hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マントル細胞リンパ腫モデルマウスを用いた腫瘍クローンの階層性と微小免疫環境の解明

悪性リンパ腫は多くの組織型に分類され、それぞれに独特の生物学的特徴を呈する。各組織型の性質は生体環境の中で生理的なリンパ球の分化成熟過程において形作られるものであり、それらを再現し全体像を観察できるマウスモデルはリンパ腫研究において高い意義を持つと考えられる。本研究では、マントル細胞リンパ腫を模倣するマウスモデルを作出し、腫瘍の形成過程や腫瘍細胞の蛋白発現・遺伝子異常の特徴などについて観察・解析を行い、本疾患に共通すると考えられるいくつかの重要な特徴を明らかにした。ヒトのB細胞リンパ腫では染色体転座の種類と組織型との間に密接な関わりがあることが臨床的に知られているが、染色体転座がどのようにリンパ腫の組織型に影響を及ぼすかについてはこれまで明らかにされていない。申請者はCyclinD1もしくはBCL2遺伝子をp53ヘテロ欠損マウスに導入し、B細胞リンパ腫を発症するマウスモデルを作出しており、この実験系を用いて悪性リンパ腫の病型決定のメカニズムの解明を目指す研究に取り組んでいる。これらのマウスで発症するリンパ腫は、組織学的・形質学的解析により、それぞれCyclinD1およびBCL2転座を持つヒトのマントル細胞リンパ腫および胚中心型B細胞リンパ腫をよく模倣すると考えられた。また、それぞれに続発して生じる遺伝子異常の解析も進めており、両群で異なった特徴を持つことが示されつつある。また腫瘍B細胞の免疫グロブリン遺伝子可変領域のSomatic hypermutation導入率や、表面形質の追加解析により、両マウスにおける腫瘍細胞の再現性を持った特徴的性状は、それぞれ異なるB細胞が起源であるために生じることが推測された。ヒトのリンパ腫もこれらに共通する性状を持つかどうか、比較解析を行っている。ヒトのB細胞リンパ腫では特定の染色体転座と組織型との間に密接な関わりがあることが知られているが、遺伝子異常の一つにすぎない染色体転座がどのようにその後生じるリンパ腫の組織型に影響を及ぼすのかについては、これまで明らかにされていない。申請者はCyclin D1もしくはBCL2遺伝子の高発現状態でp53欠損下に遺伝子異常が蓄積しB細胞リンパ腫を発症するマウスモデルを作出し、悪性リンパ腫の病型決定のメカニズムの解明をめざす研究に取り組んでいる。これらのマウスで発症するリンパ腫は、組織学的・形質学的解析により、それぞれCyclin D1およびBCL2転座をもつヒトのマントル細胞リンパ腫および胚中心型B細胞リンパ腫をよく模倣すると考えられた。さらに、腫瘍B細胞の免疫グロブリン遺伝子可変領域の遺伝子変異(somatic hypermutation)の解析や、表面形質の追加解析により、両マウスにおける腫瘍細胞の再現性を持った特徴的性状は、それぞれ異なるB細胞群が起源であるために生じることが強く疑われた。そこで、ヒトのリンパ腫においても同様のメカニズムで各病型が生じているかを明らかにするための解析を進めている。また、Cyclin D1マウスに形成されるマントル細胞リンパ腫を模倣するB細胞腫瘍は、同系野生型マウスに継代接種可能である。本実験系では免疫系が保たれたマウスで腫瘍を再現できる利点があり、2次移植マウスを用いて、化学療法投与による腫瘍細胞や腫瘍微小環境における変化について比較解析を進めている。ヒトのB細胞リンパ腫では、Cyclin D1転座とマントル細胞リンパ腫、BCL2転座と濾胞性リンパ腫など、特定の染色体転座と組織型との間に密接な関わりがあることが知られている。しかし、悪性リンパ腫は多くの遺伝子異常が蓄積して発症する腫瘍であり、遺伝子異常の一つに過ぎない染色体転座がどのようにしてその後生じるリンパ腫の組織型に影響を及ぼすかについてはこれまで明らかになっていない。申請者はp53ヘテロ欠損マウス由来の骨髄細胞に、CD19プロモータ下にCyclinD1もしくはBCL2をつないだ遺伝子発現ベクターを導入し、放射線照射で前処置を行った同系マウスに移植を行うことで、これらの遺伝子が高発現するB細胞リンパ腫のモデルを作出した。これらのマウスはそれぞれ移植後5ヶ月頃よりB細胞腫瘍が生じ、それぞれヒトのマントル細胞リンパ腫および濾胞性リンパ腫に類似する形態学的所見と免疫組織学的特徴を備えていることが判明した。また、これらの腫瘍に続発する遺伝子異常について詳細に解析を行ったところ、それぞれに特徴的な遺伝子異常の導入様式および遺伝子標的を持つことが明らかになった。以上から、Cyclin D1やBCL2転座は、悪性リンパ腫の発症過程において先行する遺伝子異常として生じ、それらが後続する遺伝子異常のパターンに影響を及ぼし、最終的に形成されるリンパ腫の組織型を方向づける役割を果たすことが示唆された。本研究の詳細については現在論文作成中である。血液腫瘍学本学動物実験施設で一時的にマウスを処分せざるを得ない状況が生じ、主テーマの研究にはやや遅滞を生じている。しかし、主テーマから派生した研究に並行して着手し、有意義に実験を進められるよう工夫している。

マウスの悪性リンパ腫モデルの実験系を用いて、当初の計画通り、組織型の決定機構や腫瘍微小環境に関する実験を進めることができている。悪性リンパ腫のマウスモデルで生じた腫瘍細胞の遺伝子異常を解析し、腫瘍の形成過程やクローン構成、進展経過などを明らかにする。悪性リンパ腫のマウスモデルを用いて、腫瘍細胞における階層性やクローン構成、腫瘍微小環境を明らかにする。次年度の研究費は、マウス購入・飼育費、フローサイトメトリー抗体や遺伝子解析に必要な試薬等、消耗品の購入に充てる予定である。
Wnt/β-カテニン/CBPシグナル阻害剤による肝線維化の改善と作用機序の解析

