITC)でマ-クした赤血球を利用する方法に変更せざるを得なかった。この変更のため、当初の計画予定が遅れることになった。平成元年度においてはFITCでマ-クした赤血球のイヌ生体内での保存経過をみる基礎観察に終始した。先ずFITC赤血球の循環血中での残存経過は、時間と共に蛍光量が減少して測定が多少困難になるが、蛍光赤血球の全赤血球に対する比率は注入後5時間まで十分に安定していることが判明した。続いて、蛍光赤血球注入後に大量輸液を負荷した状態でのマ-カ-としての機能を吟味した。輸液による循環血液量の変化にも拘らず、注入後5時間までの蛍光赤血球の注入前赤血球数に対する比率は変化せず、測定時の赤血球数から算出される循環血液量が妥当な値であることが証明できた。以上の結果を基礎として、現在、本来の研究目的に沿った実験が開始されている。すなわち、先ずイヌの右リンパ本質と頸静脈との吻合を結紮し、次に左胸管を左静脈用で露出して、尾側に向ってカニ-レを挿入し、左胸管リンパを一旦体外に導出してその量を、測定し(15分間隔)、再び静脈内に返却する。このset upにて100200ml/kgの輸液によって起こる循環血液量、リンパ回収量、尿量などから算出される組織間質液量などを測定している。1。雑種成犬で右リンパ本管を右靜脈角で結紮,左リンパ本管は静脈角にて尾側に向ってカテ-テルを挿入した。犬をへパリン化し,左リンパ本管よりリンパを採取し,量と蛋白濃度を測定後,静脈内に返した。2。蛍光色素(FTIC)にて標識した既知量の自己赤血球を注入し,FACSにて標識赤血球数の全赤血球に対する%値から循環血液量を経時的に測定し,Ht,血漿蛋白濃度,循環血液量から循環蛋白総量を算出した。3。6頭の正常非侵襲犬で観察した標識赤血球の%値は,注入後60分で安定し,以後300分まで変化なく保たれた。よって,標識赤血球靜注後60分の値をコントロ-ルとし,その後3時間を観察期間とした。4。

犬を2群に分け,対照群では10ml/kg/hr,実驗群では30ml/kg/hrで乳酸加リンゲル液を静注した(ポンプにて定速静注)。5。3時間経過後,実驗群は対照群に比し,循環血液量,尿量,リンパ流量,血管外水分貯留量(輸液量ー尿量ー循環血液量の変化量)の有意な増加と血漿およびリンパ内蛋白量の有意な減少を示した。6。リンパ流量を血管外水分貯留量で徐した再循環率は,60分後は対照群88%,実驗群30%であったが,3時間後は前者82%に対し後者は48%に増加し,貯留水分量の増加に対応してリンパによる排泄が増加した。算出された循環蛋白量は実驗群の方がより多く減少した。ー結論ー輸液量の増加に伴う血管外水分貯留量の増加は,水分のリンパを介するturn overを増加させて代償していたが,その増加に相関して血管外間質内の蛋白死臓量を増加させて,低蛋白血症を増悪させた。この結果は第38回日本麻酔学会総会にて発表した。現在,コロイド液投与時の動態および短時間の心停止によって起こる血管透過性亢進時の水分回収動態を観察中である。
外部強電場の影響下における水素プラズマの研究

2次元Particle-In-Cell法にて,負イオン源引き出し領域のポテンシャル計算を行った.結果,イオン源へのビーム引き出し電場がイオン源内のプラズマへ染み出す,実験と同様の傾向を確認した.さらにこの計算結果を参考にして,3次元Monte Carlo法によるH^-の軌道計算を実施した.結果として,実験で得られた引き出し確率を非常に精度良く再現するモデルの構築に成功した.H^-の引き出しには,ビームに対して垂直方向のポテンシャル構造が,最重要な要素となっていることを明らかにした.2次元Particle-In-Cell法にて,負イオン源引き出し領域のポテンシャル計算を行った.結果,イオン源へのビーム引き出し電場がイオン源内のプラズマへ染み出す,実験と同様の傾向を確認した.