最近、Wnt/β-カテニンシグナルが組織の線維化に関与することが報告され、肝線維化に対する新たな標的と考えられている。Wnt/β-カテニン/CBPシグナル阻害剤PRI-724はB型およびC型肝硬変患者を対象とした医師主導型治験が実施されている薬剤であり、実用化が期待されている。我が国を含めて非アルコール性脂肪肝炎(NASH)患者数は増加傾向にある。NASHによって起こる肝臓の線維化は、肝硬変・肝細胞がんへと進行するリスクとなりうるが、NASH肝硬変の治療を含めてNASHに対する薬物療法は現在のところ存在しない。本研究ではPRI-724がNASHに起因する肝線維を減弱させる機序を明らかにし、PRI-724のNASH肝線維化/肝硬変に対する治療薬としての可能性について検証した。NASH誘発性肝線維化モデルマウスを用いてPRI-724の抗線維化作用を検討した結果、PRI-724投与群でコントロール群と比較し肝コラーゲン発現量、肝線維化像において著しい改善が認められた。そこで、コラーゲン線維産生と分解系に着目して遺伝子発現解析を行ったところ、コラーゲン合成系の発現抑制に加え、コラーゲン分解酵素(MMP-8, MMP-9)の発現亢進が認められた。フローサイトメトリーおよび免疫組織化学染色による解析から、発現が亢進したMMP-9はマクロファージや好中球で産生されていることが示された。さらに生化学的および組織学的解析から、PRI-724投与群では肝機能の正常化、肝臓組織構造の改善や正常化が同時に起こることも明らかとなった。2017年度では、NASH誘発性肝線維化モデルマウスにPRI-724を投与した結果、コラーゲン合成系の発現抑制に加え、コラーゲン分解酵素(MMP-8, MMP-9)の発現が亢進し、肝線維化改善効果が認められることが明らかとなった。さらにMMP-9はマクロファージや好中球で産生されていることが示された。これらの結果はHCV発現肝線維化マウスを用いた解析の結果とほぼ一致しており、PRI-724によるNASH誘発性肝線維の脱線維化は、HCV誘発性肝線維の脱線維化と同様の機序で起こっている可能性が示唆された。2018年度では、理研で開発されたCAGE (Cap Analysis Gene Expression)法などを行い、PRI-724の脱線維化機序についての詳細な解析を試みた。現在結果を解析中ではあるが、肝線維化改善に寄与すると思われる遺伝子をいくつか見いだすことができた。PRI-724の脱線維化作用の機序解析を2019年度も引き続き行う。CAGE法を行い、得られた結果について現在解析を進めている。これらの結果から、肝線維化改善に寄与する遺伝子発現変化を網羅的に解明できると期待される。さらにCAGEより明らかとなった各種遺伝子について、タンパク質レベルでの解析も進める。Wnt/β-カテニン/CBPシグナル阻害剤PRI-724はC型肝硬変患者を対象とした医師主導型治験が実施されている薬剤である。非アルコール性脂肪肝炎(NASH)に起因する肝硬変は肝細胞がんのリスクファクターであり、その患者数は増加傾向にあるが、NASH肝硬変の治療を含めてNASHに対する薬物療法は存在しない。本研究ではPRI-724がNASHに起因する肝線維を減弱させる機序を明らかにし、PRI-724のNASH肝線維化/肝硬変に対する治療薬としての可能性について検証する。NASH誘発性肝線維化モデルマウスを用いてPRI-724の抗線維化作用を検討した結果、PRI-724投与群でコントロール群と比較し肝線維化像において著しい改善が認められた。そこで、コラーゲン線維産生と分解系に着目して解析を行ったところ、コラーゲン合成系の発現抑制に加え、コラーゲン分解酵素(MMP-8, MMP-9)の発現亢進が認められた。一方で活性化肝星細胞マーカーであるsmooth muscle actin発現変化は認められず、肝星細胞活性の抑制を介さない脱線維化機構が存在することが示唆された。またNASH誘発肝線維化マウスへのPRI-724の投与によって、血管周囲の脂肪化や肝細胞索の異常構造等の組織所見も改善することが明らかとなった。NASH誘発性肝線維化モデルマウスを用いてPRI-724 (20 mg/kg)の抗線維化作用を検討した結果、PRI-724投与群で肝線維化改善効果が認められたことから、コラーゲン線維産生および分解酵素に着目して解析を行った。その結果コラーゲン合成系の発現抑制に加え、コラーゲン分解酵素(MMP-8, MMP-9)の発現亢進が明らかとなった。さらにフローサイトメトリーおよび免疫組織化学染色による解析から、発現が亢進したMMP-9はマクロファージや好中球で産生されていることが示された。これらの結果は、HCV発現肝線維化

マウスを用いた解析の結果とほぼ一致しており、PRI-724によるNASH誘発性肝線維の脱線維化は、HCV誘発性肝線維の脱線維化と同様の機序で起こっている可能性が示唆された。最近、Wnt/β-カテニンシグナルが組織の線維化に関与することが報告され、肝線維化に対する新たな標的と考えられている。Wnt/β-カテニン/CBPシグナル阻害剤PRI-724はB型およびC型肝硬変患者を対象とした医師主導型治験が実施されている薬剤であり、実用化が期待されている。我が国を含めて非アルコール性脂肪肝炎(NASH)患者数は増加傾向にある。NASHによって起こる肝臓の線維化は、肝硬変・肝細胞がんへと進行するリスクとなりうるが、NASH肝硬変の治療を含めてNASHに対する薬物療法は現在のところ存在しない。本研究ではPRI-724がNASHに起因する肝線維を減弱させる機序を明らかにし、PRI-724のNASH肝線維化/肝硬変に対する治療薬としての可能性について検証した。NASH誘発性肝線維化モデルマウスを用いてPRI-724の抗線維化作用を検討した結果、PRI-724投与群でコントロール群と比較し肝コラーゲン発現量、肝線維化像において著しい改善が認められた。そこで、コラーゲン線維産生と分解系に着目して遺伝子発現解析を行ったところ、コラーゲン合成系の発現抑制に加え、コラーゲン分解酵素(MMP-8, MMP-9)の発現亢進が認められた。フローサイトメトリーおよび免疫組織化学染色による解析から、発現が亢進したMMP-9はマクロファージや好中球で産生されていることが示された。さらに生化学的および組織学的解析から、PRI-724投与群では肝機能の正常化、肝臓組織構造の改善や正常化が同時に起こることも明らかとなった。2017年度では、NASH誘発性肝線維化モデルマウスにPRI-724を投与した結果、コラーゲン合成系の発現抑制に加え、コラーゲン分解酵素(MMP-8, MMP-9)の発現が亢進し、肝線維化改善効果が認められることが明らかとなった。さらにMMP-9はマクロファージや好中球で産生されていることが示された。これらの結果はHCV発現肝線維化マウスを用いた解析の結果とほぼ一致しており、PRI-724によるNASH誘発性肝線維の脱線維化は、HCV誘発性肝線維の脱線維化と同様の機序で起こっている可能性が示唆された。2018年度では、理研で開発されたCAGE (Cap Analysis Gene Expression)法などを行い、PRI-724の脱線維化機序についての詳細な解析を試みた。現在結果を解析中ではあるが、肝線維化改善に寄与すると思われる遺伝子をいくつか見いだすことができた。PRI-724の脱線維化作用の機序解析を平成30年度も引き続き行う。PRI-724の「Wnt/β-カテニン/CBPシグナルを介さない」肝線維化消失の機序の可能性について検証する。また、PRI-724 (20 mg/kg)の投与試験において、脱線維化作用が弱い個体が一部認められため、PRI-724の投与量及び投与間隔の最適化検討を行いたい。PRI-724の脱線維化作用の機序解析を2019年度も引き続き行う。CAGE法を行い、得られた結果について現在解析を進めている。これらの結果から、肝線維化改善に寄与する遺伝子発現変化を網羅的に解明できると期待される。さらにCAGEより明らかとなった各種遺伝子について、タンパク質レベルでの解析も進める。NASHモデルマウス作製のための飼料代が少額で済んだため。
ヒト臍帯血および骨髄間質細胞を用いた血管平滑筋細胞の分化誘導とその臨床応用

心筋の再生と並んですべての臓器再生に必要とされる血管の再生は再生医療のうちでも最も注目されているテーマの一つである。tissue-engineeringの手法を用いて作製される再生血管は、肺動脈圧程度の中等度以下の血圧の範囲内での使用に制限されており、その強度を増強するための平滑筋細胞や間質細胞の分化誘導が喫緊の課題である。我々は平成16年までの基盤研究において骨髄間質細胞より平滑筋特異的なSM22α遺伝子のcis-elementとGFPをリポーターとして平滑筋前駆細胞を分離、平滑筋細胞の分化誘導を行うことに成功した(Kashiwakura, Katoh et al., Circulation 2003)。本研究では、臍帯血の間葉系幹細胞より同様の平滑筋前駆細胞を分離することおよび骨髄間質より分離した平滑筋前駆細胞から比較的大量の平滑筋細胞を分化誘導することを目指した。臍帯血の間葉系幹細胞よりの平滑筋前駆細胞の分離は同様の方法では確認されなかったが、前述と同様のsystemを用いてPPAR-γのligandが平滑筋前駆細胞から平滑筋細胞への分化を抑制し得ることを示し、骨髄間質細胞のPPAR-γ受容体シグナルをblockすることにより、比較的大量の平滑筋細胞を分化誘導できる可能性が示唆された(Katoh et al.投稿中)。骨髄間質細胞は採取が容易であり、それらを培養下で分化誘導し自家移植することが可能である。従って移植におけるドナー不足の問題や免疫拒絶反応も回避でき、免疫抑制剤投与も不要なので、多くの心血管疾患の解決につながる可能がある。心血管領域における幹細胞研究、再生医学では血管内皮前駆細胞、胚性幹細胞(ES細胞)などでめざましい展開がみられている一方で、その供給の安定性や倫理面、さらには移植に対する安全性などの問題が指摘されている。一方、tissue-engineeringの手法を用いて作製される再生血管も、その使用は肺動脈圧程度の中等度以下の血圧の範囲内での使用に制限されており、その強度を増強するためには平滑筋細胞や間質細胞の分化誘導が喫緊の課題である。我々は平成16年までの基盤研究において骨髄間質細胞より平滑筋特異的なSM22α遺伝子のcis-elementとGFPをリポーターとして平滑筋前駆細胞を分離し、平滑筋細胞の分化誘導を行うことに成功した(Kashiwakura et al.,Circulation2003)。本研究の目的は、臍帯血の間葉系幹細胞より、同様の平滑筋前駆細胞を分離することおよび現在までの研究で骨髄間質より分離した平滑筋前駆細胞から比較的大量の平滑筋細胞を分化誘導することである。本年度はまず、これまでに確立している骨髄間質細胞中の平滑筋前駆細胞の発生と分化をどのような因子が規定しているかを調べるため、SM22α遺伝子のcis-elementとGFPをトランスフェクトした骨髄間質細胞にさまざまなgrowth factorやligandを作用させてGFP陽性細胞の出現頻度を観察した。その結果、ある種のgrowth factorで出現頻度が増加したのに対し、PPAR-gamma agonistで出現頻度が減少する傾向にあり、骨髄からの動脈硬化層への平滑筋前駆細胞の供給を抑制する可能性があり、データの一部は日本循環器学会総会で発表した。骨髄間質細胞は採取が容易であり、それらを培養下で平滑筋細胞に分化誘導し自家移植することが可能となれば、多くの心血管疾患の解決につながる可能性がある。血管傷害後の内膜肥厚に際し、流血中の造血幹細胞が平滑筋細胞に分化する可能性が示されているが、骨髄間質細胞から平滑筋細胞への分化に関しての詳細な検討は少ない。骨髄間質細胞は骨髄中に存在し骨髄穿刺で容易に採取でき、培養技術も確立していることから、最も現実的な間葉系幹細胞の供給源と考えられている。

われわれは平滑筋細胞に特異的なヒトSM22αプロモーターをGFPに連結したconstructを骨髄間質細胞にtransfectした後GFP陽性細胞を分離しputativeな平滑筋前駆細胞を単離することに成功した。これらの細胞群は分離した時点ではPDGF-βのみ陽性でFlK-1、CD34などの幹細胞マーカーは陰性であったが、培養3-4週間で平滑筋ミオシン重鎖やカルポニンを発現するようになり平滑筋細胞に分化していくことが示された。本研究において骨髄間質細胞中の平滑筋前駆細胞の発生と分化をどのような因子が規定しているかを調べるため、SM22α/GFP constructをトランスフェクトした骨髄間質細胞にさまざまなgrowth factorやligandを作用させてGFP陽性細胞の出現頻度を観察した。その結果、growthfactorであるPDGF-BBおよびTGF-βで出現頻度が増加したのに対し、PPAR-γagonistであるpioglitazoneで出現頻度が減少する傾向にあり、骨髄からの動脈硬化層への平滑筋前駆細胞の供給を低下させることにより動脈硬化の進展を抑制する可能性が示唆された。これらのデータの一部はMolecular Cardiovascular Conferenceおよび日本循環器学会総会で発表した。骨髄間質細胞は採取が容易であり、それらを培養下で平滑筋細胞に分化誘導し自家移植することが可能となれば、多くの心血管疾患の解決につながる可能性が期待される。
混合物の物性値推算による新冷媒の開発