さらにこの計算結果を参考にして,3次元Monte Carlo法によるH^-の軌道計算を実施した.結果として,実験で得られた引き出し確率を非常に精度良く再現するモデルの構築に成功した.H^-の引き出しには,ビームに対して垂直方向のポテンシャル構造が,最重要な要素となっていることを明らかにした.負イオン源からのH-引き出しにおいて,引き出し孔近傍のプラズマポテンシャル空間分布が決定的な役割をすることが分かっている.本研究の目的は,数値計算を用いて, (i)ビーム引き出し用高電圧印加状態下での,負イオン源引き出し孔近傍における,プラズマポテンシャル構造形成の物理を明らかにすること,並びに(ii)同条件下におけるH-の輸送・引き出しメカニズムを解明することにある.この2テーゼに関して,それぞれのテーマに適った, 2種類の計算コードを使用して研究を実施している.(i)のテーマに関しては, PICコードを用いて研究を実施している.H20年度にて,必要なコードの作成は一通り完了した.しかしながら現状のコードでは,対応する実験データとの比較において, 3倍程度の大きな絶対値の相違がみられる.現在,境界条件の設定がポイントであることが分かってきており,修正作業を行っているところである(ii)のテーマに関しては,運動方程式を用いたH-の軌道計算コードを使用している. H20年度は, (i)と同様,実験データとの比較を通じたコードの修正作業を行い,その上で種々のポテンシャル構造におけるH-引き出し確率の計算を実施した.結果として, H-引き出し確率の絶対値・分布形状の両面において,実験結果とほぼ一致する計算結果を得ることができた.これにより申請者の計算モデルが, H-引き出しの物理を議論する上で,実験的裏付けを伴う十分な信頼性を得たと考えている核融合実験炉における炉心プラズマ加熱のために,H^-イオン源の高効率化が望まれている.イオン源からのH^-引き出し効率を上げて高効率化を図るためには,H^-引き出しのキーファクターとなる,引き出し孔近傍のプラズマ電位の情報を得た上で,引き出し孔近傍でのH^-の輸送を知る必要がある.そこで本研究では,1.イオン源引き出し孔近傍のプラズマの電位構造を明らかにするために2次元Particle-In-Cell (PIC)法による自己無撞着な計算を実施した.さらに2.Monte Carlo法による3次元H^-軌道計算にて,イオン源からのH^-引き出し確率を計算した.なお,2の軌道計算に必要な,プラズマ電位の空間構造は,実験結果と1のPIC計算の結果を参考に仮定して導入した.1のPIC計算では,実験データではフォローできない領域のプラズマの電位構造を計算で捕外した.我々の実験で観測できる引き出し孔から0.3cm以上離れた領域では,プリシースの影響によって,ビーム軸方向に沿って,引き出し孔に近づくほど空間電位は低くなる.これがH^-の引き出しにとって電位障壁となる.しかしながら今回のPIC計算によって,引き出し孔から0.3cm以内の領域に,電位の極小値が存在し,ここを境に電位勾配が逆転,H^-を引き出し孔方向へ引き込む電場に変化している事を確認した.上記PIC計算によって実験データを補外した電位構造を,2のH^-軌道計算へ導入してH^-引き出し確率を計算した.結果,昨年度までは引き出し確率の値のみ実験とよく一致する状態であったが,PICの計算結果を反映させることで,H^-引き出し確率の空間分布の傾向も含めてうまく再現でき,より信頼性の高いH^-引き出しモデルの構築に成功した.なお,3次元的な電位構造を導入する事によって,H^-引き出し確率を飛躍的に増大させることができるが,この主たる原因が,ビームに垂直な方向の空間電位構造であることが,本モデルによる計算で明らかになった.
ムーンライト解糖系酵素による脳アミロイドアンギオパチーの進行抑制機構の解明

申請者が見出したα-エノラーゼのAβ線維形成抑制作用、Aβ線維分解作用、Aβの細胞毒性抑制作用は、脳アミロイドアンギオパチーの治療ターゲットとなる可能性がある。本研究ではこれらの成果を発展させるため「動物モデル」「培養細胞」「血清、髄液」を駆使し、α-エノラーゼのCAA病態制御に果たす役割、α-エノラーゼを用いた新しいCAAの治療法開発、など臨床応用へ将来的に発展させるための基盤となる研究を行う。
間隙水圧の変動を考慮した直接基礎構造物の液状化被害予測手法の提案

平成30年度は、下記を行なった。1)構造物模型の接地圧、地盤密度をパラメータとした1g場での振動台実験を実施した。振動台入力波には、正弦波を用い、加振時間の長さを変えて複数回実験を行うことで、地震動継続時間が直接基礎構造物の被害に与える影響を検討した。実験より、地震動継続時間が、液状化後の地盤剛性の低下に影響を及ぼすこと、地盤剛性の低下が著しくなるほど構造物被害が大きくなることを確認した。この結果を踏まえ、遠心場で実施する振動台実験の計画を立てた。2)1)の結果を踏まえ、地震動継続時間が短いJMA神戸波と地震動継続時間が長い臨海波を振動台入力波に用いて、50gの遠心場で振動台実験を実施した。実験は、振動台入力波の他に、地盤密度、構造物接地圧、入力加速度をパラメータとした。実験結果より、液状化時の構造物沈下量に影響を与える要因を検討し、1過剰間隙水圧の上昇とともに、地表の沈下が生じ、その値は、地震動継続時間が長いほど大きくなること、2接地圧が小さい構造物では、上部構造物の応答が著しく大きい場合に、相対沈下量が大きくなること、3接地圧が大きい構造物では、地盤沈下量が大きくなると、相対沈下量が大きくなることを示した。3)2)の実験結果を用いて、液状化強度曲線、および、等価線形解析によって得られる地盤加速度に基づき、過剰間隙水圧上昇予測の検討を行った。入力波によって、過剰間隙水圧の上昇の速さも異なるため、簡便に過剰間隙水圧上昇を予測するには、さらなる検討が必要であることを確認した。実験の実施時期が、やや後ろにずれてしまったものの、計画していた実験を実施することができ、概ね順調に進んでいる。2019年度は、当初より計画していた遠心載荷装置を用いた振動台実験を実施する。2018年度に実施した実験結果に基づく検討より、2019年度は、地盤の地下水位をパラメータとする予定である。また、最終年度となるので、実験の実施、結果の分析等とともに、研究の総括を行う。そのために、実験は年度の早い時期に実施できるよう、準備を進める。平成29年度は、下記を行った。1)1983年日本海中部地震において、液状化による被害を受けた住宅の事例の収集、整理を行った。液状化による住宅被害には、非液状化層厚、液状化層厚、液状化層の地盤剛性、構造物重量等が影響を及ぼすと考えられる。被害事例より、各パラメータの影響を確認するためのパターンの抽出を行った。2)1)で抽出したパターンについて、住宅を模擬した直接基礎構造物の縮尺模型を作成し、1G場での振動台実験を実施した。実験では、非液状化層厚、液状化層厚、液状化地盤の剛性、構造物重量をパラメータとした。実験結果より、各パラメータの構造物被害への寄与度を整理した。さらに、既往の液状化被害予測手法を用いて構造物沈下量を算出し、実験結果との比較を行った。3)既往の遠心載荷装置を用いた振動台実験結果に基づき、過剰間隙水圧上昇予測手法の検討を行った。実験で計測された地盤の加速度記録を用い、地盤のせん断応力を推定し、加振による繰り返し回数(等価繰り返し回数)を算出し、さらに等価繰り返し回数から過剰間隙水圧比を算出した。算出した過剰間隙水圧比は、実験値より著しく小さくなる傾向が見られた。そこで、等価線形解析を用いて、地盤の加速度記録を推定し、その値から等価繰り返し回数、過剰間隙水圧比を算出した。算出した過剰間隙水圧比は急激に上昇し、実験結果とは整合しなかった。そこで、地盤物性から推定される初期剛性の値を5割程度低下させ、地盤の加速度を推定し、過剰間隙水圧比を算出した。初期剛性を低下させて求めた過剰間隙水圧比は、実験結果と概ね整合し、実験における液状化に至るタイミングを予測できる可能性を示した。予定していた、液状化被害事例の収集、被害要因の整理、重力場における縮尺模型実験、過剰間隙水圧上昇予測手法確立のための検討を実施することができた。概ね順調に進展していると言える。