混合物の熱物性値推算プログラムとして、ペン・ロビンンソン状態方程式およびSRK状態方程式による3成分混合溶液に対応したプログラムを作成した。純粋物質の臨界定数および混合に際しての異分子間相互作用パラメータが入手できる数種の混合物について熱物性値の推算が可能である。また、反応性理想気体混合物の化学平衡組成および理論燃焼温度を計算するプログラムを作成し、標準生成エンタルピーおよびギブス・エネルギーなどのデータの入手可能な物質を組合せた理想気体混合物について熱物性値の計算が可能になった。さらに、これらの熱物性値推算プログラムを利用した蒸気圧縮冷凍機のサイクル解析プログラムを作成し、混合冷媒の種類によるサイクル性能の比較を行なった。このうち、ペン・ロビンソン状態方程式による混合溶液と反応性理想気体混合物のプログラムについては、CGIによるインターフェイスを作成して、インターネットに接続したWorld Wide Webサーバにホームページを開設した。その結果、熱物性値推算データをインターネットを介してどこからでも取得することができるようになった。混合溶液の物性値データベース構築に際して、推算プログラムによる計算結果のほかに、その妥当性を検証し適応できる混合物の多様化を図るための実験データの蓄積が必要となるが、混合物のデータは充分に得られなかったり、得られても著作権上ホームページで公表できないことがほとんどである。今後は、混合物の異分子間相互作用パラメータなど必要なデータ取得のための測定実験と並行して研究を進め、同時にサーバのログを取り、何処にどの程度の需要があるのかも統計を取っていく計画である。混合物の熱物性値推算プログラムの作成に必要な資料を収集し、ペン・ロビンソン状態方程式およびSRK状態方程式による3成分までの混合溶液の熱物性値推算プログラムを作成した。また、反応性理想気体混合物の化学平衡組成を計算するプログラムを作成し、標準生成エンタルピー、ギブス・エネルギーデータの入手可能な物質については計算が行なえるようになった。本年度予定の物性値データエースの構築に必要な資料の収集にあたり、純粋物質および混合物の物性値関連図書、文献、データブックの多くは高価で入手に時間を要し、充分な資料はまだ得られていない。特に、冷媒の蒸気表やJANAFの熱物性値表など、異分子間相互作用パラメータを算出しプログラムの妥当性を評価するためのデータや反応性混合物の物性値推算のためのデータが不足している。物性値データベースの構築に必要な資料の入手が困難なため、次年度予定の、熱物性値推算プログラムを利用した熱力学的サイクルの最適化プログラムの作成にとりかかった。混合物を動作媒体に用いた熱力学的サイクルについてサイクル解析を行ない、混合物を用いることによるサイクル特性の変化を調べた。さらに、internet上のWorld Wide Web(WWW)を利用した、熱物性値に関する研究成果公開のためのプログラム作成にとりかかり、internetを介してホームページ・サーバ上に置いた熱物性値推算プログラムを利用し計算データを得ることができるCGIプログラムを作成した。セキュリティおよび計算機にかかる負荷の問題から、現時点では一般に公開することはできないが、ホーム・ページとしての公開に向けて準備を進めている。
バレットの起源である胚性上皮細胞に発現する分子の解析

食道-胃接合部には、食道重層扁平上皮細胞の供給源となる基底細胞や、胃腺底部に存在する幹細胞とは異なる形質を有した“胚性上皮細胞"が存在する。近年、マウスモデルを用いた研究により、この“胚性上皮細胞"がバレット上皮の起源となることが示されたが、その生理的・病理的な細胞動態と細胞機能については不明な点が多い。本研究では申請者らが独自に見出した“胚性上皮細胞"に限局して発現する分子を指標として用いることで、バレット食道発症機構の解明を目指す。
REA法によるメタンフラックス長期連続測定装置の開発

REA法による森林メタンフラックスの長期連続測定装置を開発し,森林での試験観測を行った。この装置はマイクロコンピュータを使って装置を稼動させ,自動的にフラックスの測定を行うものである。これらサンプリング装置や複数のコンピュータシステムのハードウエアー,ソフトウエアーは測定条件や測定上の具体的な問題点にあわせて作成した。ガス分析計には検出器がFIDのものを用いた。この分析計の測定精度は±50ppbであった。しかし,REA法では2つのサンプリング空気の濃度差が測定量になるので,このときの濃度差の測定精度は数ppbとなり僅かなフラックスの測定も可能となった。観測前にこの装置と同じ構造のものを用いてCO_2フラックスについて渦相関法とREA法による測定を同時に行い比較検討した。この結果,両測定値は驚くほど良く一致した。長期間の測定では測定機器の検定や装置の思いもかけないトラブルなどがあり,12週間に1回程度の保守作業が必要であった。しかし,装置は比較的順調に稼動し,森林のメタンフラックスの長期的な変化が次第に明らかになってきた。9月のメタンフラックスの測定では日中の輸送方向は下向(吸収)に、夜間にはほぼゼロになり,深さ1cmの地温とフラックスを較べると気温12°Cまではゼロで,それより気温が高くなるとメタンの輸送方向が下向になった。しかし11月には地温が12°C以上になってもフラックスはゼロでこの期間のフラックスは常にほぼゼロとなった。このことは土壌水分も関係していると考えている。9月には晴天日が続いたので,林床の土壌水分も少ないと考えられる。このときには土壌中のメタン分解菌の活動が活性化されて,地温上昇によりメタンの分解が進み大気から林床にメタンが取り込まれたと考えられ,11月には気温の低下と降雨日が多いことによりメタン分解菌の活性が見られなかったと考えられる。地球温暖化の原因の一つとして、CO_2など温室効果ガスの増加が原因の一つとして挙げられるが、そのため、森林が吸収(放出)する温室効果ガス量の評価が求められている。森林などの植物群落と大気間のCO_2などの微量気体交換量(フラックス)を測定する方法としては渦相関法が挙げられる。しかし、この測定法は目的とする気体を高速で測定するガス分析計が必要であり、CO_2以外の大気微量気体では高速応答の分析計がないので実現困難である。REA法は渦相関法に準ずる測定法であり、通常のガス分析計が使用可能である。本研究では現在低濃度で、将来濃度上昇が予想され、温室効果の影響もCO_2の十数倍の寄与があるメタンガスに注目し、そのフラックスの長期連続測定装置を開発し森林での長期観測を行なうものである。14年度の研究ではREA法による測定装置の製作を行った。購入したメタンガスの分析計の精度は安定した状態では4ppb位であり、風速の標準偏差が1ms^<-1>としたときのメタンフラックスの測定精度はおよそ1.5μgm^<-2>s^<-1>となり、森林メタンフラックスの測定の精度を満足していることがわかった。この装置は購入したガス分析計と研究室で開発したサンプリング装置、演算装置、記録装置で構成されている。サンプリング装置は4高度のメタンの鉛直プロファイルを測定する部分と1高度のメタンフラックスを測定する装置に分かれる。メタンフラックスのサンプリングには風が上向きのときと下向きのとき別々に試料空気がサンプリングされ、バッグに集められそれぞれの空気は分析計により濃度が測定される。

平成14年度3月末現在、これら装置のハードウエアーは完成しており、内部に組み込まれた2台のコンピュータのソフトウエアーを最終調整している段階である。平成15年度はこの装置を北海道の苫小牧と滋賀県の国有林内に設置し長期に測定する予定である。REA法による森林メタンフラックスの長期連続測定装置を開発し,森林での試験観測を行った。この装置は最新のマイクロコンピュータを使って装置を稼動させ,自動的にフラックスの測定を行うものである。これらサンプリング装置や複数のコンピュータシステムのハードウエアー,ソフトウエアーは測定条件や測定上の具体的な問題点にあわせて作成した。ガス分析計には検出器がFIDのものを用いた。この分析計の測定精度は±50ppbであった。しかし,REA法では2つのサンプリング空気の濃度差が測定量になるので,このときの濃度差の測定精度は数ppbとなり僅かなフラックスの測定も可能となった。観測前にこの装置と同じ構造のものを用いてCO_2フラックスについて渦相関法とREA法による測定を同時に行い比較検討した。この結果,両測定値は驚くほど良く一致した。長期間の測定ではガス分析計の検出器に使用するガスの補給のみならず測定機器の検定,装置の思いもかけないトラブルなどがあり,12週間に1回程度の保守作業が必要であった。しかし,装置は比較的順調に稼動し,森林のメタンフラックスの長期的な変化が次第に明らかになってきた。9月のメタンフラックスの測定では日中の輸送方向は下向(吸収)に、夜間にはほぼゼロになり,深さ1cmの地温とフラックスを較べると気温12°Cまではゼロで,それより気温が高くなるとメタンの輸送方向が下向になった。しかし11月には地温が12°C以上になってもフラックスはゼロでこの期間のフラックスは常にほぼゼロとなった。このことは土壌水分も関係していると考えている。9月には晴天日が続いたので,林床の土壌水分も少ないと考えられる。このときには土壌中のメタン分解菌の活動が活性化されて,地温上昇によりメタンの分解が進み大気から林床にメタンが取り込まれたと考えられ,11月には気温の低下と降雨日が多いことによりメタン分解菌の活性が見られなかったと考えられる。
ラオスの水田における生態系変化の指標となる藻類相の特定

本研究は、伝統的な農業と新しい農業技術導入が混在するラオスの水田において、人間活動の影響によって起こる水田生態系の「変化」と、その指標となる藻類相の特徴を明らかにするために行われ、以下のような成果を得られた。1.ラオス北部の14か所の水田で藻類群集の調査を行った。培養法によって調査したらん藻や緑藻などの藻類は、ラン藻や緑藻は雨水のみに頼る天水田で藻類量、出現種とも少なかったものの、稲の収量や耕作条件などによる違いは少なかった。2.珪藻は珪藻殻の形態を顕微鏡観察して同定し、未同定種も含めて115種が確認された。出現種は水田によって大きく異なることがわかり、本研究における環境指標としては特に珪藻が有効であると考えられた。4.雨水に頼る天水田では、Luticola aequatrialis、Pinnularia obscura、Diadesmis contentaとなど、いずれも土壌に生息し、乾燥にも強いと考えられる種が優占していた。5.ラオス北部の水田では、水供給条件の違いが、珪藻群集の違いとして現れることがわかった。本研究の目的は、伝統的な農業と新しい農業技術導入が混在するラオスの水田において、人間活動の影響によって起こる水田生態系の「変化」の指標となる藻類相の特徴を明らかにすることである。本年度は、調査水田選定のための予備調査ならびに藻類相の一般的な傾向分析を行い、データ解析をする上必要な調査項目の再検討を行った。本調査の土壌サンプリングも行い、土壌肥沃度、田面水の水質分析作業を開始した。研究結果は以下である。1.ラオス北部で、伝統的に水田稲作を生業としてきた村を調査地として選定した。インタビューならびに資料調査の結果から、この村では長期間にわたって伝統的な稲作が行われてきたが、近年、新しい栽培品種、化学肥料、農業機械、換金用の裏作作物を導入する農家が急増していることがわかった。村内には水源が異なる複数の水田地区があり、それらの中から立地・耕作条件を比較しながら調査水田を選定していく。2.調査地とした村の水田を含め、ラオス北部の14か所の水田で藻類群集の調査を行った。らん藻や緑藻などの藻類については、水田土壌を培養し生活史を観察して同定し、珪藻は水田土壌を酸処理して珪藻殻の形態を顕微鏡観察して同定した。その結果、ラン藻や緑藻は雨水のみに頼る天水田で藻類量、出現種とも少なかったものの、稲の収量や耕作条件などによる違いは少なかった。珪藻は未同定種も含めて115種が確認され、出現種は水田によって大きく異なることがわかった。特に、稲の収量の少ない水田で出現種も少ない傾向が見られた。これらの結果から、環境指標としては特に珪藻が有効であると考えられた。予備調査の結果は、ラオスで開催されたワークショップでも報告した。3.近代的な農法が定着している日本の水田でも同様の方法を用いて調査をおこなった結果、同じ藻類種が多く観察され、比較資料として有効であることがわかった。以下のような成果が得られ、学会にも報告した。1.ラオス北部の調査村では、栽培品種、肥料の種類、裏作の有無、水源ならびに水源からの距離など条件の異なる複数の水田地区があり、本年度も村人から聞き取り調査をしながら、調査対象水田を選定し、土壌ならびに水の採取を行った。本年度は、特に、雨水を主な水源とする天水田と、川から灌概水路によって水を確保している灌漑水田を対象に行った。また、本年度は、昨年度の調査で環境指標として有効であると考えられた珪藻群集を中心に分析を進めた。2.水質ならびに土壌の分析結果から、水田ごとにばらつきは認められたが、天水田と灌漑水田で顕著な違いはなかった。3.珪藻は水田土壌を酸処理して珪藻殻の形態を顕微鏡観察して同定した。珪藻群集は天水田と灌漑水田では大きく異なっていた。灌漑水田では、Caloneis minutaやPlaconeis undulata、Sellaphora auldreelieが高い割合を占めたが、水田ごとに種組成の違いが大きく、たん水時には多様な珪藻種が観察された。

優占種をはじめとして多くが水域で見られる珪藻種であった。乾燥時にAchnanthidium minutissmumの割合が増える傾向が見られた。天水田では、土壌に多いことが知られている種が優占していた。乾燥状態の時にはDiadesmis contentaが非常に高い割合を占め、冠水状態の時にはLuticola aequatorialisやPinnularia obscureの割合が高くなる傾向が見られた。本研究の目的は、伝統的な農業と新しい農業技術導入が混在するラオスの水田において、人間活動の影響によって起こる水田生態系の「変化」の指標となる藻類相の特徴を明らかにすることである。本年度は、これまでの調査で特に顕著な違いが表れた珪藻群集を中心に解析し、以下のような成果を得られた。2.潅漑水が不十分と言われる水田地区では、雨期の湛水時でも、多くの潅漑水田では乾季に優占するAchnanthidium minutissimumが大きな割合を占め、雨季でも乾燥状態になりうることをことが推測された。乾季なると、土壌種として知られる種が優占する傾向があった。3.雨水に頼る天水田では、雨季にはLuticola aequatrialisやPinnularia obscura、乾季の終わりにはDiadesmis contentaと、いずれも土壌に生息し、乾燥にも強いと考えられる種が優占していた。4.村人への聞き取り調査から、潅漑ルートの変更後、糸状藻類Spirogyraの繁殖状態に変化が見られた例が多かった。5.上記の結果から、珪藻群集、優占種を特徴づけているのは、乾燥頻度や乾燥程度という水条件の変動であると考えられた。潅漑方法は、水条件だけでなく、水田生態系における生物の生息環境に大きな影響を及ぼすことが示唆された。これらの結果は、「生業の生態史(論集モンスーンアジアの生態史-地域と地球をつなぐ-1)弘文堂平成20年4月刊行」に収録。
火星探査航空機の実現に向けた低レイノルズ数三次元翼特性の解明