実験結果より、液状化時の構造物沈下量に影響を与える要因を検討し、1過剰間隙水圧の上昇とともに、地表の沈下が生じ、その値は、地震動継続時間が長いほど大きくなること、2接地圧が小さい構造物では、上部構造物の応答が著しく大きい場合に、相対沈下量が大きくなること、3接地圧が大きい構造物では、地盤沈下量が大きくなると、相対沈下量が大きくなることを示した。3)2)の実験結果を用いて、液状化強度曲線、および、等価線形解析によって得られる地盤加速度に基づき、過剰間隙水圧上昇予測の検討を行った。入力波によって、過剰間隙水圧の上昇の速さも異なるため、簡便に過剰間隙水圧上昇を予測するには、さらなる検討が必要であることを確認した。実験の実施時期が、やや後ろにずれてしまったものの、計画していた実験を実施することができ、概ね順調に進んでいる。前年度の成果をもとに、重力場、遠心場における振動台実験を実施する。遠心場の実験は、外部の施設を利用するため、重力場で数多くの実験を実施した後、ケースを絞って遠心場での実験を行う。また、過剰間隙水圧上昇予測手法は、実大実験の結果を用いた検証を引き続き行う。2019年度は、当初より計画していた遠心載荷装置を用いた振動台実験を実施する。2018年度に実施した実験結果に基づく検討より、2019年度は、地盤の地下水位をパラメータとする予定である。また、最終年度となるので、実験の実施、結果の分析等とともに、研究の総括を行う。そのために、実験は年度の早い時期に実施できるよう、準備を進める。(理由)本予算を使用しての出張(学会における情報収集)を予定していたが、大学での業務との調整がつかず実施しなかったため、次年度繰越額が生じた。(使用計画)小額であるため、繰り越し分を単独で使用するのではなく、平成30年度の予算と合算して振動台実験に必要な物品を購入することで有効に活用する。
プログラム細胞老化の遺伝学的解析とそのがん制御への応用

本研究では、ショウジョウバエ翅原基の発生過程で見いだしたプログラム細胞老化の誘発機構とその生理的役割の解明を目指した。このプログラム細胞老化をWgシグナル活性化あるいは転写因子zfh-2のノックダウンにより抑制したところ、成虫翅Hinge領域の感覚器官campaniform sensillaの形態形成異常が起こることがわかった。さらなる解析により、Rasの下流で機能する転写因子pointedが細胞老化誘導を介してachaete-scute complexを活性化し、これによりcampaniform sensillaが正常に形成されることがわかった。細胞老化現象は、がんの発生・進展を正にも負にも制御しうる、がん制御の鍵因子の一つと考えられている。研究代表者らはこれまで、ショウジョウバエをモデル生物として用い、無脊椎動物においても細胞老化現象とそれに伴うSASP(老化関連分泌)が存在することを発見して、ショウジョウバエにおける細胞老化マーカーやその検出法を見いだしてきた。また、ショウジョウバエ翅原基の正常発生過程において特定の時期・領域で細胞老化を起こす細胞集団(プログラム老化細胞集団)の存在を見いだした。そこで本研究では、ショウジョウバエ遺伝学を駆使し、プログラム細胞老化の誘発機構とその生理的役割、さらには細胞老化の人為的制御法とそのがん制御への応用手段の開発を目指す。本研究の予備的段階において、ショウジョウバエ翅原基で起こるプログラム細胞老化がHippo経路のエフェクター分子(転写共役因子)Ykiの活性化により完全に抑制されることを見いだしている。そこで平成28年度は、まずYkiの標的遺伝子の中からプログラム細胞老化を抑制する責任遺伝子を探索した。その結果、Ykiの標的因子の1つWg(Wntホモログ)の異所的な発現誘導によりプログラム細胞老化が完全に抑制されることを見いだした。