本研究では,地球の約1/100と非常に希薄な火星大気中を飛行する火星飛行機の実現を目指し,主翼および尾翼設計に必要な工学的設計指針を得るべく,三次元翼の設計パラメータと低レイノルズ数空力特性の関係を明らかにし,空力変化を引き起こす流体力学的要因に関する知見を得た.さらに火星飛行機の全機スケール機を用いた全機風洞試験を行った結果,低レイノルズ数領域では舵効き性能が悪化することが明らかとなったが,その主要因が尾翼翼型の空力非線形性であることを突き止め,適切な翼型によって舵効き性能の改善に成功した.本研究では,地球の約1/100と非常に希薄な火星大気中を飛行する火星飛行機の実現を目指し,主翼および尾翼設計に必要な工学的設計指針を得るべく,三次元翼の設計パラメータと低レイノルズ数空力特性の関係を明らかにし,空力変化を引き起こす流体力学的要因に関する知見を得た.さらに火星飛行機の全機スケール機を用いた全機風洞試験を行った結果,低レイノルズ数領域では舵効き性能が悪化することが明らかとなったが,その主要因が尾翼翼型の空力非線形性であることを突き止め,適切な翼型によって舵効き性能の改善に成功した.火星探査航空機は,地球の約1/100と非常に希薄な火星大気中を飛行する.本年度はまず火星大気飛行状態を実験的に模擬するための「惑星環境風洞」と呼ばれる低密度風洞の整備を進め,計測システムの構築,作動特性および測定部気流の質の評価を行った.通常では使用されることのない気流領域であるため,初動試験では低速領域での速度変動が大きく,気流が不安定になることが問題となっていた.そのため一部の改修作業を必要としたが,駆動部のギア調整等を実施することで,低圧環境でも気流変動の小さい安定した流れを実現することができた.また代表長さを50 mmとした場合,レイノルズ数オーダーで1,000100,000と幅広いレイノルズ数効果の評価が可能となった.さらに測定部内の流速分布を評価することで,実験の精度確保及び模型寸法の決定に必要な測定部内での一様流領域を明らかにした.低レイノルズ数領域では測定部壁面から発達する境界層の影響が大きくなるため,低圧になるほど一様流領域が小さくなる傾向を示したものの,火星飛行機の全機模型でも設置可能な一様流領域は最低でも確保されていることが分かった.これらの気流検定結果をもとに,一様流領域に収まる模型サイズが決定され,次年度の本格試験に向けて現在,模型の設計を進めている.次にこの惑星環境風洞で空力計測を行う上で重要となるのが微小空力計測技術である.火星のような低圧環境では気流動圧が低く,翼模型に負荷する空力荷重は小さいところでわずか数グラムしかない.そのため天秤を用いた計測では,その精度向上が課題である.そこで微小力荷重による天秤較正試験を実施した結果,通常の大気圧環境下では大きく影響することのない各成分の干渉係数の補正が鍵であることが分かった.これらの較正試験結果をもとに,これまで困難であった低圧環境下での微小力計測技術を確立しつつある.本年度は,これまで計測システムの導入を進めてきた惑星環境風洞を用いて,矩形翼,楕円翼,三角翼の三種類の平面形に対して,空力特性のレイノルズ数(Re数)依存性を評価した.Re数5,00060,000までと,非常に幅広いRe数領域での検証を行ったが,特に二次元翼型ではRe数効果が見られる20,000以下の領域であっても,いずれの平面形でも揚力曲線に対するRe数効果はほとんど見られなかった.この結果,平面形に対して空力特性のRe数依存性は低く,空力特性に支配的な要因は翼型形状であることが分かった.さらに「蛍光油膜法」を適用することで,矩形翼の迎角変化に伴う前縁剥離渦の成長過程や翼端渦との干渉など翼面上の詳細な流体構造を解析した.その結果,二次元翼型で見られた前縁剥離泡は翼端付近ではその形状を大きく崩し,特に前縁翼端付近では翼端渦との干渉による摩擦応力の強い領域を形成することが分かった.今回使用した模型のアスペクト比は4であるが,スパン方向への翼端渦の干渉は非常に大きく,中央部付近でしか二次元性が保てないことが明らかとなった.これらの結果を踏まえ,さらに低アスペクト比では翼端渦同士の干渉による強い三次元構造が予想され,これらの流れ場構造が空力性能にどのような影響を与えるか今後も検証を進めていく.さらに,JAXAで設計された矩形主翼を持つ火星探査飛行機のスケールモデルを用いた全機風洞試験を行い,低Re数領域における機体の静安定性や各舵面の効きなど一連の空力特性を明らかにした.

特に舵効きに関しては,当初,機体の縦の制御性が非常に低いという問題があったが,尾翼翼型の揚力の非線形性や翼面上の剥離点と舵面との位置関係が主要因であることを突き止め,適切な尾翼形状を提案・検証することで制御性の大幅な改善に成功し,これまでほとんど明らかになっていない低Re数域の機体の制御性に関する知見を得た.当初の計画に従い,実験計測に不可欠な惑星環境風洞の計測システム構築及び気流検定試験はほぼ終え,計測技術の導入及び模型製作に取り掛かっている.空力計測技術においては,通常,大気圧環境で使用されている計測装置及び計測手法を低密度風洞に直接導入するだけでは計測しきれない問題点が明らかとなり,その検証にやや時間を要した.ただし,現在では問題点と解決策もクリアになっているため,次年度はこれらの成果をもとに風洞計測を本格実施が可能となっている.24年度が最終年度であるため、記入しない。風洞設備の老朽化が激しく,特に真空ポンプの不調がしばしば見られ,試験効率が非常に悪い.そのため現在,設備担当者と交渉し,真空ポンプの更新を計画中である.ポンプ更新に伴い,若干の試験の遅れが見込まれるが,その後の試験時間の大幅な短縮など実験の効率化が期待される.また次年度は感圧塗料を用いた模型表面の圧力分布計測を計画していたが,通風気流中に含まれるオイルミストが感圧塗料の感度変化を引き起こし,計測が困難であることが分かった.駆動部の潤滑オイルのリークが原因であるが,対策を施すには大幅なコストがかかる.このため,可視化計測手法を変更し,近年Tianshu Liuらによって開発された「蛍光油膜法」を適用していく.気流中のオイルも影響することのない本手法により,模型表面の流線を明らかにすることで,詳細な流れ場構造を解明していく.24年度が最終年度であるため、記入しない。
より大規模で複雑なリコネクション層に見られる電子ダイナミクスの研究

(1)磁気リコネクションのトリガー過程の研究は過去から行われているが、未だその全貌は解明されていない。その中で、イオン温度非等方性という新しいパラメタを導入し、以下の結論を得た。(1)初期イオン温度非等方性が1.5を超える時のみ、テアリングの飽和レベルが爆発的に増加する。(2)空間3次元性はリコネクション過程を早めるだけで、飽和レベルに顕著な働きをしない。(3)磁気島中心で発達するガス圧力蓄積タイムスケールと、リコネクションフラックスの成長タイムスケールとの時間差が飽和レベルを決定づける重要な要素である。(2)磁気リコネクショントリガー後は電流層構造が大規模な時空進化を遂げ、幾つかの領域でリコネクションによる電子加速が起こると期待される。大規模な電流層で発生する磁気島融合過程を詳細に調査し、動的な磁気島融合で発生する電場が電子の相対論的加速を可能にする事を突き止めた。また、磁気島融合が多段的に促進されると、電子加速のプロセスが切り替わることを示した。この新たな加速過程は、磁気島融合の度に現れるので、磁気島融合が続く限り電子は加速し続ける事を予言した。(3)地球磁気圏境界層的な状況で発生する磁気リコネクションは、(1)境界層を跨ぐ密度ジャンプ、(2)境界層を跨ぐプラズマ流のシア、そして(3)境界面に対して垂直な向きに発生する磁場(ガイド磁場)によって特徴付けられる。これら効果の組み合わせによる効果の検証を実行した結果、プラズマ密度が非対称な系でプラズマ流のシアとガイド磁場との組み合わせがX-lineを磁気圏境界層に沿ってスライドさせる事を明らかにした。系統的な調査によって、X-lineのスライドは(1)シアの効果が卓越するときイオン流に依って規定され、(2)ガイド磁場の効果が卓越するとき電子流に依って規定されることが示された。◆イオン温度非等方性による高速磁気リコネクショントリガーに関する研究先行研究において,電子温度非等方性の存在がテアリング不安定性(すなわち,磁気リコネクションの直接的原因)の線形成長率を増大させる事が示されていた.近年の研究で,イオン慣性長程度厚さの電流層中で爆発的磁気リコネクションを引き起こす為に,電子温度非等方性が効果を示さない事が報告された.本研究において,イオン温度非等方性の存在と磁気リコネクションの成長・飽和状態に関する調査が行われた.その結果,以下の事が明らかになった.イオン温度非等方性が(1)磁気リコネクションの成長速度を加速させ,(2)その飽和レベルを増大させる.◆非対称電流層中におけるイオン流とリコネクション点運動の関連性に関する研究先行研究において,密度非対称系電流層で発生するリコネクション点の運動に関する議論が報告されている.それによると,電子スケールの局所的なダイナミクスによってリコネクション点が運動を開始する事が示された.本研究において,先行研究と異なる視点で,かつ,様々なパラメークサーベイを行う事により,リコネクション点の運動に関する共通的仕組みを発見した.その結果,以下の事が明らかになった.(1)リコネクション点近傍に流れ込むイオン流パターンがリコネクション点運動をコントロールする.裏を返せば,先行研究にあるような,電子スケールダイナミクスだけでリコネクション点運動か決定できない.(2)リコネクション点運動が,高密度領域のイオン流パターンに強く依存する.「磁気圏深部領域での新たな爆発的磁気リコネクション発生機構」に関する研究成果地球周辺の宇宙空間には、太陽から吹き出す高速の磁場・プラズマの流れ(太陽風)が地球に到達する。太陽風は地球固有の磁場の存在によって直接的に地球へ吹き付けられない。地球磁場が支配的な領域を地球磁気圏と言う。地球磁気圏の深部では太陽風由来の磁場エネルギーが蓄積される領域(プラズマ層)があり、間接的に地球磁気圏内部に太陽風エネルギーが注入される。プラズマ層内で発生する、磁力線再結合(磁気リコネクション)過程が発動すると、地球磁気圏尾部で爆発的なエネルギーが解放されることが知られている。しかし、その条件(トリガー問題)を系統的に調査した研究は過去になかった。本研究は、トリガー問題の系統的な調査を大規模数値計算で行い、その本質的メカニズムを解き明かすことを目的とした。トリガー問題の一つとして、磁気リコネクションの、プラズマ層の厚みに対するレスポンスがある。プラズマ層がある程度分厚くなると、磁気リコネクションそのものは発生するものの、爆発的なエネルギー解放が不可能になることが知られている。爆発的エネルギー解放不可能性を克服するメカニズムを探すため、独自の視点で大規模計算を行った。本計算の特色は、電子温度非等方性のみならずイオン温度非等方性を考慮したことにある。このような計算の結果、非常に分厚い電流層であっても、イオン温度非等方性の存在によって磁気リコネクションの爆発的発生が復活し、さらに最終的なエネルギー解放量も増加させることに成功した。本研究が解き明かしたことをまとめる。『イオンスケール電流層中で大規模な磁気リコネクションをトリガーさせるには:(1)空間3次元性によって生じるLower-hybrid drift不安定性(2)イオン・電子温度非等方性の存在、が必要である。』(1)磁気リコネクションのトリガー過程の研究は過去から行われているが、未だその全貌は解明されていない。(2)空間

3次元性はリコネクション過程を早めるだけで、飽和レベルに顕著な働きをしない。(3)磁気島中心で発達するガス圧力蓄積タイムスケールと、リコネクションフラックスの成長タイムスケールとの時間差が飽和レベルを決定づける重要な要素である。(2)磁気リコネクショントリガー後は電流層構造が大規模な時空進化を遂げ、幾つかの領域でリコネクションによる電子加速が起こると期待される。大規模な電流層で発生する磁気島融合過程を詳細に調査し、動的な磁気島融合で発生する電場が電子の相対論的加速を可能にする事を突き止めた。また、磁気島融合が多段的に促進されると、電子加速のプロセスが切り替わることを示した。この新たな加速過程は、磁気島融合の度に現れるので、磁気島融合が続く限り電子は加速し続ける事を予言した。(3)地球磁気圏境界層的な状況で発生する磁気リコネクションは、(1)境界層を跨ぐ密度ジャンプ、(2)境界層を跨ぐプラズマ流のシア、そして(3)境界面に対して垂直な向きに発生する磁場(ガイド磁場)によって特徴付けられる。これら効果の組み合わせによる効果の検証を実行した結果、プラズマ密度が非対称な系でプラズマ流のシアとガイド磁場との組み合わせがX-lineを磁気圏境界層に沿ってスライドさせる事を明らかにした。系統的な調査によって、X-lineのスライドは(1)シアの効果が卓越するときイオン流に依って規定され、(2)ガイド磁場の効果が卓越するとき電子流に依って規定されることが示された。
創薬標的の探索を目指したIL-1関連遺伝子改変マウスライブラリーの作製研究