また、Ykiによる細胞老化の阻害にはWgシグナルの標的転写因子dTCFが必須であることがわかった。さらに、Wgシグナルを発生過程の翅原基で異所的に活性化させてプログラム細胞老化を抑制すると、翅の形態形成に異常が生じることがわかった。本研究は、発生中のショウジョウバエ翅原基において起こるプログラム細胞老化の誘発機構とその生理的役割、さらには細胞老化の人為的制御法とそのがん制御への応用手段の開発を目指すものである。これまでに、このプログラム細胞老化を人為的に阻害しうるシグナル伝達として、Yki-Wg-dTCF経路を見いだした。さらに、この経路を異所的に活性化することで翅原基のプログラム細胞老化を抑制すると、成虫において翅の形態形成異常が認められることを明らかにした。以上の経過から、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。我々はこれまで、ショウジョウバエをモデル生物として用い、無脊椎動物においても細胞老化現象とそれに伴うSASP(老化関連分泌)が存在することを発見して、ショウジョウバエにおける細胞老化マーカーやその検出法を見いだしてきた。そこで本研究では、ショウジョウバエ遺伝学を駆使し、プログラム細胞老化の誘発機構とその生理的役割の解明を目指した。本研究により、ショウジョウバエ翅原基で起こるプログラム細胞老化がHippo経路のエフェクター分子(転写共役因子)Ykiの活性化により完全に抑制されること、またその責任標的遺伝子としてWg(Wntホモログ分子)およびその下流因子dTCF(TCFホモログ分子)を同定した。また、Wgシグナルを発生中の翅原基で異所的に活性化させてプログラム細胞老化を抑制すると、翅hinge領域の形態形成に異常が生じることを見いだした。さらに、Yki-Wg-dTCF経路以外でプログラム細胞老化を阻害するシグナル経路をRNAiスクリーニングにより探索し、転写因子zfh-2をノックダウンするとWgシグナル活性化と同様にプログラム細胞老化が抑制されるとともに翅hinge領域の形態形成異常が起こることを見いだした。この翅hinge領域の形態形成異常を詳細に解析した結果、感覚器官campaniform sensillaの形成異常が起こっていることがわかった。さらなる解析により、Rasシグナルの下流で機能する転写因子pointedがプログラム細胞老化誘導を介したachaete-scute complex活性を介してcampaniform sensillaの正常な形成を実現することを見いだした。今後は、ショウジョウバエ翅原基のプログラム細胞老化を阻害した際に起こる翅の形態形成異常の時空間的な経過とそのメカニズムを解析し、プログラム細胞老化の生理的意義を明らかにする。特に、発生過程における老化細胞の振る舞いと運命に着目しつつ、Yki-Wg-dTCF経路以外でプログラム細胞老化を阻害するシグナル経路を明らかにしてそれを利用しながら解析を進めていく。一方、発生中の翅原基でプログラム細胞老化が誘発されるメカニズムについて、すでに見いだしているRasシグナル活性化や酸化ストレス誘導に着目しながら解析を進める。細胞生物学、発生遺伝学

平成28年度において、プログラム細胞老化を抑制するYkiの下流標的因子をRNAiスクリーニングにより探索・同定する予定であったが、当該スクリーニングを実施する前の候補スクリーニングによりWgを同定することに成功したため、当該予算を次年度のメカニズム解析の方で使用することとした。また、プログラム老化細胞において遺伝子発現制御するためのGal4ドライバーの探索・同定も予定よりもスムースに進んだため、引き続きプログラム老化細胞の振る舞い・運命の解析のために使用することとした。Ykiの下流標的因子のRNAiスクリーニングに使用予定であった予算を、引き続きWgシグナルによるプログラム細胞老化の抑制メカニズムの解析のために使用することで、本研究を計画通り遂行することを目指す。また、プログラム老化細胞の発生過程での振る舞い・運命を明らかにするため、タイムラプス・イメージングや経時的な免疫組織化学解析を行う。