動物細胞が分泌するサイトカインと呼ばれる一群の蛋白質の中で、IL-1は感染症、自己免疫、肥満、糖尿病、発熱やストレス応答など様々な疾病の病態形成や生体の恒常性維持において重要な役割を果たしていることをこれまで明らかにしてきた。本研究はIL-1の生体に於ける役割を体系的に明らかにする目的で、これまでに作製したIL1関連遺伝子改変マウスとあわせ、IL-1下流で誘導されるC型レクチン受容体やClqTNFファミリー分子に着目し、遺伝子改変マウスを作製することによりその機能を解析する。IL-1は免疫系、神経系、内分泌系においてそれぞれ重要な役割を果たしつつ、これら相互を協調させるための機能も果たしており、生体の恒常性維持、感染防御などにおいて中心的役割を果たすことがわかってきた。従って、IL-1およびその下流遺伝子は医学生物学領域において重点的に研究を進めるべき分野の1つと考え、実験動物学的立場からの研究の推進、研究基盤整備を進めている。本年度は研究実施計画に従いIL-1下流で発現亢進が見られたC型レクチン受容体ファミリーとClqTNFファミリーの遺伝子欠損マウスの作製に新たに着手した。DCIR2、DCIR12aはターゲティングベクターの作製に取り組んでいる。またDCAR1、DCAR2はターゲティングベクター作製の成功後、ES細胞スクリーニングを実施している。さらにClec1aとイムノグロブリン様受容体であるTARM1は既にES細胞のスクリーニングに成功しKOマウス作製に取り組んでいる。一方、C1qTNF1はターゲティングベクター作製の成功後、ES細胞スクリーニングを実施している。これらの遺伝子欠損マウスの作製は順調に推移しており、本研究の中心的課題である解析ツールの充実を推進し今後の機能解析実施の土台を築いている。
精度保証付き数値計算とその計算理工学への応用に関する総合的研究

個別の問題によらない共通的精度保証方式の開発および従来方式の拡張・改良を計る、液体の流れ問題などの自然界における具体的現象に即した個別問題の精度保証、および関連数値解析技法の検討を行った。研究を進めるに際しては、代表者(中尾)が全体をとりまとめつつ、各研究分担者と関連研究者の協力を得て恒常的に検討を進めた。主な研究実績は以下の通りである。・共通的精度保証方式1.中尾、山本野人、渡部は共同して偏微分方程式の解に対する精度保証方式について検討し、具体的計算アルゴリズムの開発について研究を進め、楕円型境界値問題に対する従来方式の拡張として以下の成果を得た。(1)非線形楕円型方程式の球対称解の分岐曲線の包み込み(2)2階楕円型作用素の固有値の精度保証の定式化とその実現(3)変分方程式の解に対する数値的検証法の定式化と数値例(4)Stokes方程式の有限要素解に対する構成的a posteriori/a priori誤差評価(5)定常Navier-Stokes方程式の解に対する数値的検証アルゴリズムとその数値例2.大石は高速精度保証アルゴリズムの基本的な方法を確立し実際的なアルゴリズムを実現した。3.菊地は電磁場問題の有限要素法に関する誤差解析について、理論的・数値的知見を得た。4.酒井は主に常微分方程式の近似解のスプライン関数による表現法について研究を進めた。5.藤野は全根同時反復の加速法、および並列計算機上での高速化技法の研究を進めた。6.三井は常微分方程式の初期値問題の解に対する精度保証方式について検討した。7.山本哲朗はDirichlet問題に対するShortley-Weller型差分析の誤差精度の理論的・数値実験的検討を進めた。・個別問題に対する精度保証に関する研究1.田端は流体方程式に対する有限要素法による数値計算の誤差精度に関する考察を行った。2.西田は流体方程式系の解空間の構造を解析するために、計算機援用証明法の研を行った。3.西田は流体方程式系の解空間の構造を解析するために、計算機援用証明法の研究開発を進めた。4.室田は構造工学の分野における計算の信頼性に関し、群論的分岐理論を用いた考察を行った。本年度は、個別の問題によらない共通的精度保証方式の開発および従来方式の拡張・改良を計るとともに、流体の流れ問題などの自然界における具体的現象に即した個別問題の精度保証、および関連数値解析技法の検討を行った。主な研究実績は以下の通りである.・共通的精度保証方式1.中尾、山本野人、渡部は共同して、偏微分方程式の解に対する精度保証方式について検討し、具体的計算アルゴリズムの開発について研究を進めた。特に本年度は楕円型境界値問題に対する従来方式の拡張として以下の成果を得た。(1)非線形楕円型方程式の球対称解の分岐曲線の包み込み(2)Stokes方程式の有限要素解に対する構成的a posteriori/a priori誤差評価(3)2階楕円型作用素の固有値の精度保証の定式化とその実現(4)変分不等式の解に対する数値的検証法の定式化と数値例(5)高次多項式近似の最良誤差評価定数の算定

2.大石は高速精度保証アルゴリズムの基本的な方法を確立し実際的なアルゴリズムを実現した。3.菊地は電磁場問題の有限要素解析に関する基礎的考察を行い、特にNedelec要素の適合性に関する理論的、数値的特性を明らかにした。4.酒井は主に常微分方程式の近似解のスプライン関数による表現法について研究を進めた。5.藤野は全根同時反復解法の加速法、および分散メモリ型並列計算機上での並列化の効率について研究を行なった。6.三井は常微分方程式の初期値問題の解に対する精度保証方式について検討した。・個別問題に対する精度保証に関する研究1.田端は流体方程式に対する有限要素法による数値計算の誤差精度に関する考察を行った。2.西田は流体方程式系の解空間の構造を解析するために、計算機援用証明法の研究開発を進めた。3.室田は構造工学の分野における数値シミュレーションの信頼性に関し、群論的分岐理論を用いた考察を行った。本年度は、個別の問題によらない共通的精度保証方式の開発および従来方式の拡張・改良を計るとともに、流体の流れ問題などの自然界における具体的現象に即した個別問題の精度保証、および関連数値解析技法の検討を行った。研究を進めるに際しては、代表者(中尾)が全体をとりまとめつつ、各研究分担者と関連研究者の協力を得て恒常的に検討を進めた。主な研究実績は以下の通りである。・共通的精度保証方式1.中尾、山本野人、渡部は共同して偏微分方程式の解に対する精度保証方式について検討し、具体的計算アルゴリズムの開発について研究を進めた。特に本年度は楕円型境界値問題に対する従来方式の拡張として以下の成果を得た。(1)非線形楕円型方程式の球対称解の分岐曲線の包み込み(2)Stokes方程式の有限要素解に対する構成的aposteriori/a priori誤差評価(3)2階楕円型作用素の固有値の精度保証の定式化とその実現(4)変分不等式の解に対する数値的検証法の定式化と数値例(5)高次多項式近似の最良誤差評価定数の算定2.大石は高速精度保証アルゴリズムの基本的な方法を確立し実際的なアルゴリズムを実現した。